一种用于线激光投影的固定装置、深度相机

本申请是2020年8月31日提出的、名称为“一种用于线激光输出的固定装置”的发明专利申请No.CN202010893209.0的分案申请。

技术领域

本申请涉及激光扩束技术领域，尤其涉及一种用于线激光投影的固定装置。

背景技术

随着激光应用的普及，各领域从应用角度对激光的要求也逐渐增多，例如需要将激光以固定形状输出、或者要求激光投影到某一平面时携带不少于某一数值的能量等。在激光扫描成像领域，需要激光以“一”字形的直线段输出。通常情况下，将激光束输入至鲍威尔棱镜进行整形得以输出“一”字形激光，但是激光束很难与鲍威尔棱镜的中心进行对准，即激光束很难沿鲍威尔棱镜的轴线射入。现有技术中存在一种如图1所示的固定装置，可以实现前述所提及的对准。

图1a为该装置的立体图，图1b为从鲍威尔棱镜一侧观察的正视图，该装置通过调整调节孔1-调节孔10中顶丝的松紧度，实现鲍威尔棱镜的俯仰角、偏航角的大幅度调整以及微调，以实现鲍威尔棱镜与激光发射器的相对位置移动，进而实现激光束与鲍威尔棱镜间的对准。从该装置的调节过程来看，其对准方式复杂，难以实现对准，此外后续使用时若顶丝脱落激光束与棱镜相对位置将出现较大偏差。

发明内容

本申请旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。

为此，本申请提供一种用于线激光投影的固定装置，包括：

激光扩束筒：

所述激光扩束筒的轴向设置激光通孔用于穿过激光束；

设置在所述激光通孔的激光射入端的发射器嵌入槽，所述发射器嵌入槽的周壁同轴于所述激光通孔的周壁，所述发射器嵌入槽的底壁垂直于所述激光通孔的周壁，以使得激光发射器的输出端口对准所述激光通孔，进而所述激光束沿所述激光通孔轴线射入；

设置在所述激光通孔的激光射出端的鲍威尔棱镜嵌入槽，所述鲍威尔棱镜嵌入槽的周壁同轴于所述激光通孔的周壁且，所述鲍威尔棱镜嵌入槽的底壁垂直于所述激光通孔的周壁，以使得鲍威尔棱镜的非柱形部位嵌入至所述鲍威尔棱镜嵌入槽的同时所述鲍威尔棱镜的轴线重合于所述激光通孔的轴线。

可选的，所述激光通孔内周壁布设细牙螺纹；和/或

所述鲍威尔棱镜嵌入槽槽口内径大于所述鲍威尔棱镜的柱形部位直径。

可选的，所述激光扩束筒包括棱镜固定套筒，所述棱镜固定套筒一端套设在所述激光通孔的激光射出端，所述鲍威尔棱镜嵌入槽设置在所述棱镜固定套筒的另一端面，实现所述棱镜固定套筒相对于所述激光通孔的激光射出端间沿周向的旋转；

所述棱镜固定套筒，于套接所述激光通孔的激光射出端一端周壁的某圆周上，沿周向对称开设两个腰形孔；所述激光通孔的激光射出端周壁与所述圆周在同一径向截面的一周，沿周向均匀开设至少三个圆形孔；所述腰形孔的周向长度为，不小于包括两个所述圆形孔所对应的数值，所述腰形孔配合所述圆形孔实现所述棱镜固定套筒相对于所述激光通孔的激光射出端沿周向旋转至任一角度的紧固。

可选的，所述圆周的数量为两个。

可选的，所述发射器嵌入槽嵌入所述激光发射器的圆形输出端口，所述发射器嵌入槽内壁布设与所述圆形输出端口外周壁的螺纹相配合的内螺纹。

可选的，所述发射器嵌入槽嵌入所述激光发射器，所述发射器嵌入槽的周壁沿所述发射器嵌入槽径向布设紧固贯穿孔，配合顶丝紧固所述激光发射器，所述激光发射器的输出端口伸入所述激光通孔内。

可选的，本申请实施例提供的固定装置还包括：激光转接件，所述激光转接件呈圆柱结构，中心设有沿所述激光转接件轴向贯穿的端口嵌入孔，所述端口嵌入孔内径大于所述激光发射器的输出端口径向最大尺寸；所述激光转接件在所述端口嵌入孔的四周沿轴向布设与所述激光发射器上的固定槽相匹配的贯穿孔，以配合螺钉固定所述激光发射器；

