CN100388054C - 分光器 - Google Patents

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Abstract

一种用于一沿一光束轴(A)平行的光线束(2)的分光器(1)，它具有一透明的实体中心区域(3)和多个分别倾斜于光束轴(A)一反射角(α)的、反射的平面反射表面(4a、4b)，该平面反射表面用于产生各一个离散的点光束(5a、5b)，其中中心区域(3)构成为圆柱扇形形状的和/或具有一光束扩展的衍射镜组(19)。

Description

分光器
技术领域
本发明涉及一种分光器，特别用于光学定位仪例如多轴建筑激光器或旋转建筑激光器。
背景技术
在用于工具的定位和工件的标记的作标记应用中，特别对建筑业需要确定边界的、可见性好的和足够明亮的光标，其构成一确定的基准角，例如在一多轴建筑激光器的找平的直角坐标系中。
分光器为光学构件，其光反射表面设计为至少部分平面的，并由此离散地偏转一聚焦的光线或离散地分离一平行的光线束。
反之，圆柱形透镜为光学构件，其光折射表面设计为至少部分圆柱表面形状的，并由此在一平面内稳定地偏转一聚焦的光线或稳定地扩展一平行的光线束。由于圆柱形，发射的平行的极化光的强度在边缘附近并从而在转偏的线光束的边缘附近以渐增扩展角度陡降，其中实际上达不到90°的偏转角。此外衍射效应阻碍偏转角的准确确定的界限。
根据US5363469，一棱形透镜具有一构成圆柱表面形状的中心区域和两凹面的侧面区域，其通过光线束的边缘部分的内侧的全反射确定地限制扩展角度，而没有光线束分离为离散的分光束。
按照US543730，一用于一沿一光束轴平行的光线束的分光器具有一平面平行的透明的中心区域和多个分别倾斜于光束轴45°的反射的反射表面，借此可产生相互垂直的点光束。
此外，按照US6005719，在一多轴建筑激光器中，平行的光线束利用分光栅在两相互垂直的平面内离散地偏转，借此形成两排离散分开的点光束。另一公开的圆柱形透镜用于在一平面内聚焦的光线的稳定的扩展被说明是不利的。
此外，按照US5838431，在一旋转建筑激光器中，平行的光线束通过一包括一平面平行的透明的区域和一与其直接邻接的圆柱扇形形状的区域的棱形组合透镜在一平面内被沿轴线稳定地扩展为较高的亮度的线光束。光线束离散地分离为确定地偏转的点光束是不可能的。
发明内容
本发明的目的在于，实现一种分光器，用以产生具有一确定的基准角的多个离散的点光束和一个在一平面内稳定地扩展的线光束。
该目的基本上通过具有以下特征的本发明分光器来达到。
按本发明的用于沿光束轴平行的光线束的分光器，它具有一透明的实体中心区域和多个分别倾斜于光束轴一反射角的、反射的平面反射表面，该平面反射表面用于产生各一个离散的点光束；其特征在于，所述实体中心区域具有一光束扩展的衍射镜组。
按本发明的用于沿光束轴平行的光线束的分光器，它具有一透明的实体中心区域和多个分别倾斜于光束轴一反射角的、反射的平面反射表面，该平面反射表面用于产生各一个离散的点光束；其特征在于，所述实体中心区域构成为圆柱扇形形状的并且具有一垂直于光束轴和垂直于至少两个点光束定向的圆柱轴线；以及，圆柱扇形形状的实体中心区域在光束入射侧和光束射出侧均构成圆柱扇形体。
这样，一用于一沿一光束轴平行的光线束的分光器具有一透明的实体中心区域和多个分别倾斜于光束轴一反射角的反射的平面反射表面，用以产生各一个离散的点光束，其中所述实体中心区域至少逐段地构成为棱形凸弧面形的和/或具有一光束扩展的衍射镜组。
通过实体中心区域的棱形凸弧面形的构成，其至少无限小地作为圆柱形透镜，使轴线平行的分光束在圆柱轴线的平面内稳定地扩展为线光束，并且以另两个分光束借助于平面反射表面各产生一离散的点光束，其中各点光束相互间构成一确定的基准角。
有利的进一步构成说明于以下的描述中。
有利的是，将实体中心区域设计为圆柱扇形形状的，其具有一垂直于光束轴和垂直于至少两个点光束定向的圆柱轴线，借此线光束位于一通过点光束展开的平面内。
有利的是，圆柱扇形形状的实体中心区域不仅构成光束入射侧的也构成光束射出侧的圆柱扇形体，借此实现大的角偏转。
有利的是，光束入射侧的圆柱扇形体的扇形角大于光束射出侧的圆柱扇形体的扇形角，借此实现关于在实体中心区域内的有效的光路的空间优化。
有利的是，将衍射的镜组构成为圆柱形透镜组，例如以一菲涅耳/梯级透镜的形式或构成为光激活的显微结构，例如以一全息图或相阵的形式，借此可缩短分光器沿光束轴的结构长度。
有利地，反射角相对于光束轴为精确的45°，借此点光束垂直于光束轴定向。
有利的是，将各个平面反射表面围绕光束轴相互间位错90°的倍数，借此各点光束相互间构成一90°、180°或270°的基准角。
精确地设置两个相互间围绕光束轴成180°位错的平面反射表面是有利的，借此两相反定向的点光束限定出一半平面。这样的分光器可有利地用于一旋转建筑激光器中，其与一可固定的光束轴结合展开一直角坐标系。
分光器设计成实体单件的是有利的，进一步有利的是，其由透明的塑料如聚苯乙烯制的棱形的注塑成型镜组构成并具有镀银的平面反射表面，借此其可大量生产。
或者有利的是，分光器是模块化的，由一透明的实心圆柱、至少一个具有镜面化的平面反射表面的棱镜和任选的其他的零件组成，借此可采用光学的标准构件。
有利的是，将两个关于其相应的圆柱轴线相互垂直定向的这种分光器邻接并列地安装于一定位仪中。两个这样安装的分光器可有利地用于一自动找平的多轴建筑激光器中。
附图说明
对于一有利的实施例参照附图更详细地说明本发明。其中：
图1包括光路的分光器的剖面图；
图2分光器的透视图；
图3a、3b、3c、3d  各种方案的透视图；
图4应用的侧视图。
具体实施方式
按照图1，一用于一沿一光束轴A平行的光线束2的剖视的分光器1具有一透明的中心区域3和两个分别倾斜于光束轴A一精确的45°反射角的反射的反射表面4a、4b。两相互间围绕光束轴A成180°位错的反射表面4a、4b产生两离散的反向的点光束5a、5b，其相互间构成一确定的180°的基准角β。圆柱扇形形状的中心区域3产生一在扩展角γ内稳定扩展的线光束6。圆柱扇形形状的中心区域3的垂直于图纸平面的圆柱轴线Z垂直于光束轴A和垂直于两点光束5a、5b定向，该中心区域在光束入射侧构成一大的圆柱扇形体7a而在光束射出侧构成一小的圆柱扇形体7b。反射表面4a、4b分别在圆柱扇形体7a、7b之间连接于中心区域3。
按照图2，分光器1为实体单件式，由透明的聚苯乙烯制的棱形的注塑成型镜组构成，并且具有表面镀银的反射表面4a、4b。
按照图3a、3b、3c，分光器1本身是模块化组成的，并且具有一玻璃圆柱形透镜形式的透明的实心圆柱体8，按照图3a在其上在两侧粘结特殊棱形的反射镜9。按照图3b，直径d的实心圆柱体8连接在一削成斜面的玻璃矩形棱镜10的对置于一等宽顶面11的侧面上。按照图3c，实心圆柱体8设置在两个45°棱镜12之间并且与其一起安装在一透明的平面平行的板13上。按照图3d，实体单件式构成的分光器1的中心区域3在光束射出侧在削成斜面的矩形棱镜10的对置于顶面11的一侧上具有一由一圆柱形透镜组构成的菲涅耳透镜形式的等宽的光束扩展的衍射镜组19，其由沿光束轴A平行的光线束2产生一稳定扩展的线光束6。
按照图4，一自动找平的多轴建筑激光器14具有一按重力G定位的包括两个激光二极管镜组16a、16b的摆铅锤15，前者各用作为瞄准的光束源。为激光二极管镜组16a、16b分别轴线平行地配置一分光器1，其各产生一个线光束6和两个反向的点光束5a、5b。两个关于各个圆柱轴线Z成90°相互位错定向的分光器1共同产生四个相互成90°位错的点光束5a、5b和一与其分别成90°位错的十字光束17，它由两个相交叉的线光束6构成。四个点光束5a、5b和十字光束17展开成一按重力G找平的直角坐标系18。

