CN112414382A - 一种十字组合线光源 - Google Patents

Abstract

本发明属于激光二极管技术领域，公开了一种十字组合线光源，包括点光源组件、锥形镜组件、柱面镜组件和外壳，还包括精度调节结构，点光源组件包括沿光路正向设置的激光二极管、透镜、分光镜和点光源组件壳体，分光镜用于将激光二极管发出的光通过透镜形成的准直光束分成透射光束和反射光束，点光源组件沿准直光束的光路设置在外壳的一端内；锥形镜组件沿透射光束的光路设置在外壳的一端上，形成360°水平平面光幕；柱面镜组件沿反射光束的光路设置在外壳上，形成垂直于360°水平平面光幕的垂直平面光幕；精度调节结构用于微调分光镜使得反射光束与柱面镜组件中柱面镜的中心轴垂直。本发明的产品结构简单、精度调试准确、精度稳定性高，具有极高的经济价值。

Description

一种十字组合线光源

技术领域

本发明属于激光二极管技术领域，具体涉及一种十字组合线光源。

背景技术

激光管二极管发出的发散的激光经过透镜汇聚准直形成点光源，点光源照射在锥形镜上，经过90°锥形镜面的反射，就可以形成一个360度的平面光幕；点光源照射在柱面镜的圆柱面上，经过透射、折射、反射就可以形成一个扇形平面光幕，平面光幕照射在墙体、地面上就可以形成一条可目视的激光线，所以称之为激光线光源。高精度的平面光幕可以用于建筑、装饰、加工制造等领域的的直线定位，精准目视、方便快捷、操作简单，在提高工程质量的同时，也可以明显提高工作效率，降低对操作人员的要求。

关于直线精度，平面光幕照射到墙面、地面、房顶、施工面就会产生一条激光线，平面光幕的平面精度误差就会使激光线产生直线精度误差，锥形镜产生的平面光幕精度是由锥形镜的90°角决定的，不需要调节，所以只要对柱面镜产生的平面光幕进行精度调节。

常规的直线精度调节方案是一对锯缝+顶丝的调节结构，往往通过柱面镜两侧顶丝的调节，可以使柱面镜的圆柱体相对光轴进行俯仰摆动，使柱面镜垂直于光轴，平面光幕的精度达到最佳。该调节方法在模组外壳的头部柱面镜的前端设置有一对锯缝，锯缝分布于柱面镜轴向的两侧，中间有连接筋相连，模组的头部端面分布有直线精度调节螺纹孔，螺纹孔内设置有调节螺钉，形成跷跷板的调节结构，通过左右两侧调节螺钉的调节，可以调整柱面镜圆柱体相对光束光轴的垂直度，从而达到直线精度调节的目的。此方案最大的缺陷是存在螺钉的调节应力，产品的稳定性差，产品的一次合格率低，工艺复杂，不易满足高精度的产品要求。

发明内容

本发明的目的在于提供一种十字组合线光源，用以解决现有激光水平仪技术中采用一只360模组和一只线光源模组的分体方案所致的精度稳定性差且精度调节方法复杂、产品体积大等问题。

为了实现上述任务，本发明采用以下技术方案：

一种十字组合线光源，包括点光源组件、锥形镜组件、柱面镜组件和外壳，还包括精度调节结构，所述点光源组件包括沿光路正向设置的激光二极管、透镜、分光镜和点光源组件壳体，所述分光镜用于将激光二极管发出的光通过透镜形成的准直光束分成透射光束和反射光束，所述点光源组件沿准直光束的光路设置在外壳的一端内；所述锥形镜组件沿透射光束的光路设置在外壳的一端上，形成360°水平平面光幕；所述柱面镜组件沿反射光束的光路设置在外壳上，形成垂直于360°水平平面光幕的垂直平面光幕；

所述精度调节结构用于微调分光镜使得反射光束与柱面镜组件中柱面镜的中心轴垂直，还用于微调柱面镜组件使得垂直平面光幕与水平360°平面光幕90°正交。

进一步的，所述精度调节结构包括组件壳体和精度调节件，所述外壳上设置有用于精度调节件穿过的精度调节孔，所述组件壳体上设置有用于抵住精度调节件的凹平面，所述凹平面的面积大于精度调节件的端部面积，所述精度调节孔的位置与凹平面的位置相对应，所述组件壳体设置在外壳内且所述组件壳体用于安装激光二极管或光学元件。