所述激光转接件外周壁布设外螺纹，所述发射器嵌入槽布设与所述激光转接件的外螺纹相配合的内螺纹，以嵌入固定所述激光转接件。

可选的，所述激光扩束筒嵌套于固定座内，所述固定装置还包括：转向固定台；

所述转向固定台台面划分为扩束筒固定区、以及振镜固定区；

所述转向固定台的所述扩束筒固定区，通过“L”形转接件，以及分别布设在所述扩束筒固定区、所述“L”形转接件、所述矩形固定块相应位置的螺纹孔和螺钉，实现与所述矩形固定块的固定；

所述转向固定台的所述振镜固定区内，沿所述转向固定台台面垂直的方向贯穿振镜固定孔。

可选的，所述转向固定台，在所述振镜固定区的与所述扩束筒固定区相邻一侧的相对侧边缘布设豁口；

所述豁口从所述振镜固定孔始、沿所述转向固定台台面平行方向贯穿所述转向固定台，且所述豁口还沿所述转向固定台台面垂直方向贯穿所述转向固定台，以使得所述振镜固定孔周壁具有形变能力；

所述豁口的两相对面设有相匹配的螺纹贯穿孔，所述螺纹贯穿孔沿所述转向固定台台面平行方向贯穿，以配合螺钉实现所述振镜在所述振镜固定孔内的紧固。

可选的，所述转向固定台的、在被所述豁口贯穿的边缘的相邻侧边缘开设锯齿，以增加所述振镜固定孔周壁的形变能力。

本申请实施例提供的用于线激光投影的固定装置，通过在激光扩束筒两端开设发射器嵌入槽、鲍威尔棱镜嵌入槽，将激光发射器、鲍威尔棱镜嵌入至激光扩束筒，实现了对激光发射器、鲍威尔棱镜的统一固定，进而相对现有技术简化了激光束与鲍威尔棱镜的对准过程，提高了使用效率。此外，避免了现有技术中装置使用过程出现偏差的情况。

另一方面，本申请实施例还提供一种深度相机，包括前述含有转向固定台的实施例所对应的固定装置。

另一方面，本申请实施例还提供一种3D相机，包括前述含有转向固定台的实施例所对应的固定装置。

附图说明

本申请上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1a-图1b为本申请实施例的现有技术的结构示意图；

图2为本申请部分实施例的激光扩束筒的一剖面结构示意图；

图3a为本申请部分实施例的激光扩束筒的一立体结构示意图；

图3b为本申请部分实施例的激光发射器嵌入激光扩束筒的一示意图；

图4a为鲍威尔棱镜的结构示意图；

图4b为本申请部分实施例的激光扩束筒的另一立体结构示意图；

图5为本申请部分实施例的激光转接件的一结构示意图；

图6a(1)为本申请部分实施例的激光扩束筒的又一立体结构示意图；

图6a(2)为本申请部分实施例的固定座的一立体结构示意图；

图6b为本申请部分实施例的转向固定台的一结构示意图；

图6c为本申请部分实施例的转向固定台与“L”形转接件组合的一结构示意图；

图7a-图7b为本申请部分实施例的激光扩束筒的另一些立体结构示意图；

图8a-图8c为本申请部分实施例的棱镜固定套筒的一些结构示意图；

图9a-图9b为本申请部分实施例的腰形孔与圆形孔位置关系示意图；

附图标记：

激光扩束筒100；激光通孔101；发射器嵌入槽102；鲍威尔棱镜嵌入槽103；槽口1031；固定座104；棱镜固定套筒105；腰形孔1051；圆形孔106；激光发射器200；鲍威尔棱镜300；柱形部位301；非柱形部位302；屋脊303；激光转接件400；端口嵌入孔401；贯穿孔402；转向固定台500；扩束筒固定区501；振镜固定区502；“L”形转接件503；振镜固定孔504；豁口505；螺纹贯穿孔506；锯齿507。

具体实施方式

下面详细描述本申请的实施例，实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本申请，而不能理解为对本申请的限制。

下面参考附图描述本申请实施例提供的一种用于线激光投影的固定装置。

如图2-图3所示，部分实施例中本申请提供的固定装置，包括：激光扩束筒100：激光扩束筒100的轴向设置激光通孔101用于穿过激光束；设置在激光通孔101的激光射入端的发射器嵌入槽102，发射器嵌入槽102的周壁同轴于激光通孔101的周壁，发射器嵌入槽102的底壁垂直于激光通孔101的周壁，以使得激光发射器200的输出端口对准激光通孔101，进而激光束沿激光通孔101轴线射入；以及，设置在激光通孔101的激光射出端的鲍威尔棱镜嵌入槽103，鲍威尔棱镜嵌入槽103的周壁同轴于激光通孔101的周壁且，鲍威尔棱镜嵌入槽103的底壁垂直于激光通孔101的周壁，以使得鲍威尔棱镜300的非柱形部位302(图2-图3未示出，该部位请参见图4a)嵌入至鲍威尔棱镜嵌入槽103的同时鲍威尔棱镜300的轴线重合于激光通孔101的轴线。

