CN201984225U - 一种三维分光双正方棱镜 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种三维分光双正方棱镜，该三维分光棱镜包括第一直角等腰棱镜、主棱镜以及第二直角等腰棱镜；第一直角等腰棱镜、主棱镜以及第二直角等腰棱镜依次设置于同一光轴上。本实用新型提供了一种三维分光双正方棱镜，以解决锥镜反射式激光投线仪的三维分光问题。

Description

一种三维分光双正方棱镜

技术领域

本实用新型涉及一种分光光学棱镜，尤其涉及一种三维分光双正方棱镜。

背景技术

激光投线仪是目前在建筑、装饰及各类工程安装行业广泛使用的一种激光仪器，其功能主要是利用线束激光对三维空间进行水平和垂直定位、标识。目前的激光投线仪通常由八只激光模组组成，其激光模组是用柱面透镜将激光束改变成扇面分布，投射为线状激光。用四只激光模组在水平空间对接为一个360°的投射激光线。另外四只激光模组分为两组，每组用两只激光模组在垂直空间对接为一个小于360°的投射激光线。两组所形成的激光面相互垂直，从而达到在三维空间利用激光线进行投线标识的功能。这一三维投线功能可以用三个锥面反射镜来实现，所以，锥反式激光投线仪所使用的激光模组由八只减少到三只，不仅简化了结构，而且降低了成本。

利用锥镜反射达到360°投射激光线技术的这种锥反式激光投线仪，其关键是要在三维方向上形成三束激光，其光轴相互垂直。其光轴相互垂直的垂直度精度越高，对投线精度是一个基础保证。在实际产品应用中，用三只激光模组作光源来达到三维方向上形成高精度的三束光轴相互垂直的激光，其缺点：一是调节结构比较复杂，仪器体积较大；二是机械调节是难以保证其高精度，不利于产业化的实现。比较理想的是通过光学分光的方法，将激光光束分解为光轴相互垂直的三维方向的三束激光。通过光学加工保证其垂直精度，不仅可以将三只激光模组降为一只激光模组作光源，进一步降低成本，而且简化调节结构，缩小仪器体积，进一步推进锥镜反射式激光投线仪达到产业化。

实用新型内容

为了解决背景技术中存在的上述技术问题，本实用新型提供了一种三维分光双正方棱镜，以解决锥镜反射式激光投线仪的三维分光问题。

本实用新型的技术解决方案是：本实用新型提供了一种三维分光双正方棱 镜，其特殊之处在于：所述三维分光棱镜包括第一直角等腰棱镜、主棱镜以及第二直角等腰棱镜；所述第一直角等腰棱镜、主棱镜以及第二直角等腰棱镜依次设置于同一光轴上。

上述第一直角等腰棱镜包括第一直角等腰棱镜斜面、第一直角等腰棱镜的侧直角面以及下直角面；所述下直角面设置于入射光的光路上；所述第一直角等腰棱镜斜面设置有分光镀膜，所述入射光经第一直角等腰棱镜斜面后分为第一反射光以及第一透射光；所述第一反射光经第一直角等腰棱镜的侧直角面输出；所述主棱镜和第二直角等腰棱镜依次设置于经第一直角等腰棱镜的第一透射光的光路上。

上述第二直角等腰棱镜包括上直角面、第二直角等腰棱镜的侧直角面以及第二直角等腰棱镜斜面；所述第二直角等腰棱镜斜面设置有分光镀膜；所述第二直角等腰棱镜斜面设置于经第一直角等腰棱镜斜面透射后的第一透射光的光路上，所述第一透射光经第二直角等腰棱镜斜面后分为第二反射光以及第二透射光；所述第二透射光经上直角面透射输出；所述第二直角等腰棱镜的侧直角面设置于第二反射光的光路上。

上述主棱镜包括第三直角等腰棱镜以及第四直角等腰棱镜；所述第一直角等腰棱镜、第三直角等腰棱镜、第四直角等腰棱镜以及第二直角等腰棱镜依次设置于同一光轴上。

上述第三直角等腰棱镜和第四直角等腰棱镜是胶合或是一体。

上述第一直角等腰棱镜、主棱镜以及第二直角等腰棱镜的材质是光学玻璃光学塑料。

上述入射光是光学准直激光。

上述入射光是波长为200～780nm可见激光或780nm以上的红外激光。

本实用新型的优点是：

本实用新型一种三维分光双正方棱镜，其特点是一束准直激光通过两次分光可形成三维方向的三束准直激光，光学加工工艺简单，易于批量化生产，而且为锥镜反射式激光投线仪产业化提供了基础。

