CN1704796A - 并列式雷射水平仪的分光装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种并列式雷射水平仪的分光装置，其包括有二光学系，该二光学系在同一水平面并列放置且方向相反，其中，每一光学系包括一雷射二极管、一整光镜片、一扩散镜片、一分光棱镜及用以收容前述组件的外壳，其中该整光镜片及扩散镜片是位于该雷射二极管与分光棱镜之间。本发明将分光棱镜后置，先整光、扩散再由分光棱镜分光形成大于180度的扇形光束平面，可确保两路垂直光束在水平方向相交成一直线，仅采用二光学系即可形成360度的圆周光束平面。

Description

并列式雷射水平仪的分光装置

【技术领域】

本发明涉及一种并列式雷射水平仪的分光装置，尤其是关于一种可将雷射二极管出射光线转换成360度环状光线水平出射的并列式雷射水平仪的分光装置以及应用这种分光装置的雷射水平仪。

【背景技术】

以往在建筑工程施工过程中，在不同墙上很难确定同一水平面，只有采用尺量的方法，粗略地在墙上画出水平线，这种方法不但速度慢且不精确，使施工质量得不到保证；或者利用细长水管中的液体等压关系，在不同墙上得到等高的同一水平面标记，但该方法难以应用到大型的工作基地上，为此人们发明水平仪用以标示水平基准线。

现有的水平仪标示水平基准线的方式主要有直接出射式和旋光式两种。其中直接出射式是采用柱状镜将激光束在水平方向上散射到较大的角度形成一字光出射，并使其照射在所需标示的物体表面。这种方式的最大缺点在于经过柱状镜后出射光束水平方向角度有限，即出射的一字光长度有限，对于特殊情况下，需对待测物进行较长水平基准线标示，或需360度全周标示时，则需多次标示或将由多组镜组组合起来实现，上述两种方式有不易操作或组合结构繁杂的缺点。另一种旋光方式是将呈点状的雷射光斑高速旋转形成水平扇面，利用人体视神经视觉暂留的特点，此光点即可在垂直旋转面的远处形成一直线光斑，达到标示目的。这种方式的缺点在于机构件的旋转会使系统产生震动，影响到系统的精度，且旋转时需动力，将使仪器的制造成本提高，体积变大。

为获得360度环状水平出射的光线，有一种已知设计是将四组相同的直接出射式光学系组成一雷射水平仪，每个光学系在同一水平面内相互呈90度摆置，每一光学系包括一雷射二极管(LD)、整光镜片和柱状镜片，由雷射二极管产生的光线经整光镜片及柱状镜片产生水平方向发散角度大于90度的出射光线，借由调整四组光学系的位置及倾角，可把四组水平出射光线整合成360度出射。然而这类已知设计方案需要采用四个雷射二极管及四组光学系，增加产品的成本，且制程中需要对四组光学系进行调整，造成装配的复杂程度及难度较高，费工费时，不利于提升生产效率。

另外，本案的申请人曾在2004年2月24日在中国台湾提出第093104690号「并列式雷射水平仪」的发明专利申请案，在该案中是采用两组相同的直接出射式光学系组成一分光装置，该两组光学系在同一水平面内呈180度摆置，每一光学系包括一雷射二极管、一分光棱镜及两套相互呈90度摆置的整光镜片和柱状镜片，由雷射二极管产生的光线经分光棱镜、整光镜片及柱状镜片可形成两路方向相互垂直、水平向发散角度大90度的光线，藉由调整两组光学系的位置及倾角，将四路水平出射光线整合成360度出射。只是这种设计虽只用两组光学系，但仍需要四套整光镜片和柱状镜片，从而仍增加产品成本，且生产上也需要较复杂的装配及调整过程，不利于提升生产效率。

有鉴于此，实有必要提供一种成本低、体积小且结构简单但可产生360度出射光线的分光装置以供雷射水平仪进行多方向圆周水平标示。

【发明内容】

本发明的目的在于提供一种结构简单、体积小且成本低，可产生360度出射光线以进行多方向圆周水平标示的并列式雷射水平仪的分光装置，以及应用这种分光装置的雷射水平仪。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：并列式雷射水平仪的分光装置包括二光学系，该二光学系在同一水平面并列放置且方向相反，该每一光学系包括一雷射光源、一整光镜片、一扩散镜片、一分光棱镜及用以收容前述组件的外壳，其中该整光镜片及扩散镜片是介于该雷射光源与分光棱镜之间。