本领域技术人员可以理解到的是，部分实施例所提及的嵌入槽，其径向切面的形状尺寸与所对应部件的嵌入部分的径向切面相吻合，进而可通过嵌入槽周壁与相应部件外周壁间的摩擦作用或者在嵌入槽槽口封胶的方式实现相应部件在嵌入槽内的固定。

在实际使用时，将激光发射器200嵌入至发射器嵌入槽102，将鲍威尔棱镜300嵌入至鲍威尔棱镜嵌入槽103，由于发射器嵌入槽102、鲍威尔棱镜嵌入槽103与激光通孔101间的位置关系，当激光发射器200发出激光束时，激光束可沿激光通孔101的轴线射入激光通孔101、并在射出激光通孔101的同时沿鲍威尔棱镜300的轴线射入至鲍威尔棱镜300，以通过鲍威尔棱镜300对于光束的整形原理，输出能够满足使用要求的线激光。

本申请实施例提供的用于线激光投影的固定装置，通过在激光扩束筒两端开设发射器嵌入槽、鲍威尔棱镜嵌入槽，将激光发射器、鲍威尔棱镜嵌入至激光扩束筒，实现了对激光发射器、鲍威尔棱镜的统一固定，进而相对现有技术简化了激光束与鲍威尔棱镜的对准过程，提高了使用效率。此外，避免了现有技术中装置使用过程出现偏差的情况。

部分实施例中，激光扩束筒100包括棱镜固定套筒105，棱镜固定套筒105一端套设在激光通孔101的激光射出端，鲍威尔棱镜嵌入槽103设置在棱镜固定套筒105的另一端面，实现棱镜固定套筒105相对于激光通孔101的激光射出端间沿周向的旋转。以此方便进行调整，进而使得所输出的线激光形状均匀对称，满足应用要求。

部分可选实施例中，激光扩束筒100被棱镜固定套筒105套接处外径小于激光扩束筒100的其余部位，可选的可如图7a所示，使得套接处套接棱镜固定套筒105(图7未示出，该部件可见图8)后与激光扩束筒100的其他部位具有相同径向尺寸。当然，另一些可选实施例中，上述套接部位并不一定呈现图7a所示形态，其外径不一定小于激光扩束筒100的其余部位。

部分实施例中，棱镜固定套筒105可如图8a所示，棱镜固定套筒105，于套接激光通孔101(图8未示出，该部件可见图7)的激光射出端一端周壁的某圆周上，沿周向对称开设两个腰形孔1051，图8b为棱镜固定套筒105的径向截面示意图，其中示意了部分实施例中两个腰形孔1051沿周向对称的位置。部分实施例中，如图7b所示，激光通孔101的激光射出端周壁与前述圆周在同一径向截面的一周，沿周向均匀开设至少三个圆形孔106。部分实施例中，腰形孔1051的周向长度为，不小于包括两个圆形孔106所对应的数值，也就是说，当棱镜固定套筒105与激光通孔101的激光射出端处于套接状态时，腰形孔1051的长度至少需要能容纳两个圆形孔106，进而腰形孔1051配合圆形孔106实现棱镜固定套筒105相对于激光通孔101的激光射出端沿周向旋转至任一角度的紧固。

部分实施例中，圆形孔106的数量可以为三个，则圆形孔106与腰形孔1051相对位置关系可以如图9a所示；或者圆形孔106的数量可以为四个，则圆形孔106与腰形孔1051相对位置关系可以如图9b所示。当然，圆形孔106的数量还可以为更多个。

部分可选实施例中，上述圆周的数量为两个。由上述实施例介绍，圆形孔106以及腰形孔1051分别在其相应部件的同一径向截面内的某圆周内配合设置，在一些较佳实施例中，前述圆周数量可以为两个，也就是说，棱镜固定套筒105的两个圆周内分别设置两个腰形孔106，相配合地，激光通孔101的激光射出端的相应两个圆周上配合设置相应圆形孔106，以使得棱镜固定套筒105与激光通孔101的激光射出端间的紧固更为牢固。棱镜固定套筒105的两个圆周内分别设置两个腰形孔106的示意图，可如图8c所示。

