一种自动对焦的激光测距装置和激光系统的制作方法

本技术属于激光器对焦领域，具体涉及一种自动对焦的激光测距装置和激光系统。

背景技术：

1、激光手术过程中，为得到较好的骨骼或软组织切割效果，常需要将工作激光利用透镜进行聚焦，以此获得较小的光斑尺寸与较大的能量密度。因骨骼或软组织表面通常不是平面，而是曲面或其他复杂圆弧面，在激光手术过程中需要将工作激光的工作距离进行实时调整，使得工作表面与透镜之间的距离保持为焦距，否则会使激光失焦，降低切割效率。

2、常见的激光手术工作场景中，通常需要三束激光进行联合配合：一束是工作激光，有时会不可见，主要用于切割骨骼或软组织；一束是肉眼可见的指示激光，与工作激光同轴，通常为绿色或红色，用于指示实际工作激光的光斑在骨骼或软组织表面的位置；一束是测距激光，与工作激光不同轴，通常采用三角测距法进行实时测距，主要测量聚焦透镜到工作表面之间的距离。在激光手术过程中，当工作激光处于对焦状态时，工作激光照射至工作表面的光斑尺寸最小，能量密度最大，可以保持较高的切割效率，此时三束激光的光斑通常聚集到同一点；当某一时刻，工作激光处于失焦状态时，即透镜与骨骼或软组织表面的距离偏大或偏小，造成光斑尺寸增大，能量密度减少，降低切割效率，此时也会导致测距激光与工作激光的光斑不重合。

技术实现思路

1、为了改善上述技术问题，本实用新型提供一种激光测距装置，包括：

2、反射装置，所述反射装置包括指示光筒和反射镜，所述反射镜设置在指示光筒内且反射镜与水平面呈45°；

3、与所述反射装置连接的聚焦装置，所述聚焦装置包括透镜、镜筒和镜筒固定圈；

4、测距激光装置，所述测距激光装置包括测距激光器、接收器和接收器固定件；

5、所述测距激光器设置在指示光筒上，所述测距激光器发出的测距激光经反射镜后与工作激光同轴耦合；

6、所述接收器通过接收器固定件设置在镜筒固定圈上，用于接收测距激光照射到工作表面后的返射光，由信号转化器将光信号转化为电信号；

7、传动装置，所述传动装置设置在所述聚焦装置的另一侧，包括连接件、丝杠和电机；所述连接件固定在镜筒固定圈和丝杠上，所述电机与所述信号转化器电连接，根据信号转化器的电信号进行正向或反向旋转，并带动聚焦装置和接收器的运动。