本发明并列式雷射水平仪的分光装置，其中每一光学系的整光镜片及扩散镜片是沿同一光轴方向自雷射二极管向分光棱镜依次排布。

本发明并列式雷射水平仪的分光装置，其中整光镜片是一正透镜。

本发明并列式雷射水平仪的分光装置，其中扩散镜片是一柱状非球面透镜。

本发明并列式雷射水平仪的分光装置，其中每一光学系还包括一镜筒，雷射二极管及整光镜片是同轴地配置于该镜筒中，从而形成一光源模块。

与现有技术相比，本发明的功效在于：本发明的分光装置无需旋转机构，可提高精度和稳定性。本发明利用两个相同的光学系，先整光、扩散再通过分光棱镜分光形成大于180度的扇形光束平面，可确保两路垂直光束在水平方向相交成一直线，减少生产中的调整过程。并且，仅需二光学系即可形成360度的圆周光束平面，达到圆周水平标示的效果，且每一光学系只需要一雷射二极管、一整光镜片、一扩散镜片及一分光棱镜，构件数量少、成本低，且产品体积小、调整机构少、装配便捷，有利于提高生产效率。

【附图说明】

图1是本发明并列式雷射水平仪的分光装置的俯视图。

图2是本发明并列式雷射水平仪的分光装置的单一光学系的立体图。

图3是图2所示的单一光学系的俯视图。

图4是图2所示的单一光学系的水平方向剖视图。

图5是图2所示的单一光学系的光源模块的剖视图。

图6是图2所示的单一光学系的垂直方向剖视图。

图7是图2所示的单一光学系的光路图。

【具体实施方式】

请参阅图1，本发明并列式雷射水平仪的分光装置包括在同一水平面并列放置且方向相反的两个光学系100，由于该二光学系100的组成构件及工作原理完全相同，故以下仅以一组光学系为范例来作说明。

请一并参阅图1至图6，本发明并列式雷射水平仪的分光装置中的一个光学系100，其包括一雷射光源1、一整光镜片2、一扩散镜片3、一分光棱镜4及由下盖5和上盖6组成的用以收容前述组件的外壳，在具体实施中，整光镜片2可选择为一正透镜，扩散镜片3可选择为一柱状非球面透镜。前述雷射二极管1及整光镜片2是配置于镜筒中而形成光源模块10。如图3、图4及图5所示，该光源模块10包括第一镜筒11及第二镜筒12，雷射二极管1是装设于第一镜筒11内的一端，第二镜筒12具有孔径不同但轴心线相同的第一孔121及第二孔122，其中第一孔121的孔径与第一镜筒11的外径相匹配，该第一镜筒11是容纳于该第一孔121并可于其中轴向移动以调整位置，而第二孔122的孔径则与整光镜片2的尺寸相匹配，用以容纳并固持该整光镜片2。于该第二镜筒12的第一孔121的孔壁上设有紧固螺钉123，当第一镜筒11在第一孔121中的移动以调整雷射二极管1与整光镜片2间的距离而使其处于对焦位置时，可利用紧固螺钉123将第一镜筒11固定。采用此光源模块10，可确保雷射二极管1与整光镜片2之同轴度及精确对焦。

请参阅图2、图3、图4及图6，光学系100的下盖5的一端形成有一容腔53，用以容纳光源模块10。相邻于该容腔53之处依次设有第一座位51及第二座位52，分别用以安置扩散镜片3及分光棱镜4。而上盖6对应于下盖5的第一座位51及第二座位52的位置处，分别设有紧固螺钉61、62，且在紧固螺钉62周围分布有三个调整螺钉64。将光源模块10置于下盖5的容腔53处并用固定螺栓13固定，扩散镜片3及分光棱镜4分别放置于下盖5的第一座位51及第二座位52中，其中于分光棱镜4下方垫置一橡胶垫7，藉其弹性提供该分光棱镜于垂直方向的调整空间。将上盖6装配至下盖5并用固定螺栓63固定而形成光学系100的外壳，其中，在对应于分光棱镜4的分光方向上，于该外壳后部的端壁及侧壁分别开设有相贯通的光通道以供光线出射。将紧固螺钉61、62旋入而分别固定该扩散镜片3及分光棱镜4，微调第一镜筒11在第二镜筒12中的前后位置，使得水平出射光线在一特定距离处(例如十公尺处)最细，固定第一镜筒11；然后通过调整上盖6上的三个调整螺钉64以调整分光棱镜4的反射面的垂直度，而使反射光线成水平线，即完成光学系100的装配与调校。

本发明并列式雷射水平仪的分光装置的原理如图7所示，雷射二极管1发射的光线经整光镜片2透射形成水平光束，由扩散镜片3即柱状非球面透镜3将光线水平向发散角均匀扩展到100多度射入分光棱镜4，经分光棱镜4反射及折射，形成出射方向相互垂直且发散角各大于90度的两束水平光线，该相互垂直且发散角各大于90度的两束光线整合形成发散角大于180度的水平线。如图1所示，以两个构造相同而摆置方向相反的光学系100，本发明并列式雷射水平仪的分光装置即可产生一360度的圆周环状水平光线。

由于本发明并列式雷射水平仪的分光装置无需旋转机构即可达成360度水平出射光线的效果，没有任何振动影响，因此可提高精度和稳定性。本发明利用二相同的光学系，将分光棱镜后置，即先整光、扩散再由分光棱镜分光形成大于180度的扇形光束平面，可确保两束垂直光线在水平方向相交成一直线，减少生产中的调整过程。并且，仅需要二光学系即可形成360度的圆周光束平面，达到圆周水平标示的效果，且每一光学系只需要一雷射二极管、一整光镜片、一扩散镜片及一分光棱镜，组件数量少、成本低，且产品体积小、调整机构少、装配便捷，有利于提高生产效率。