部分可选实施例中，激光扩束筒100的形状可以为圆筒、方筒、或者还可以为径向截面为多边形的筒等等，本申请实施例不做具体限定。而对于激光扩束筒100的尺寸，可依据具体使用需求进行设定，以能够容纳发射器嵌入槽102、鲍威尔棱镜嵌入槽103为准。举例而言，若发射器嵌入槽102的径向最大尺寸大于鲍威尔棱镜嵌入槽103的径向最大尺寸，则激光扩束筒100的径向尺寸需大于发射器嵌入槽102的径向最大尺寸；反之则激光扩束筒100的径向尺寸需大于鲍威尔棱镜嵌入槽103的径向最大尺寸。再例如，激光扩束筒100的轴向尺寸大于发射器嵌入槽102以及鲍威尔棱镜嵌入槽103的槽深度之和。

部分可选实施例中，激光通孔101的径向截面可以呈现为圆形、方形、或者其他形状；较佳实施例中，激光通孔101的径向截面的形状与激光发射器200的输出端口的径向截面形状相吻合。对于激光通孔101的尺寸，可选的，激光通孔101的径向截面尺寸不小于激光发射器200的输出端口的径向截面的尺寸，激光通孔101的轴向长度具体可以根据激光发射器200所输出激光束的焦面至激光发射器200的输出端口端面的距离确定。

需要说明的是，部分实施例中提及的激光发射器200的输出端口为激光发射器200激光发出的端部。

部分可选实施例中，激光通孔101内周壁布设消光纹，用于保证激光束在激光通孔101内的高质量传输，可选的，消光纹为细牙螺纹。

本领域技术人员可以理解到，本申请部分实施例中鲍威尔棱镜300为如图4a所示的结构，包括柱形部位301、非柱形部位302、屋脊303。本申请部分实施例中，将非柱形部位302镶嵌至鲍威尔棱镜嵌入槽103，用以在使用过程中进行激光整形，柱形部位301则裸露(一些实施例中可以是全部裸露，另一些实施例中可以是部分裸露)在鲍威尔棱镜嵌入槽103之外，方便沿径向旋转鲍威尔棱镜300，对屋脊303进行旋转调整以输出形状最佳的线激光。需要说明的是，部分实施例中所提及的，非柱形部位302镶嵌至鲍威尔棱镜嵌入槽103，所强调的是需要保证非柱形部位302完全嵌入至鲍威尔棱镜嵌入槽103内，其并不意味着鲍威尔棱镜300的其他部位不在鲍威尔棱镜嵌入槽103。具体的，鲍威尔棱镜300的柱形部位301可部分嵌入至鲍威尔棱镜嵌入槽103，进而方便实现鲍威尔棱镜300在鲍威尔棱镜嵌入槽103内的固定。

针对前述柱形部位301裸露在外的部分实施例，本申请部分可选实施例中，如图4b所示，鲍威尔棱镜嵌入槽103的槽口1031部分的内径大于鲍威尔棱镜300的柱形部位301直径，由此，实际使用时可在槽口1031处灌注胶体，进一步实现鲍威尔棱镜300在鲍威尔棱镜嵌入槽103内的固定。在部分较佳实施例中，槽口1031内径大于柱形部位301的程度不易过大，以本领域技术人员能够实现较佳效果为准。

本领域技术人员可以理解到的是，实际应用中的激光发射器存在多种型号，因此部分可选实施例中，发射器嵌入槽嵌102的形状尺寸可依据不同型号的激光发射器形状尺寸而设定，以完全嵌入相应激光发射器200。部分较佳实施例中，在发射器嵌入槽102的周壁沿发射器嵌入槽102的径向布设紧固贯穿孔，用以配合顶丝紧固激光发射器200，且激光发射器200的输出端口伸入激光通孔101内。

在实际使用中，存在激光发射器200的输出端口为圆形的情况，且圆形输出端口外周壁布设外螺纹，针对此种情况，本申请的部分较佳实施例中，发射器嵌入槽102嵌入激光发射器200的圆形输出端口，发射器嵌入槽102内壁布设与圆形输出端口外周壁的螺纹严密配合的内螺纹，进而激光发射器200与激光扩束筒100间可在内外螺纹的配合下沿周向旋转，以输出形状满足使用要求的线激光。可选的，可通过在发射器嵌入槽102周壁沿径向开设螺纹孔、配合螺钉的方式，在激光发射器200与激光扩束筒100间呈现较佳旋转状态时实现紧固。

