CN115185098A - 一种基于四鲍威尔棱镜的双向一字线效应激光装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种基于四鲍威尔棱镜的双向一字线效应激光装置，其可快速实现双向一字线光学效应，且通过调节一个组件，实现两对双向激光一字线效应间距可调，其操作简单，利于工程化作业，降低了设备采购成本。其包括：激光器；第一胶合棱镜，其包括第一入射面、第一分光面、第一反射面、第一出射面、第一反射出光面；第二胶合棱镜，其包括第二入射面、第三入射面、第二分光面、第三分光面、第二反射出光面、第三反射出光面、第二出射面；第三直角棱镜，其包括第二直边反射面、第三直边反射面、底部斜边面域；第一鲍威尔棱镜；第二鲍威尔棱镜；第三鲍威尔棱镜；以及第四鲍威尔棱镜。

Description

一种基于四鲍威尔棱镜的双向一字线效应激光装置
技术领域
本发明涉及激光的技术领域，具体为一种基于四鲍威尔棱镜的双向一字线效应激光装置。
背景技术
鲍威尔棱镜是一种非球面柱面镜，其顶部为复杂的二维非球面曲面，激光通过时会产生大量球面像差，从而重新分配光能量，减少中心区域的光能，并将光能增强至边缘区域，形成一条均匀直线，现有技术将带有此光学效应的激光器称为一字线激光器，如图1所示。现有的一字线激光器，其仅能单向产生特定扇角的一字线光学效应，当需双向使用时，需重新购置一字线激光器，其两台一字线激光器的高度方向需要再次定位，当需要使用不同高度的一字线光束时，也需要额外购置一字线激光器，其使得一字线激光器的购置成本高，且定位繁琐，不易快速使用。
发明内容
针对上述问题，本发明提供了一种基于四鲍威尔棱镜的双向一字线效应激光装置，其可快速实现双向一字线光学效应，且通过调节一个组件，实现两对双向激光一字线效应间距可调，其操作简单，利于工程化作业，降低了设备采购成本。
一种基于四鲍威尔棱镜的双向一字线效应激光装置，其特征在于，其包括：
激光器；
第一胶合棱镜，其包括第一入射面、第一分光面、第一反射面、第一出射面、第一反射出光面；
第二胶合棱镜，其包括第二入射面、第三入射面、第二分光面、第三分光面、第二反射出光面、第三反射出光面、第二出射面；
第三直角棱镜，其包括第二直边反射面、第三直边反射面、底部斜边面域；
第一鲍威尔棱镜；
第二鲍威尔棱镜；
第三鲍威尔棱镜；
以及第四鲍威尔棱镜；
所述激光器的出射光束为平行光，所述激光器的出射光束朝向所述第一胶合棱镜的入射面设置，所述第一分光面将平行光分光形成第一透射光束、第一反射光束，所述第一透射光束角度不变射向第一反射面，所述第一反射光束垂直变向后射向第一出射面，所述第一反射面将第一透射光束反射形成第二反射光束，所述第二反射光束垂直变向后射向第一反射出光面；
所述第一反射光束朝向第二入射面射入、并朝向第二分光面布置，所述第二分光面将第一反射光束分光形成第二透射光束、第三反射光束，所述第二透射光束角度不变射出第二出射面的对应位置、并朝向第二直边反射面，所述第三反射光束垂直变向后射向第二反射出光面；
所述第二反射光束朝向第三入射面射入、并朝向第三分光面布置，所述第三分光面将第二反射光束分光形成第三透射光束、第四反射光束，所述第三透射光束角度不变射出第二出射面的对应位置、并朝向第三直边反射面，所述第四反射光束垂直变向后射向第三反射出光面；
所述第二直边反射面将第二透射光束反射形成第五反射光束，所述第三直边反射面将第三透射光束反射形成第六反射光束；
所述第三反射光束的射出光线的后方设置有第一鲍威尔棱镜，所述第一鲍威尔棱镜的出射表面形成第一一字线光束；
所述第四反射光束的射出光线的后方设置有第二鲍威尔棱镜，所述第二鲍威尔棱镜的出射表面形成第二一字线光束；
所述第五反射光束的射出光线的后方设置有第三鲍威尔棱镜，所述第三鲍威尔棱镜的出射表面形成第三一字线光束；
所述第六反射光束的射出光线的后方设置有第四鲍威尔棱镜，所述第四鲍威尔棱镜的出射表面形成第四一字线光束；