Claims (24)

1.一种并列式雷射水平仪的分光装置，包括二光学系，该二光学系在同一水平面并列放置且方向相反，每一光学系包括有雷射光源、整光镜片、扩散镜片、分光棱镜及设有容腔用以收容和固持上述构件的外壳，其特征在于：所述整光镜片及扩散镜片是位于所述雷射光源与分光棱镜之间。

2.如权利要求1所述的并列式雷射水平仪的分光装置，其特征在于：所述整光镜片是沿雷射光源的光线出射方向设于邻近所述雷射光源的位置处。

3.如权利要求2所述的并列式雷射水平仪的分光装置，其特征在于：所述扩散镜片是沿经整光镜片透射的光线出射方向设于邻近所述整光镜片的位置处。

4.如权利要求3所述的并列式雷射水平仪的分光装置，其特征在于：所述分光棱镜是沿经扩散镜片透射的光线出射方向设于邻近所述扩散镜片的位置处。

5.如权利要求1或4所述的并列式雷射水平仪的分光装置，其特征在于：所述雷射光源为雷射二极管。

6.权利要求1或4所述的并列式雷射水平仪的分光装置，其特征在于：所述整光镜片是一正透镜。

7.如权利要求1或4所述的并列式雷射水平仪的分光装置，其特征在于：所述扩散镜片是一柱状非球面透镜。

8.如权利要求1或4所述的并列式雷射水平仪的分光装置，其特征在于：所述每一光学系还包括有镜筒，所述雷射光源及整光镜片是同轴地配置于该镜筒中，而形成一光源模块。

9.如权利要求8所述的并列式雷射水平仪的分光装置，其特征在于：所述镜筒包括第一镜筒及第二镜筒，所述雷射光源是设于第一镜筒中。

10.如权利要求9所述的并列式雷射水平仪的分光装置，其特征在于：所述第二镜筒具有孔径不同但轴心线相同的第一孔及第二孔，所述第一镜筒是可移动地容纳于所述第一孔中，而整光镜片则固持于所述第二孔中。

11.如权利要求10所述的并列式雷射水平仪的分光装置，其特征在于：所述第二镜筒的第一孔的孔壁上设有用以紧固所述第一镜筒的紧固螺钉。

12.如权利要求11所述的并列式雷射水平仪的分光装置，其特征在于：所述外壳包括上盖及下盖，所述下盖依次设有用以容纳所述光源模块的容腔及分别用以承接定位所述扩散镜片及分光棱镜的第一座位及第二座位。

13.如权利要求12所述的并列式雷射水平仪的分光装置，其特征在于：所述上盖对应于所述下盖的第一座位及第二座位的位置处分别设有紧固螺钉。

14.如权利要求13所述的并列式雷射水平仪的分光装置，其特征在于：所述上盖对应于所述下盖的第二座位的位置处布设有若干调整螺钉。

15.如权利要求14所述的并列式雷射水平仪的分光装置，其特征在于：所述下盖的第二座位于分光棱镜下方垫有橡胶垫。

16.一种并列式雷射水平仪，其包括有二光学系，所述二光学系是并列放置且方向相反，其特征在于：所述每一光学系包括有一雷射光源、一整光镜片、一扩散镜片、一分光棱镜及用以收容前述构件的外壳，其中所述整光镜片及扩散镜片是介于该雷射光源与分光棱镜之间。

17.如权利要求16所述的并列式雷射水平仪，其特征在于：所述每一光学系的整光镜片及扩散镜片是沿同一光轴方向自雷射二极管向分光棱镜依次排放。

18.如权利要求17所述的并列式雷射水平仪，其特征在于：所述雷射光源为雷射二极管。

19.如权利要求18所述的并列式雷射水平仪，其特征在于：所述整光镜片是一正透镜。

20.如权利要求19所述的并列式雷射水平仪，其特征在于：所述扩散镜片是一柱状非球面透镜。

21.如权利要求16或20所述的并列式雷射水平仪，其特征在于：所述每一光学系还包括有镜筒，所述雷射光源及整光镜片是同轴地配置于该镜筒中，而形成一光源模块。

22.如权利要求21所述的并列式雷射水平仪，其特征在于：所述镜筒包括第一镜筒及第二镜筒，所述雷射光源是设于第一镜筒中。

23.如权利要求22所述的并列式雷射水平仪，其特征在于：所述第二镜筒具有孔径不同但轴心线相同的第一孔及第二孔，所述第一镜筒是可移动地容纳于所述第一孔中，而整光镜片则固持于所述第二孔中。

24.如权利要求23所述的并列式雷射水平仪，其特征在于：所述第二镜筒的第一孔的孔壁上设有用以紧固所述第一镜筒的紧固螺钉。

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