專利名稱：可調(diào)式激光準(zhǔn)直管裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型是關(guān)于一種激光準(zhǔn)直管組件。
背景技術(shù)：
在流式細(xì)胞計(jì)使用時(shí)，需要由激光器提供滿足設(shè)計(jì)要求的平行光束。一般激光器主要分為固體激光器、氣體激光器和半導(dǎo)體激光器，有時(shí)候出于成本、能耗、體積和重量的考慮，需要選擇半導(dǎo)體激光器作為光源。相對(duì)而言，半導(dǎo)體激光器體積小、效率高、壽命長、攜帶和使用方便，其成本相對(duì)也要低很多。但是半導(dǎo)體激光器產(chǎn)生的激光束也由于其P-N結(jié)發(fā)光和平行平面腔式解理面的特點(diǎn)，產(chǎn)生的激光束也并非高斯光束，光束截面也并非圓形，而近似為矩形；同時(shí)它的發(fā)光有縱向發(fā)散角(5°～10°)和橫向發(fā)散角(40°～60°)兩個(gè)發(fā)散角，其光束的發(fā)散角很大且方向性并不是太好。因此用半導(dǎo)體激光器做平行光光源時(shí)應(yīng)該用準(zhǔn)直透鏡再進(jìn)行準(zhǔn)直，也就設(shè)計(jì)出相應(yīng)的準(zhǔn)直管組件，用以提供所需要的激光光源。該準(zhǔn)直管組件是由半導(dǎo)體激光器、非球面準(zhǔn)直透鏡和準(zhǔn)直管組成，將半導(dǎo)體激光器的激光發(fā)射面放在非球面準(zhǔn)直透鏡的物方焦平面上，這樣根據(jù)近軸幾何光學(xué)原理，發(fā)散的激光光束經(jīng)過非球面透鏡后形成平行光束。
現(xiàn)有激光準(zhǔn)直管組件中，需要對(duì)準(zhǔn)直透鏡出射的光束進(jìn)行檢驗(yàn)以判斷其是否為平行光及該平行光束的束徑大小是否滿足要求，該檢驗(yàn)方法一般有如下兩種方案一請(qǐng)參閱圖1，安排好光路后(箭頭代表激光行進(jìn)的路程)，一邊微量調(diào)節(jié)準(zhǔn)直透鏡80的位置，一邊觀察激光經(jīng)過兩個(gè)反光鏡81反射后在投影屏83上形成的光斑。當(dāng)投影屏83上的光斑會(huì)聚成最小狀態(tài)時(shí)，即可認(rèn)為準(zhǔn)直管輸出的激光近似為平行光。其利用的原理就是平行光的會(huì)聚焦點(diǎn)在無窮遠(yuǎn)處，那么在相對(duì)遠(yuǎn)處(例如5～6米)激光聚焦時(shí)就近似認(rèn)為是平行光。
方案二由于平行光的發(fā)散很小，在很長的一段距離內(nèi)，光斑的大小變化很小，因此在不同距離觀察激光光斑的大小應(yīng)該相同。請(qǐng)參閱圖2，激光器70發(fā)射的激光經(jīng)過經(jīng)過準(zhǔn)直透鏡71準(zhǔn)直后投射到投影屏上，在光路中不同的兩個(gè)位置，用投影屏72、73截取光斑，比較兩處光斑74、75的大小，當(dāng)兩個(gè)光斑74、75大小近似相等時(shí)，便可以確定激光器70發(fā)射出來的激光光束近似平行光。
當(dāng)通過上述兩種方式檢驗(yàn)出光束不平行時(shí)，則需要對(duì)該準(zhǔn)直管組件進(jìn)行調(diào)節(jié)。該等調(diào)節(jié)方式包括兩種1)利用簡(jiǎn)單的夾具手動(dòng)調(diào)節(jié)肉眼直接觀察，但是手持夾具調(diào)節(jié)準(zhǔn)直透鏡時(shí)容易發(fā)生抖動(dòng)，不利于觀察，而且激光的光強(qiáng)一般也遠(yuǎn)大于自然的環(huán)境光，長時(shí)間用肉眼觀察對(duì)人員的視力也會(huì)有不良影響；另外由于激光束的直徑是很細(xì)小的，且衍射和散射的存在導(dǎo)致光斑的邊界十分模糊，直接用肉眼進(jìn)行觀察和判定會(huì)有困難；2)將準(zhǔn)直透鏡鏡片固定在一調(diào)節(jié)螺帽內(nèi)，并將該調(diào)解螺帽套在準(zhǔn)直管的前端，用手轉(zhuǎn)動(dòng)該調(diào)節(jié)螺帽來調(diào)節(jié)準(zhǔn)直透鏡鏡片的位置，但是該種調(diào)節(jié)方式十分不方便，而且調(diào)節(jié)穩(wěn)定性也較差。