Claims (7)

1.用于一沿一光束轴(A)平行的光线束(2)的分光器，它具有一透明的实体中心区域(3)和多个分别倾斜于光束轴(A)一反射角(α)的、反射的平面反射表面(4a、4b)，该平面反射表面用于产生各一个离散的点光束(5a、5b)；其特征在于，所述实体中心区域(3)具有一光束扩展的衍射镜组(19)。
2.用于一沿一光束轴(A)平行的光线束(2)的分光器，它具有一透明的实体中心区域(3)和多个分别倾斜于光束轴(A)一反射角(α)的、反射的平面反射表面(4a、4b)，该平面反射表面用于产生各一个离散的点光束(5a、5b)；其特征在于，所述实体中心区域(3)构成为圆柱扇形形状的并且具有一垂直于光束轴(A)和垂直于至少两个点光束(5a、5b)定向的圆柱轴线(Z)；以及，圆柱扇形形状的实体中心区域(3)在光束入射侧和光束射出侧均构成圆柱扇形体(7a、7b)。
3.按照权利要求1或2所述的分光器，其特征在于，反射角(α)相对于光束轴(A)为精确的45°。
4.按照权利要求1或2所述的分光器，其特征在于，精确设有两个相互间围绕光束轴(A)成180°位错的平面反射表面(4a、4b)。
5.按照权利要求1或2所述的分光器，其特征在于，该分光器设计为实体单件的，并具有镜面化的所述平面反射表面(4a、4b)。
6.按照权利要求2所述的分光器，其特征在于，该分光器模块化地由一透明的实心圆柱体(8)和至少一个棱镜(9、10、12)组成，该棱镜具有镜面化的所述平面反射表面(4a、4b)。
7.按照权利要求1或2所述的分光器，其特征在于，该分光器安装于一光学定位仪(14)中。
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