进一步的，所述组件壳体为点光源组件壳体和柱面镜固定座；所述精度调节孔包括第一精度调节孔和第二精度调节孔，所述第一精度调节孔和第二精度调节孔设置在外壳上；

所述凹平面包括第一凹平面和第二凹平面，所述第一凹平面设置在柱面镜固定座上且在反射光束的两侧分布；所述第二凹平面设置在点光源组件壳体上且在准直光束的两侧分布；所述第一精度调节孔与第一凹平面的位置相对应，所述第二精度调节孔与第二凹平面的位置相对应；

所述精度调节件包括第一精度调节件和第二精度调节件，所述第一精度调节件设置在第一精度调节孔内，所述第二精度调节件设置在第二精度调节孔内。

更进一步的，所述柱面镜组件包括柱面镜和柱面镜固定座，所述柱面镜安装在柱面镜固定座的出光口一端，所述第一凹平面设置在柱面镜固定座上与柱面镜组件安装孔配合的位置。

更进一步的，所述第一精度调节孔和第二精度调节孔设置在点光源组件安装孔的两侧。

进一步的，所述分光镜和准直光束的光轴夹角为45°±30°。

进一步的，所述外壳上包括点光源组件安装孔、柱面镜组件安装孔和锥形镜组件安装孔，所述点光源组件安装孔和锥形镜组件安装孔分别设置在外壳的两端，所述柱面镜组件安装孔设置在外壳的侧面。

更进一步的，所述锥形镜组件包括锥形镜和玻璃管，锥形镜和玻璃管之间用粘接剂固定后再用粘接剂固定在锥形镜组件安装孔内，所述点光源组件和柱面镜组件均采用粘接剂分别固定在点光源组件安装孔和柱面镜组件安装孔内，所述分光镜采用粘接剂粘在点光源组件壳体上。

更进一步的，所述粘接剂为环氧胶、光敏胶或硅橡胶。

更进一步的，所述柱面镜固定座中段在柱面镜轴向的两侧设置有一对锯缝，所述柱面镜固定座的出光口端面上设置二个或四个传统精度调节螺钉。

本发明与现有技术相比具有以下技术特点：

(1)本发明中锥形镜组件生成的360°平面光幕精度是由锥形镜的90°精度决定的，不需要调节。

(2)本发明中柱面镜组件产生的垂直平面光幕精度需要调节，本专利方案通过两个垂直光幕精度调节件使点光源组件精密转动，调节反射光束的光轴垂直于柱面镜，可以使调试精度达到0″。

(3)预紧柱面镜组件的两个固定螺钉，调节两个90°正交精度调节件，使垂直平面光幕垂直于360°水平平面光幕，然后锁紧两个固定螺钉。

(4)本发明的点光源组件产生的准直光束经过分光镜片被分成两束光，分别通过柱面镜和锥形镜生成了垂直平面光幕和360°的平面光幕，两个光幕形成90°正交，这样就可以给用户提供垂直+水平正交的激光线(光幕)基准，可广泛应用于建筑、装饰等行业，可以明显提高建筑、装饰的施工质量，降低对施工人员的技能要求，可产生显著的经济效益。

(5)本发明将分光镜片固定在点光源组件上，通过点光源组件微动旋转，使经过反射后的一束光的光轴垂直于柱面镜，实现柱面镜组件的直线精度的调节。当然也可让分光镜片单独微调转动，实现直线精度的调试。这种设计方案，相较于现有的传统锯缝+顶丝的方案，调试应力小，产品的精度稳定性好。

(6)本发明还包括一种优选方案，当与用户的精度检测基准存在误差时，通过添加传统精度的调节结构(如锯缝)，令用户侧实现返修和灵活地二次微调

附图说明

图1是本发明的结构示意图；

图2是本发明的结构爆炸图；

图3是点光源组件的结构示意图；

图4是点光源组件的剖视图；

图5是实施例1中的柱面镜组件的剖视图；

图6是实施例1中的柱面镜组件的结构示意图；

图7是实施例2中的柱面镜组件的剖视图；

图8是实施例2中的柱面镜组件的结构示意图；

图9是壳体的剖视图；

图10是壳体的结构示意图；其中图10(a)是壳体右侧、正面示意图，图10(b)是壳体正面、左侧示意图。

图中标号代表：1-激光二极管、2-准直透镜、3-分光镜片、4-柱面镜、5-柱面镜固定座、6-第一凹平面、7-第一精度调节件、8-点光源组件安装孔、9-柱面镜组件安装孔、10-锥形镜组件安装孔、11-第二凹平面、12-第二精度调节件、13-第一精度调节孔、14-第二精度调节孔、15-外壳、16-点光源组件、17-锥形镜组件、18-柱面镜组件、19-锥形镜、20-玻璃管、21-柱面镜组件安装螺钉、22-出光孔、23-柱面镜组件固定孔、24-锯缝、25-传统精度调节螺钉、26-点光源壳体。