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的在于提供一種能穩(wěn)定和方便調(diào)節(jié)準(zhǔn)直透鏡位置的激光準(zhǔn)直管組件。
本實(shí)用新型的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的該可調(diào)式激光準(zhǔn)直管裝置包括第一組件和第二組件，該第一組件與第二組件插接并可相對(duì)其轉(zhuǎn)動(dòng)，該第一組件包括準(zhǔn)直管、半導(dǎo)體激光器及準(zhǔn)直透鏡，該準(zhǔn)直管具有軸向貫穿的空腔，該半導(dǎo)體激光器固設(shè)于該空腔內(nèi)，該準(zhǔn)直透鏡包括準(zhǔn)直透鏡鏡片和鏡座，該鏡座與準(zhǔn)直管空腔的腔壁螺紋配合，該準(zhǔn)直透鏡鏡片安裝在該鏡座內(nèi)，該第二組件包括透鏡安裝座及會(huì)聚透鏡，該透鏡安裝座固定設(shè)置且具有軸向貫穿的空腔，會(huì)聚透鏡固設(shè)于該空腔內(nèi)并位于準(zhǔn)直透鏡出射光的一側(cè)。
所述的第二組件還包括濾光片，該濾光片固設(shè)于透鏡安裝座的空腔內(nèi)，并位于會(huì)聚透鏡出射光的一側(cè)。
所述的會(huì)聚透鏡出射光的一側(cè)還設(shè)有CCD鏡片，該CCD鏡片安裝在CCD鏡片座上，該CCD鏡片座安裝在滑塊上，該滑塊通過滑動(dòng)副安裝在導(dǎo)軌上，且該滑塊上還設(shè)有用于將滑塊鎖止在導(dǎo)軌上的緊固件。
所述的準(zhǔn)直透鏡的鏡座靠近透鏡安裝座的位置設(shè)有凹槽，該透鏡安裝座靠近該鏡座的位置設(shè)有凸起，該凸起插入該凹槽內(nèi)。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型具有如下優(yōu)點(diǎn)通過旋轉(zhuǎn)準(zhǔn)直管的尾端即可使準(zhǔn)直透鏡在準(zhǔn)直管的空腔內(nèi)前后運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)直透鏡鏡片與半導(dǎo)體激光器發(fā)射面之間相對(duì)位置的調(diào)節(jié)，不僅使整個(gè)裝置結(jié)構(gòu)緊湊，而且便于使用者調(diào)節(jié)，同時(shí)由于準(zhǔn)直透鏡與準(zhǔn)直管為螺紋配合，所以調(diào)節(jié)穩(wěn)定可靠。

圖1是第一種現(xiàn)有的激光準(zhǔn)直管調(diào)節(jié)方式的原理圖。
圖2是第二種現(xiàn)有的激光準(zhǔn)直管調(diào)節(jié)方式的原理圖。
圖3是本實(shí)用新型可調(diào)式激光準(zhǔn)直管裝置的準(zhǔn)直管、準(zhǔn)直透鏡組裝前的立體分解圖。
圖4是本實(shí)用新型可調(diào)式激光準(zhǔn)直管裝置的剖面圖。
圖5是本實(shí)用新型可調(diào)式激光準(zhǔn)直管裝置的裝配結(jié)構(gòu)圖。
圖6是本實(shí)用新型的光學(xué)原理圖。