所述直角棱镜、第三鲍威尔棱镜、第四鲍威尔棱镜分别固设于整体框架内，所述整体框架外接有垂直升降结构；
所述第一一字线光束、第二一字线光束位于同一平面A的两侧面域设置；
所述第三一字线光束、第四一字线光束位于同一平面B的两侧面域设置；
所述平面A和平面B平行布置、且存在间距。
其进一步特征在于：
所述第一一字线光束的扇角为M，所述第二一字线光束的扇角为N，所述第三一字线光束的扇角为P、所述第四一字线光束的扇角为Q；
所述垂直升降结构具体为丝杆结构或气缸结构，所述垂直升降结构的升降输出端驱动整体框架升降动作、从而使得平面A和平面B之间的间距快速调整；
其还包括上壳体，所述上壳体内设置有激光器、第一胶合棱镜、第二胶合棱镜、第一鲍威尔棱镜、第二鲍威尔棱镜，所述上壳体的对应于第一鲍威尔棱镜、第二鲍威尔棱镜的出光位置设置有避让出光口；
其还包括有下壳体，所述上壳体位于所述下壳体的上方位置、固定设置，所述上壳体、下壳体组成整体结构，所述整体框架位于所述下壳体的内腔内，所述垂直升降结构位于下壳体的内腔内，确保整个结构组装快捷方便；
所述第一分光面、第一反射面、第二分光面、第三分光面、第二直边反射面、第三直边反射面对应于入射光线的发射角度均为45°。
采用本发明的结构后，在一个光学系统中，激光器发出平行光后，生成第一一字线光束、第二一字线光束、第三一字线光束、第四一字线光束，且第一一字线光束、第二一字线光束位于同一平面A的两侧面域设置；第三一字线光束、第四一字线光束位于同一平面B的两侧面域设置，平面A和平面B平行布置、且存在间距；其可快速实现双向一字线光学效应，且通过调节一个垂直升降装置，实现两对双向激光一字线效应间距可调，其操作简单，利于工程化作业，降低了设备采购成本。
附图说明
图1为鲍威尔棱镜产生一字线光学效应原理图；
图2为本发明的光学原理图；
图3为本发明的结构示意简图；
图中序号所对应的名称如下：
激光器10、第一胶合棱镜20、第一入射面21、第一分光面22、第一反射面23、第一出射面24、第一反射出光面25、第二胶合棱镜30、第二入射面31、第三入射面32、第二分光面33、第三分光面34、第二反射出光面35、第三反射出光面36、第二出射面37、第三直角棱镜40、第二直边反射面41、第三直边反射面42、底部斜边面域43、第一鲍威尔棱镜50、第一一字线光束51、第二鲍威尔棱镜60、第二一字线光束61、第三鲍威尔棱镜70、第三一字线光束71、第四鲍威尔棱镜80、第四一字线光束81、平行光90、第一透射光束91、第一反射光束92、第二反射光束93、第二透射光束94、第三反射光束95、第三透射光束96、第四反射光束97、第五反射光束98、第六反射光束99、整体框架100、垂直升降结构110、上壳体120、下壳体130。
具体实施方式
一种基于四鲍威尔棱镜的双向一字线效应激光装置，见图2、图3，其包括：
激光器10；
第一胶合棱镜20，其包括第一入射面21、第一分光面22、第一反射面23、第一出射面24、第一反射出光面25；
第二胶合棱镜30，其包括第二入射面31、第三入射面32、第二分光面33、第三分光面34、第二反射出光面35、第三反射出光面36、第二出射面37；
第三直角棱镜40，其包括第二直边反射面41、第三直边反射面42、底部斜边面域43；
第一鲍威尔棱镜50；
第二鲍威尔棱镜60；
第三鲍威尔棱镜70；
以及第四鲍威尔棱镜80；
激光器10的出射光束为平行光90，激光器10的出射光束朝向第一胶合棱镜20的第一入射面21设置，第一分光面22将平行光分光形成第一透射光束91、第一反射光束92，第一透射光束91角度不变射向第一反射面23，第一反射光束92垂直变向后射向第一出射面24，第一反射面23将第一透射光束91反射形成第二反射光束93，第二反射光束93垂直变向后射向第一反射出光面25；
第一反射光束92朝向第二入射面31射入、并朝向第二分光面33布置，第二分光面33将第一反射光束92分光形成第二透射光束94、第三反射光束95，第二透射光束94角度不变射出第二出射面37的对应位置、并朝向第二直边反射面41，第三反射光束95垂直变向后射向第二反射出光面35；