具体实施方式

以下给出本发明的具体实施方式，需要说明的是本发明并不局限于以下具体实施例，凡在本申请技术方案基础上做的等同变换均落入本发明的保护范围。

在本发明中，在未作相反说明的情况下，使用的方位词如“上、下”通常是指以相应附图的图面为基准定义的，“内、外”是指相应部件轮廓的内和外。

本实施方式中公开了一种十字组合线光源，包括点光源组件16、锥形镜组件17、柱面镜组件18和外壳15，还包括精度调节结构，所述点光源组件16包括沿光路正向设置的激光二极管1、透镜2、分光镜3和点光源组件壳体26，所述分光镜3用于将激光二极管1发出的光通过透镜2形成的准直光束分成透射光束和反射光束，所述点光源组件16沿准直光束的光路设置在外壳15的一端内；所述锥形镜组件17沿透射光束的光路设置在外壳15的一端上，形成360°水平平面光幕；所述柱面镜组件18沿反射光束的光路设置在外壳15上，形成垂直于360°水平平面光幕的垂直平面光幕；

所述精度调节结构用于微调分光镜3使得反射光束与柱面镜组件18中柱面镜4的中心轴垂直，还用于微调柱面镜组件18使得垂直平面光幕与水平360°平面光幕90°正交。

具体的，所述精度调节结构包括组件壳体和精度调节件，所述外壳15上设置有用于精度调节件穿过的精度调节孔，所述组件壳体上设置有用于抵住精度调节件的凹平面，所述凹平面的面积大于精度调节件的端部面积，所述精度调节孔的位置与凹平面的位置相对应，所述组件壳体设置在外壳15内且所述组件壳体用于安装激光二极管或光学元件。

具体的，所述组件壳体为点光源组件壳体26和柱面镜固定座5；所述精度调节孔包括第一精度调节孔13和第二精度调节孔14，所述第一精度调节孔13和第二精度调节孔14设置在外壳15上；

所述凹平面包括第一凹平面6和第二凹平面11，所述第一凹平面6设置在柱面镜固定座5上且在反射光束的两侧对称分布；所述第二凹平面11设置在点光源组件壳体26上且在准直光束的两侧对称分布；所述第一精度调节孔13与第一凹平面6的位置相对应，所述第二精度调节孔14与第二凹平面11的位置相对应；

所述精度调节件包括第一精度调节件7和第二精度调节件12，所述第一精度调节件7设置在第一精度调节孔13内，所述第二精度调节件12设置在第二精度调节孔14内。

具体的，所述光学元件为透镜、柱面镜、锥形镜等元器件。

具体的，所述精度调节件为螺钉，所述精度调节孔为螺纹孔，所述凹平面为底部为平面的凹槽。

实施例1

在本实施例中公开了一种十字组合线光源，包括壳体15、点光源组件16、锥形镜组件17和柱面镜组件18，还包括精度调节结构；所述点光源组件16固定在壳体15的一端，所述锥形镜组件17固定在壳体15的另一端，所述柱面镜组件18固定在壳体15中段的侧面；

所述点光源组件16包括沿光路正向设置的激光二极管1、透镜2、分光镜3和点光源组件壳体26，所述分光镜3用于将激光二极管1发出的光通过透镜2形成的准直光束分成透射光束和反射光束，所述点光源组件16沿准直光束的光路设置在外壳15的一端内；所述锥形镜组件17沿透射光束的光路设置在外壳15的一端上，形成360°水平平面光幕；所述柱面镜组件18沿反射光束的光路设置在外壳15上，形成垂直于360°水平平面光幕的垂直平面光幕；

所述精度调节结构包括第一精度调节孔13、第二精度调节孔14、第一凹平面6、第二凹平面11、第一精度调节件7和第二精度调节件12；

所述第一凹平面6设置在柱面镜组件18上且在反射光束的两侧对称分布；所述第二凹平面11设置在点光源组件16上且在准直光束的两侧对称分布；

所述第一精度调节孔13和第二精度调节孔14设置在壳体15上；所述第一精度调节孔13与第一凹平面6同轴设置，所述第二精度调节孔14与第二凹平面11同轴设置；

所述第一精度调节件7设置在第一精度调节孔13内，所述第二精度调节件12设置在第二精度调节孔14内。

在精度调节件的作用下，所述点光源组件16和柱面镜组件18在各自的安装孔内可以实现微调转动。

具体的，在本实施例中第一精度调节孔13和第二精度调节孔14为螺纹孔，第一精度调节件7和第二精度调节件12为螺钉。

所述柱面镜组件18包括柱面镜4和柱面镜固定座5，所述柱面镜4安装在柱面镜固定座5的出光口一端，所述第一凹平面6设置在柱面镜固定座5上与柱面镜组件安装孔9配合的位置，具体为与壳体15上的柱面镜组件安装孔9配合段的圆柱面上。