具體實(shí)施方式請(qǐng)參閱圖3至圖6，本實(shí)用新型可調(diào)式激光準(zhǔn)直管裝置包括插接配合的第一、第二組件，且該第一組件可相對(duì)第二組件轉(zhuǎn)動(dòng)。該第一組件包括準(zhǔn)直管1、半導(dǎo)體激光器2及準(zhǔn)直透鏡3，該準(zhǔn)直管1用于定位該半導(dǎo)體激光器2和準(zhǔn)直透鏡3，該半導(dǎo)體激光器2用于發(fā)射激光，該準(zhǔn)直透鏡3用于將發(fā)散的激光光束準(zhǔn)直以形成平行光束。該準(zhǔn)直管1中部設(shè)有沿光軸方向貫穿的空腔11，該半導(dǎo)體激光器安裝在該空腔11內(nèi)。該準(zhǔn)直透鏡3由鏡座31和非球面的準(zhǔn)直透鏡鏡片32組成，該鏡座31中部設(shè)有沿光軸方向貫穿的空腔311，該鏡座31的外壁上具有螺紋312，準(zhǔn)直管空腔11的腔壁上與該鏡座32配合的位置也對(duì)應(yīng)設(shè)有螺紋12，從而實(shí)現(xiàn)該準(zhǔn)直透鏡3與該準(zhǔn)直管1的螺紋配合，該準(zhǔn)直透鏡鏡片32嵌入到該空腔311內(nèi)。另外，該準(zhǔn)直透鏡3上還套設(shè)有密封圈14以增強(qiáng)其與準(zhǔn)直管1間的密封性能。
該第二組件包括透鏡安裝座4及會(huì)聚透鏡5。該透鏡安裝座4用于安裝會(huì)聚透鏡5，該會(huì)聚透鏡5用于將自準(zhǔn)直透鏡3出射的平行光束進(jìn)行會(huì)聚。該透鏡安裝座4中部沿光軸方向貫穿有空腔41，該會(huì)聚透鏡5嵌入該空腔41內(nèi)，且該會(huì)聚透鏡5位于該準(zhǔn)直透鏡3出射光的一側(cè)。該第二組件還包括嵌入透鏡安裝座4的空腔41內(nèi)的中性濾光片6，且該濾光片6位于該會(huì)聚透鏡5出射光的一側(cè)。該半導(dǎo)體激光器2的激光發(fā)射面21、準(zhǔn)直透鏡鏡片32及會(huì)聚透鏡5同軸線。另外，于該準(zhǔn)直透鏡3的鏡座31靠近透鏡安裝座4的前端凹入形成有凹槽33，于該透鏡安裝座4靠近該鏡座31的尾端凸伸形成有凸起42，該凸起42插入該凹槽33內(nèi)，從而實(shí)現(xiàn)該準(zhǔn)直透鏡3和該透鏡安裝座4的連接，并且通過該凸起42和凹槽33的配合限制準(zhǔn)直管1于光軸方向的移動(dòng)。
該可調(diào)式激光準(zhǔn)直管裝置還可包括CCD鏡片座8及CCD鏡片7，該CCD鏡片座8安裝在一滑塊9上，該滑塊9通過滑動(dòng)副安裝在一導(dǎo)軌10上而可相對(duì)該導(dǎo)軌10沿光軸方向移動(dòng)，且該滑塊9上還設(shè)有用于將該滑塊9鎖止在導(dǎo)軌10上的緊固件91。該CCD鏡片7安裝在該CCD鏡片座8上，其光電靶面位于會(huì)聚透鏡5的物方焦平面上，且該CCD鏡片7的光電靶面與會(huì)聚透鏡5同軸線。本實(shí)施方式中，如CCD鏡片7的光電靶面不位于會(huì)聚透鏡5的物方焦平面上，則可通過將載有CCD鏡片7的滑塊9沿著導(dǎo)軌10移動(dòng)而進(jìn)行調(diào)節(jié)。
該可調(diào)式激光準(zhǔn)直管裝置安裝時(shí)，透鏡安裝座4通過支撐塊43固定在機(jī)座44上，即該透鏡安裝座4為固定設(shè)置，準(zhǔn)直管1沿光軸方向插入該支撐塊43并可相對(duì)該支撐塊43繞光軸轉(zhuǎn)動(dòng)，且準(zhǔn)直透鏡3鏡座31的凹槽33與透鏡安裝座4的凸起42插接。輕微旋轉(zhuǎn)準(zhǔn)直管1的后端，通過準(zhǔn)直透鏡3上鏡座31與準(zhǔn)直管1腔壁內(nèi)的螺紋12的導(dǎo)向伸縮，使準(zhǔn)直透鏡3可在該空腔11內(nèi)前后滑動(dòng)，從而調(diào)節(jié)準(zhǔn)直透鏡3相對(duì)半導(dǎo)體激光器激光2發(fā)射面21的相對(duì)位置，直到將半導(dǎo)體激光器的激光發(fā)射面21調(diào)節(jié)到準(zhǔn)直透鏡3的物方焦平面為止。