第二反射光束93朝向第三入射面32射入、并朝向第三分光面34布置，第三分光面34将第二反射光束93分光形成第三透射光束96、第四反射光束97，第三透射光束96角度不变射出第二出射面37的对应位置、并朝向第三直边反射面42，第四反射光束97垂直变向后射向第三反射出光面36；
第二直边反射面41将第二透射光束94反射形成第五反射光束98，第三直边反射面42将第三透射光束96反射形成第六反射光束99；
第三反射光束95的射出光线的后方设置有第一鲍威尔棱镜50，第一鲍威尔棱镜50的出射表面形成第一一字线光束51；
第四反射光束97的射出光线的后方设置有第二鲍威尔棱镜60，第二鲍威尔棱镜60的出射表面形成第二一字线光束61；
第五反射光束98的射出光线的后方设置有第三鲍威尔棱镜70，第三鲍威尔棱镜70的出射表面形成第三一字线光束71；
第六反射光束99的射出光线的后方设置有第四鲍威尔棱镜80，第四鲍威尔棱镜80的出射表面形成第四一字线光束81；
直角棱镜40、第三鲍威尔棱镜70、第四鲍威尔棱镜80分别固设于整体框架100内，整体框架100外接有垂直升降结构110；
第一一字线光束51、第二一字线光束61位于同一平面A的两侧面域设置；
第三一字线光束71、第四一字线光束81位于同一平面B的两侧面域设置；
平面A和平面B平行布置、且存在间距。
具体实施时，第一一字线光束51的扇角为M，第二一字线光束61的扇角为N，第三一字线光束71的扇角为P、第四一字线光束81的扇角为Q；
垂直升降结构110具体为丝杆结构或气缸结构，垂直升降结构110的升降输出端驱动整体框架100升降动作、从而使得平面A和平面B之间的间距快速调整。
具体实施时，其还包括上壳体120，上壳体120内设置有激光器10、第一胶合棱镜20、第二胶合棱镜30、第一鲍威尔棱镜50、第二鲍威尔棱镜60，上壳体120的对应于第一鲍威尔棱镜50、第二鲍威尔棱镜60的出光位置设置有避让出光口；
其还包括有下壳体130，上壳体120位于下壳体130的上方位置、固定设置，上壳体120、下壳体130组成整体结构，整体框架100位于下壳体130的内腔内，垂直升降结构110位于下壳体130的内腔内，确保整个结构组装快捷方便；
第一分光面、第一反射面、第二分光面、第三分光面、第二直边反射面、第三直边反射面对应于入射光线的发射角度均为45°。
具体实施例中，第一分光面和平行光成45°角斜向下设置，第一反射面和第一透射光束12成45°角斜向下设置，第二分光面和第一反射光束成45°角斜向上设置，第三分光面和第二反射光束成45°角斜向下设置，第二直边反射面和第二投射光束45°角斜向上设置，第三直边反射面和第三透射光束45°角斜向上设置；第一分光面的透反比为50:50，第二分光面的透反比为50:50，第三分光面的透反比为50:50；
激光器1波长：532nm；激光器1出射光束为平行光束，光束直径φ为2mm；
第一鲍威尔棱镜20产生扇角：60度，在2m-5m远处形成一字线宽度约2mm；
第二鲍威尔棱镜30产生扇角：60度，在2m-5m远处形成一字线宽度约2mm；
第三鲍威尔棱镜40产生扇角：60度，在2m-5m远处形成一字线宽度约2mm；
第四鲍威尔棱镜40产生扇角：60度，在2m-5m远处形成一字线宽度约2mm。
具体使用时，根据平面A和平面B之间的间距通过垂直升降结构驱动整体框架升降调节。
其工作原理如下：在一个光学系统中，激光器发出平行光后，生成第一一字线光束、第二一字线光束、第三一字线光束、第四一字线光束，且第一一字线光束、第二一字线光束位于同一平面A的两侧面域设置；第三一字线光束、第四一字线光束位于同一平面B的两侧面域设置，平面A和平面B平行布置、且存在间距；其可快速实现双向一字线光学效应，且通过调节一个垂直升降装置，实现两对双向激光一字线效应间距可调，其操作简单，利于工程化作业，降低了设备采购成本。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (6)