具体的，所述第二精度调试螺钉12为垂直光幕精度调试螺钉，在点光源壳体的圆柱面上、反射光束通光孔的两侧对称设置有凹平面11，通过两个垂直光幕精度调试螺钉，凹槽的底平面可以给调试螺钉提供一个受力点，可以使点光源组件16在外壳15内缓慢、微量转动，凹槽的底面为平面，调试螺钉的头部顶在平面上从而使反射光束的光轴垂直于柱面镜圆柱体，完成直线精度的调试。

具体的，所述第一精度调试螺钉7为90°正交精度调试螺钉，在柱面镜固定座5入光孔一侧的圆柱面上设置有两个90°正交精度调节凹槽6，通过两个对称分布的90°正交精度调试螺钉，可以使柱面镜组件在模组壳体的安装孔内缓慢、微量转动，从而使垂直平面光幕与水平360°平面光幕90°正交。

具体的，所述壳体上包括点光源组件安装孔8、柱面镜组件安装孔9和锥形镜组件安装孔10，所述点光源组件安装孔8和锥形镜组件安装孔10分别设置在壳体的两端，所述柱面镜组件安装孔9设置在壳体的侧面；所述点光源组件通过点光源组件安装孔8安装在壳体内一端，所述锥形镜组件通过锥形镜组件安装孔10安装在壳体的另一端，所述柱面镜组件通过柱面镜组件安装孔9安装在壳体的中段。

具体的，在点光源组件中，分光镜和准直光束的光轴夹角为45°±30°。所述点光源组件壳体26上设置有点光源出光孔，所述点光源出光孔处设置有一个固定分光镜片的斜面，分光镜用光敏胶或硅橡胶粘接在斜面上。

具体的，在柱面镜组件中，所述柱面镜组件的柱面镜固定座上设置有柱面镜安装孔，用硅橡胶或光敏胶将柱面镜固定在柱面镜安装孔内。

具体的，所述锥形镜组件是由锥形镜19和玻璃管20组成，两者之间用粘接剂固定，然后再用粘接剂固定在模组壳体上端的锥形镜组件安装孔10内。

具体的，点光源组件与柱面镜组件分别和外壳15之间涂有粘接剂。

优选的，所述粘接剂为环氧胶或厌氧胶，当直线精度调节完成后，粘接剂自然固化，调节应力非常小，精度稳定性高，耐振动和跌落，适合做高端产品。

实施例2

在本实施例中公开了一种十字组合线光源，当与用户的精度检测基准存在误差时，通过在实施例1基础上添加传统精度的调节结构(如锯缝)，令用户侧实现返修和灵活地二次微调，包括壳体15、点光源组件16、锥形镜组件17、柱面镜组件18和精度调节结构；

所述点光源组件固定在壳体的一端，所述锥形镜组件固定在壳体的另一端，所述柱面镜组件固定在壳体中段的侧面，所述柱面镜组件上也设置了垂直光幕精度调节结构；

所述点光源组件16包括沿光路正向设置的激光二极管1、透镜2、分光镜3和点光源组件壳体26，所述分光镜3用于将激光二极管1发出的光通过透镜2形成的准直光束分成透射光束和反射光束，所述点光源组件16沿准直光束的光路设置在外壳15的一端内；所述锥形镜组件17沿透射光束的光路设置在外壳15的一端上，形成360°水平平面光幕；所述柱面镜组件18沿反射光束的光路设置在外壳15上，形成垂直于360°水平平面光幕的垂直平面光幕；

如图6所示，所述柱面镜组件采用锯缝结构，所述柱面镜组件包括柱面镜4和固定座5，所述柱面镜4安装在的固定座5出光口的一端，且所述固定座5中段柱面镜的入光一侧在柱面镜轴向的两侧设置有一对锯缝24，所述柱面镜固定座5的出光口端面通过四个对称分布的传统精度调节螺钉25，或者设置两个对称分布的传统精度调节螺钉25，可以让柱面镜实现俯仰调节，使柱面镜的圆柱体垂直于反射光束的光轴，从而达到垂直光幕精度调节的目的。