該會(huì)聚透鏡5用于將準(zhǔn)直管1輸出的平行光束會(huì)聚，當(dāng)其輸出的光束會(huì)聚成最小光斑時(shí)即可確定準(zhǔn)直管1輸出的激光是一束平行光，則準(zhǔn)直調(diào)節(jié)完成。確認(rèn)是否調(diào)節(jié)到設(shè)計(jì)需求的過程如下首先給半導(dǎo)體激光器2通入電源打開半導(dǎo)體激光器2，半導(dǎo)體激光器2開始發(fā)射出的激光是散色角較大的相對(duì)散光，通過準(zhǔn)直透鏡后被收斂會(huì)聚；CCD鏡片7的光電感應(yīng)靶面在會(huì)聚透鏡5的物方焦平面上，如果是一束平行光通過會(huì)聚透鏡5，則該光束會(huì)會(huì)聚到CCD鏡片7的光電感應(yīng)靶面上，此時(shí)在光電感應(yīng)靶面上的光斑是最小的。通過圖像采集卡將感應(yīng)到的激光光斑的光學(xué)信號(hào)經(jīng)過轉(zhuǎn)換和處理顯示到顯示屏上，經(jīng)過等比例的放大，在顯示屏上的觀察判斷就比較清晰明確。通過上述的裝置，在調(diào)節(jié)準(zhǔn)直管1的過程中就可以通過觀察顯示屏上的光斑變化來判斷調(diào)節(jié)方向和調(diào)節(jié)的準(zhǔn)確位置。實(shí)際操作時(shí)，一邊微量旋轉(zhuǎn)準(zhǔn)直管1一邊觀察光斑變化的趨勢(shì)，當(dāng)調(diào)節(jié)過程中觀察到光斑的面積最小時(shí)，就說明激光聚焦在CCD鏡片7的光電感應(yīng)靶面上，根據(jù)光路的可逆性判定透過會(huì)聚透鏡的激光是一束平行光，也就是說準(zhǔn)直管輸出的是一束平行光，而此刻準(zhǔn)直透鏡的位置就是設(shè)計(jì)所需求的位置。
本實(shí)用新型可調(diào)式激光準(zhǔn)直管裝置具有如下優(yōu)點(diǎn)1.方便整個(gè)調(diào)節(jié)過程是連續(xù)的，在連續(xù)調(diào)節(jié)準(zhǔn)直透鏡時(shí)觀察光斑的大小變化，當(dāng)光斑最小時(shí)，便是設(shè)計(jì)需求的準(zhǔn)直透鏡正確位置；2.可靠光斑通過CCD采集光學(xué)信號(hào)，再通過圖像采集卡的處理在顯示屏上放大顯示出來，光斑的變化可以更準(zhǔn)確地判定，同時(shí)也可通過軟件實(shí)時(shí)顯示光斑的長短軸的數(shù)值；3.一致性好即便調(diào)節(jié)檢測(cè)過程或裝置的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)有誤差，其誤差也是一致的、系統(tǒng)的、也便于后續(xù)標(biāo)定和產(chǎn)品的一致性的提高；4.可以對(duì)準(zhǔn)直管組件自身存在的問題進(jìn)行觀察、判定和確認(rèn)問題方向由于半導(dǎo)體激光器與準(zhǔn)直管用于配合的部位的厚度只有約1mm的厚度，所以該半導(dǎo)體激光器可能會(huì)偏離光軸，由于準(zhǔn)直透鏡的焦距很短，有效焦距一般為6.2mm，后焦距為3.3mm，少量的離軸就會(huì)帶來很大的相差，通過對(duì)CCD鏡片上的激光光斑的圖像分析即可發(fā)現(xiàn)和確認(rèn)問題，以找到解決問題的方法，甚至更換準(zhǔn)直管組件。
5.進(jìn)行調(diào)節(jié)時(shí)，通過旋轉(zhuǎn)準(zhǔn)直管的尾端來調(diào)節(jié)準(zhǔn)直透鏡相對(duì)半導(dǎo)體激光器激光發(fā)射面的位置，這樣可以使結(jié)構(gòu)更加緊湊，調(diào)節(jié)更加方便，調(diào)節(jié)的穩(wěn)定性和效率也會(huì)大大提高。