1.一种基于四鲍威尔棱镜的双向一字线效应激光装置，其特征在于，其包括：
激光器；
第一胶合棱镜，其包括第一入射面、第一分光面、第一反射面、第一出射面、第一反射出光面；
第二胶合棱镜，其包括第二入射面、第三入射面、第二分光面、第三分光面、第二反射出光面、第三反射出光面、第二出射面；
第三直角棱镜，其包括第二直边反射面、第三直边反射面、底部斜边面域；
第一鲍威尔棱镜；
第二鲍威尔棱镜；
第三鲍威尔棱镜；
以及第四鲍威尔棱镜；
所述激光器的出射光束为平行光，所述激光器的出射光束朝向所述第一胶合棱镜的入射面设置，所述第一分光面将平行光分光形成第一透射光束、第一反射光束，所述第一透射光束角度不变射向第一反射面，所述第一反射光束垂直变向后射向第一出射面，所述第一反射面将第一透射光束反射形成第二反射光束，所述第二反射光束垂直变向后射向第一反射出光面；
所述第一反射光束朝向第二入射面射入、并朝向第二分光面布置，所述第二分光面将第一反射光束分光形成第二透射光束、第三反射光束，所述第二透射光束角度不变射出第二出射面的对应位置、并朝向第二直边反射面，所述第三反射光束垂直变向后射向第二反射出光面；
所述第二反射光束朝向第三入射面射入、并朝向第三分光面布置，所述第三分光面将第二反射光束分光形成第三透射光束、第四反射光束，所述第三透射光束角度不变射出第二出射面的对应位置、并朝向第三直边反射面，所述第四反射光束垂直变向后射向第三反射出光面；
所述第二直边反射面将第二透射光束反射形成第五反射光束，所述第三直边反射面将第三透射光束反射形成第六反射光束；
所述第三反射光束的射出光线的后方设置有第一鲍威尔棱镜，所述第一鲍威尔棱镜的出射表面形成第一一字线光束；
所述第四反射光束的射出光线的后方设置有第二鲍威尔棱镜，所述第二鲍威尔棱镜的出射表面形成第二一字线光束；
所述第五反射光束的射出光线的后方设置有第三鲍威尔棱镜，所述第三鲍威尔棱镜的出射表面形成第三一字线光束；
所述第六反射光束的射出光线的后方设置有第四鲍威尔棱镜，所述第四鲍威尔棱镜的出射表面形成第四一字线光束；
所述直角棱镜、第三鲍威尔棱镜、第四鲍威尔棱镜分别固设于整体框架内，所述整体框架外接有垂直升降结构；
所述第一一字线光束、第二一字线光束位于同一平面A的两侧面域设置；
所述第三一字线光束、第四一字线光束位于同一平面B的两侧面域设置；
所述平面A和平面B平行布置、且存在间距。
2.如权利要求1所述的一种基于四鲍威尔棱镜的双向一字线效应激光装置，其特征在于：所述第一一字线光束的扇角为M，所述第二一字线光束的扇角为N，所述第三一字线光束的扇角为P、所述第四一字线光束的扇角为Q。
3.如权利要求1所述的一种基于四鲍威尔棱镜的双向一字线效应激光装置，其特征在于：所述垂直升降结构具体为丝杆结构或气缸结构，所述垂直升降结构的升降输出端驱动整体框架升降动作、从而使得平面A和平面B之间的间距快速调整。
4.如权利要求1所述的一种基于四鲍威尔棱镜的双向一字线效应激光装置，其特征在于：其还包括上壳体，所述上壳体内设置有激光器、第一胶合棱镜、第二胶合棱镜、第一鲍威尔棱镜、第二鲍威尔棱镜，所述上壳体的对应于第一鲍威尔棱镜、第二鲍威尔棱镜的出光位置设置有避让出光口。
5.如权利要求4所述的一种基于四鲍威尔棱镜的双向一字线效应激光装置，其特征在于：其还包括有下壳体，所述上壳体位于所述下壳体的上方位置、固定设置，所述上壳体、下壳体组成整体结构，所述整体框架位于所述下壳体的内腔内，所述垂直升降结构位于下壳体的内腔内。
6.如权利要求1所述的一种基于四鲍威尔棱镜的双向一字线效应激光装置，其特征在于：所述第一分光面、第一反射面、第二分光面、第三分光面、第二直边反射面、第三直边反射面对应于入射光线的发射角度均为45°。
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