Claims (10)

1.一种十字组合线光源，包括点光源组件(16)、锥形镜组件(17)、柱面镜组件(18)和外壳(15)，其特征在于，还包括精度调节结构，所述点光源组件(16)包括沿光路正向设置的激光二极管(1)、透镜(2)、分光镜(3)和点光源组件壳体(26)，所述分光镜(3)用于将激光二极管(1)发出的光通过透镜(2)形成的准直光束分成透射光束和反射光束，所述点光源组件(16)沿准直光束的光路设置在外壳(15)的一端内；所述锥形镜组件(17)沿透射光束的光路设置在外壳(15)的一端上，形成360°水平平面光幕；所述柱面镜组件(18)沿反射光束的光路设置在外壳(15)上，形成垂直于360°水平平面光幕的垂直平面光幕；

所述精度调节结构用于微调分光镜(3)使得反射光束与柱面镜组件(18)中柱面镜(4)的中心轴垂直，还用于微调柱面镜组件(18)使得垂直平面光幕与水平360°平面光幕90°正交。

2.如权利要求1所述的十字组合线光源，其特征在于，所述精度调节结构包括组件壳体和精度调节件，所述外壳(15)上设置有用于精度调节件穿过的精度调节孔，所述组件壳体上设置有用于抵住精度调节件的凹平面，所述凹平面的面积大于精度调节件的端部面积，所述精度调节孔的位置与凹平面的位置相对应，所述组件壳体设置在外壳(15)内且所述组件壳体用于安装激光二极管或光学元件。

3.如权利要求2所述的十字组合线光源，其特征在于，所述组件壳体为点光源组件壳体(26)和柱面镜固定座(5)；所述精度调节孔包括第一精度调节孔(13)和第二精度调节孔(14)，所述第一精度调节孔(13)和第二精度调节孔(14)设置在外壳(15)上；

所述凹平面包括第一凹平面(6)和第二凹平面(11)，所述第一凹平面(6)设置在柱面镜固定座(5)上且在反射光束的两侧分布；所述第二凹平面(11)设置在点光源组件壳体(26)上且在准直光束的两侧分布；所述第一精度调节孔(13)与第一凹平面(6)的位置相对应，所述第二精度调节孔(14)与第二凹平面(11)的位置相对应；

所述精度调节件包括第一精度调节件(7)和第二精度调节件(12)，所述第一精度调节件(7)设置在第一精度调节孔(13)内，所述第二精度调节件(12)设置在第二精度调节孔(14)内。

4.如权利要求3所述的十字组合线光源，其特征在于，所述柱面镜组件(18)包括柱面镜(4)和柱面镜固定座(5)，所述柱面镜(4)安装在柱面镜固定座(5)的出光口一端，所述第一凹平面(6)设置在柱面镜固定座(5)上与柱面镜组件安装孔(9)配合的位置。

5.如权利要求4所述的十字组合线光源，其特征在于，所述第一精度调节孔(13)和第二精度调节孔(14)设置在点光源组件安装孔(8)的两侧。

6.如权利要求1所述的十字组合线光源，其特征在于，所述分光镜(3)和准直光束的光轴夹角为45°±30°。

7.如权利要求1所述的十字组合线光源，其特征在于，所述外壳(15)上包括点光源组件安装孔(8)、柱面镜组件安装孔(9)和锥形镜组件安装孔(10)，所述点光源组件安装孔(8)和锥形镜组件安装孔(10)分别设置在外壳(15)的两端，所述柱面镜组件安装孔(9)设置在外壳(15)的侧面。

8.如权利要求7所述的十字组合线光源，其特征在于，所述锥形镜组件(17)包括锥形镜(19)和玻璃管(20)，锥形镜(19)和玻璃管(20)之间用粘接剂固定后再用粘接剂固定在锥形镜组件安装孔(10)内，所述点光源组件(16)和柱面镜组件(18)均采用粘接剂分别固定在点光源组件安装孔(8)和柱面镜组件安装孔(9)内，所述分光镜(3)采用粘接剂粘在点光源组件壳体(26)上。

9.如权利要求8所述的十字组合线光源，其特征在于，所述粘接剂为环氧胶、光敏胶或硅橡胶。

10.如权利要求9所述的十字组合线光源，其特征在于，所述柱面镜固定座(5)中段在柱面镜(4)轴向的两侧设置有一对锯缝(24)，所述柱面镜固定座(5)的出光口端面上设置二个或四个传统精度调节螺钉(25)。

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