6.通過中性濾光片的設(shè)置，可以在不改變激光的模態(tài)和能量分布狀況的前提下，對(duì)激光光束進(jìn)行衰減，以避免激光能量太強(qiáng)導(dǎo)致CCD鏡片的光電靶面感應(yīng)飽和，從而不能正確顯示激光光斑的大小。
權(quán)利要求1.一種可調(diào)式激光準(zhǔn)直管裝置，包括第一組件，該第一組件包括準(zhǔn)直管、半導(dǎo)體激光器及準(zhǔn)直透鏡，該準(zhǔn)直管具有軸向貫穿的空腔，該半導(dǎo)體激光器固設(shè)于該空腔內(nèi)，該準(zhǔn)直透鏡包括準(zhǔn)直透鏡鏡片和鏡座，該鏡座與準(zhǔn)直管空腔的腔壁配合，該準(zhǔn)直透鏡鏡片安裝在該鏡座內(nèi)，其特征在于該鏡座與準(zhǔn)直管空腔的腔壁螺紋配合，該第一組件與一第二組件插接并可相對(duì)其轉(zhuǎn)動(dòng)，該第二組件包括透鏡安裝座及會(huì)聚透鏡，該透鏡安裝座固定設(shè)置且具有軸向貫穿的空腔，會(huì)聚透鏡固設(shè)于該空腔內(nèi)并位于準(zhǔn)直透鏡出射光的一側(cè)。
2.如權(quán)利要求1所述的可調(diào)式激光準(zhǔn)直管裝置，其特征在于所述的第二組件還包括濾光片，該濾光片固設(shè)于透鏡安裝座的空腔內(nèi)，并位于會(huì)聚透鏡出射光的一側(cè)。
3.如權(quán)利要求1所述的可調(diào)式激光準(zhǔn)直管裝置，其特征在于所述的會(huì)聚透鏡出射光的一側(cè)還設(shè)有CCD鏡片，該CCD鏡片安裝在CCD鏡片座上，該CCD鏡片座安裝在滑塊上，該滑塊通過滑動(dòng)副安裝在導(dǎo)軌上，且該滑塊上還設(shè)有用于將滑塊鎖止在導(dǎo)軌上的緊固件。
4.如權(quán)利要求1所述的可調(diào)式激光準(zhǔn)直管裝置，其特征在于所述的準(zhǔn)直透鏡的鏡座靠近透鏡安裝座的位置設(shè)有凹槽，該透鏡安裝座靠近該鏡座的位置設(shè)有凸起，該凸起插入該凹槽內(nèi)。
專利摘要本實(shí)用新型可調(diào)式激光準(zhǔn)直管裝置包括第一組件和第二組件，該第一組件與第二組件插接并可相對(duì)其轉(zhuǎn)動(dòng)，該第一組件包括準(zhǔn)直管、半導(dǎo)體激光器及準(zhǔn)直透鏡，該準(zhǔn)直管具有軸向貫穿的空腔，該半導(dǎo)體激光器固設(shè)于該空腔內(nèi)，該準(zhǔn)直透鏡包括準(zhǔn)直透鏡鏡片和鏡座，該鏡座與準(zhǔn)直管空腔的腔壁螺紋配合，該準(zhǔn)直透鏡鏡片安裝在該鏡座內(nèi)，該第二組件包括透鏡安裝座及會(huì)聚透鏡，該透鏡安裝座固定設(shè)置且具有軸向貫穿的空腔，會(huì)聚透鏡固設(shè)于該空腔內(nèi)并位于準(zhǔn)直透鏡出射光的一側(cè)。通過旋轉(zhuǎn)準(zhǔn)直管的尾端即可使準(zhǔn)直透鏡在準(zhǔn)直管的空腔內(nèi)前后運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)直透鏡鏡片與半導(dǎo)體激光器發(fā)射面之間相對(duì)位置的調(diào)節(jié)，使整個(gè)裝置結(jié)構(gòu)緊湊，且調(diào)節(jié)更加穩(wěn)定方便。
文檔編號(hào)G01B11/00GK2906663SQ20062005569
公開日2007年5月30日 申請(qǐng)日期2006年2月27日 優(yōu)先權(quán)日2006年2月27日
發(fā)明者傅英鋌, 李迎春, 楚建軍 申請(qǐng)人:深圳邁瑞生物醫(yī)療電子股份有限公司