8、根据本实用新型的实施方案，所述连接件为旋转螺母，所述旋转螺母具有中心孔和边孔，旋转螺母通过中心孔设置在丝杠上，旋转螺母通过边孔固定在镜筒固定圈上。

9、根据本实用新型的实施方案，所述传动装置还包括与电机连接的电机齿轮和与丝杠连接的丝杠齿轮，所述电机齿轮和丝杠齿轮咬合。

10、当电机带动电机齿轮转动时，丝杠齿轮同时转动，旋转螺母在丝杠上前后移动，从而带动聚焦装置的前后位置变化，实现实时对焦。

11、根据本实用新型的实施方案，所述激光测距装置还包括外壳，为由上盖板、下盖板、前盖板、后盖板和侧盖板围成的非封闭六面体。

12、根据本实用新型的实施方案，所述反射装置和聚焦装置位于所述外壳内，且在外壳内具有前后移动的空间。

13、根据本实用新型的实施方案，所述反射装置和聚焦装置通过转接头连接。

14、根据本实用新型的实施方案，所述接收器固定件包括第一板、第二板和平行的两条圆轨；

15、所述第一板固定在上盖板和下盖板之间，第一板的一条侧边固定在所述镜筒固定圈上；

16、所述第二板合页式连接在第一板的另一条侧边上，所述接收器固定在第二板的板面上；

17、所述平行的两条圆轨穿过第一板的板面，圆轨的一端固定在前盖板上，另一端固定在后盖板上。

18、根据本实用新型的实施方案，所述丝杠的一端固定在前盖板上，另一端固定在后盖板上。

19、根据本实用新型的实施方案，所述两条圆轨和丝杠平行。

20、根据本实用新型的实施方案，所述后盖板上设置开口，用于工作激光穿过进入反射装置。

21、根据本实用新型的实施方案，所述前盖板上设置u型开口，便于工作激光和测距激光照射到工作表面，以及便于工作表面的测距激光反射到接收器上。

22、根据本实用新型的实施方案，所述指示光筒和镜筒固定圈的轴线与工作激光重合。

23、根据本实用新型的实施方案，所述透镜或反射镜的材质选自氟化钙或蓝宝石等。

24、根据本实用新型的实施方案，所述电机包括但不限于步进电机或伺服电机。

25、根据本实用新型的优选实施方案，所述激光测距装置，包括：

26、反射装置，所述反射装置包括指示光筒和反射镜，所述反射镜设置在指示光筒内且反射镜与水平面呈45°；

27、与所述反射装置连接的聚焦装置，所述聚焦装置包括透镜、镜筒和镜筒固定圈；

28、测距激光装置，所述测距激光装置包括测距激光器、接收器和接收器固定件；

29、所述测距激光器设置在指示光筒上，所述测距激光器发出的测距激光经反射镜后与工作激光同轴耦合；

30、所述接收器通过接收器固定件设置在镜筒固定圈上，用于接收测距激光照射到工作表面后的返射光，由信号转化器将光信号转化为电信号；

31、传动装置，所述传动装置包括旋转螺母、丝杠、电机、与电机连接的电机齿轮和与丝杠连接的丝杠齿轮，所述电机齿轮和丝杠齿轮咬合；

32、所述旋转螺母具有中心孔和边孔，旋转螺母通过中心孔设置在丝杠上，旋转螺母通过边孔固定在镜筒固定圈上；

33、所述电机与所述信号转化器电连接，根据信号转化器的电信号进行正向或反向旋转，从而带动聚焦装置和接收器的运动；

34、壳体，由上盖板、下盖板、前盖板、后盖板和侧盖板围成的非封闭六面体，反射装置和聚焦装置位于外壳中且在外壳内具有前后移动的空间；

35、所述接收器固定件包括第一板、第二板和平行的两条圆轨；

36、所述第一板垂直固定在上盖板和下盖板之间，第一板的一条侧边固定在所述镜筒固定圈上；

37、所述第二板合页式连接在第一板的另一条侧边上，所述接收器固定在第二板的板面上；

38、所述平行的两条圆轨穿过第一板的板面，圆轨的一端固定在前盖板上，另一端固定在后盖板上；

39、所述丝杠的一端固定在前盖板上，另一端固定在后盖板上；

40、所述后盖板上设置开口，用于工作激光穿过进入反射装置；

41、所述前盖板上设置u型开口，便于工作激光和测距激光照射到工作表面，以及便于工作表面的测距激光反射到接收器上。

42、本实用新型还提供一种激光系统，包括上述激光测距装置。

43、根据本实用新型的实施方案，所述激光系统还包括工作激光器，所述工作激光器设置在后盖板上。

44、有益效果

45、通过引入45°反射镜将测距激光与切割用的工作激光同轴耦合，使测距激光兼具焦点指示与测距的功能，测距激光照射到工作表面(如骨骼或软组织表面)后返射至旁边的接收器进行实时测距；通过引入电机与丝杠，两者联动，电机根据测距激光给出的正、负电信号反馈，进行正向或反向旋转，带动丝杠旋转调整透镜位置，最终获得工作激光在工作表面的正确对焦和实时对焦。

46、本装置省去了指示激光的相关结构，只用到工作激光与测距激光，其中测距激光起到测距与焦点指示的功能，整体结构相对简单、可靠。