在另一种实际情况下，可能存在激光发射器200无法与发射器嵌入槽102匹配的情况，进而本申请的部分实施例中，所提供的固定装置还包括：激光转接件400，激光转接件400呈圆柱结构，径向剖面截图如图5所示，激光转接件400中心设有沿激光转接件400轴向贯穿的端口嵌入孔401，端口嵌入孔401内径大于激光发射器200的输出端口径向最大尺寸；激光转接件400在端口嵌入孔401的四周沿轴向布设与激光发射器200上的固定槽相匹配的贯穿孔402，以配合螺钉固定激光发射器200；激光转接件400外周壁布设外螺纹，发射器嵌入槽102布设与激光转接件400的外螺纹相配合的内螺纹，以嵌入固定激光转接件400。

本发明的部分实施例中，激光扩束筒100嵌套于固定座104内，便于激光扩束筒100的固定。

本发明的部分实施例中，固定座104可以为矩形固定块。部分较佳实施例中，激光扩束筒100沿矩形固定块的某一边的平行方向嵌套于矩形固定块内，也就是说激光扩束筒100的轴线平行于矩形块的某一边，具体可以为矩形块的“长”“宽”“高”任一条边，可选的可如图6a(1)所示。本领域技术人员可以理解的是，激光扩束筒100在矩形固定块104内嵌套的位置，可以如图6a(1)中所示偏向矩形块的某一个面，当然也可以处于居中位置，具体可以依据实际使用需要设定。

另一些实施例中，固定座104还可以为不规则形状，例如，固定座104的嵌套激光扩束筒100的部位为筒状，而实现激光扩束筒100与目标平面固定功能的部位与该目标平面相贴合，实例性地可如图6a(2)所示。

部分实施例中，本申请实施例提供的固定装置还包括转向固定台500；转向固定台500的台面划分为扩束筒固定区501、以及振镜固定区502，部分实施例中，转向固定台500可以呈现为矩形扁块，或者呈现为如图6b所示的不规则形状扁块。在实际使用中，转向固定台500的扩束筒固定区501处固定激光扩束筒100，振镜固定区502处固定振镜，进而激光扩束筒100输出的线激光可由振镜反射，配合振镜振荡，本申请实施例提供的固定装置能够输出可移动的线激光。部分实施例中转向固定台500的扩束筒固定区501尺寸可根据激光扩束筒100的径向尺寸、轴向尺寸进行设定，振镜固定区502尺寸可根据振镜电机的径向尺寸进行设定。

部分实施例中，转向固定台500的扩束筒固定区501，通过“L”形转接件503以及分别布设在扩束筒固定区501、“L”形转接件503、矩形固定块104相应位置的螺纹孔/或螺纹槽配合螺钉，实现与矩形固定块104的固定；转向固定台500的振镜固定区502内，沿转向固定台500台面垂直的方向贯穿振镜固定孔504。“L”形转接件503可如图6c所示，“L”形转接件503的某一视角呈现“L”形，实际构造为相互垂直的两个刚性平面，其中一个平面与转向固定台500的扩束筒固定区501接触，并通过螺纹孔与螺钉的配合实现固定；另一个平面与固定座104(图6c未示出，该部件可参见图6a(1)或图6a(2))的一面接触，并通过螺纹孔与螺钉的配合实现固定。进而，“L”形转接件503可实现激光扩束筒100在转向固定台500的扩束筒固定区501内的固定。

部分实施例中，如图6b所示，转向固定台500，在振镜固定区502的与扩束筒固定区501相邻一侧的相对侧边缘布设豁口505；豁口505从振镜固定孔504始、沿转向固定台500台面平行方向贯穿转向固定台500，且豁口505还沿转向固定台500台面垂直方向贯穿转向固定台500，以使得振镜固定孔504周壁具有形变能力；豁口505的两相对面设有相匹配的螺纹贯穿孔506，螺纹贯穿孔506沿转向固定台500台面平行方向贯穿，以配合螺钉实现振镜在振镜固定孔504内的紧固。

本领域技术人员可以理解到的是，部分实施例中，若振镜固定区502面积过多的大于振镜固定孔504的径向面积，则振镜固定孔504周壁过厚，不利于振镜在其中的紧固。故而，部分可选实施中，如图6b所示，在转向固定台500的、在被豁口505贯穿的边缘的相邻侧边缘开设锯齿507，以减小转向固定台500相应边缘的应力，进而增加与相应边缘相连接的振镜固定孔504周壁的形变能力。

另一方面，本申请实施例还提供一种3D智能相机壳，其中固定有包括前述任意含有转向固定台500实施例所对应的固定装置。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”、“部分实施例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本申请的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

对于本申请实施例的构造，尽管上面已经示出和描述了本申请的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本申请的限制，本领域的普通技术人员在本申请的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。