附图说明

图1是本实用新型三维分光双正方棱镜光路原理图。

图2是本实用新型所提供棱镜的第一较佳实施例中第一正方棱镜组合示意图。

图3是本实用新型所提供棱镜的第一较佳实施例中第二正方棱镜组合示意图。

图4是本实用新型所提供棱镜的第一较佳实施例棱镜组合光路示意图。

图5是本实用新型所提供棱镜的第二较佳实施例组合示意图。

图6是本实用新型所提供棱镜的第二较佳实施例的光路示意图。

具体实施方式

参见图1，本实用新型提供了一种三维分光双正方棱镜，其光路是分光镀膜面6设置于输入激光1的光路上，输入激光1沿Z轴方向输入，通过分光镀膜面6，分出第一反射光2沿Y轴(或-Y)方向输出。第一反射光2为输入激光1总能量的约1/3；分光镀膜面6的分出的另一束第一透射光3继续沿Z轴方向输出，其占输入激光1总能量的约2/3。分光镀膜面7设置于第一透射光3的输出光路上，通过分光镀膜面7，分出第二反射光4和第二透射光5，各占第一透射光3光能量的约1/2。第二反射光4沿X(或-X)轴方向输出；第二透射光5沿Z轴方向输出。

参见图2、图3、图4，是本实用新型所提供的一个较佳实施例结构示意图，该结构的三维分光双正方棱镜采用双正方结构。本实用新型提供了一种三维分光双正方棱镜，是由第一正方棱镜10以及与第一正方棱镜10处于同一光轴上的第二正方棱镜13组合而成。第一正方棱镜10是由两个直角等腰棱镜8、9组合的正方棱镜，其中直角等腰棱镜8的斜面6设置有分光镀膜面6，输入激光1通过第一正方棱镜10的分光镀膜面6分为第一反射光2和第一透射光3；分光能量第一反射光2约为输入激光1总能量的1/3，第一透射光3约为输入激光1总能量的2/3；第一反射光2沿Y(或-Y)轴方向输出，第一透射光3沿Z轴方向输出。第二正方棱镜13也是由两个直角等腰棱镜11、12组合的正方棱镜，其中直角等腰棱镜11的斜面7或直角等腰棱镜12的斜面设置有分光镀膜面7。第二正方棱镜13设置于第一透射光3的光路上。第一透射光3通过第二正方棱镜13的分光镀膜面7分光为第二反射光4和第二透射光5；第二反射光4和第二透射光5的分光能量约各为第一 透射光3的能量的1/2，也就是输入激光1总能量的1/3；第二反射光4沿X(或-X)轴方向输出，第二反射光4与第一反射光2在三维空间相互垂直；第二透射光5沿Z轴方向输出。

参见图5、图6，是本实用新型所提供的另一种较佳的实施例，该实施例将双正方棱镜所采用的四个直角等腰棱镜直接更换为三个部分，是使用长方棱镜18替代双正方棱镜14，其光学性能相等于双正方棱镜14。长方棱镜18，包括主棱镜16、第一直角等腰棱镜17和第二直角等腰棱镜15，主棱镜16、第一直角等腰棱镜17和第二直角等腰棱镜15依次设置于同一光轴上。第一直角等腰棱镜17设置于主棱镜16的下方的输入激光1的光路上，第一直角等腰棱镜17的斜面6为分光镀膜面6或在第一直角等腰棱镜17的斜面6上直接设置有分光膜，输入激光1通过第一直角等腰棱镜17的分光镀膜面6分为第一反射光2和第一透射光3；分光能量第一反射光2约为输入激光1总能量的1/3，第一透射光3约为输入激光1总能量的2/3；第一反射光2沿Y(或-Y)轴方向输出，第一透射光3沿Z轴方向输出。第二直角等腰棱镜15设置于主棱镜16的上方，并处于第一透射光3的光路上。第二直角等腰棱镜15的斜面7为分光镀膜面7，将第一透射光3分光为第二反射光4和第二透射光5。第二反射光4和第二透射光5的分光能量约各为第一透射光3能量的1/2，也就是输入激光1总能量的1/3；第二反射光4沿X(或-X)轴方向输出，第二反射光4与第一反射光2在三维空间相互垂直；第二透射光5沿Z轴方向输出。

不管采用哪种结构，双正方棱镜和长方棱镜的结构尺寸取决于直角等腰棱镜长、宽、高尺寸。双正方棱镜和长方棱镜结构尺寸的高度等于直角等腰棱镜高度尺寸的2倍。

直角等腰棱镜长、宽、高为同一数值，其数值范围在1mm-100mm。

双正方棱镜和长方棱镜其材料均为光学玻璃，也可以是光学塑料。

输入激光为准直激光。输入激光为半导体、氦氖、CO2等各类激光，其波长为200-780nm可见激光或780nm以上的红外激光。

Claims (6)

1.一种三维分光双正方棱镜，其特征在于：所述三维分光棱镜包括第一直角等腰棱镜、主棱镜以及第二直角等腰棱镜；所述第一直角等腰棱镜、主棱镜以及第二直角等腰棱镜依次设置于同一光轴上。

2.根据权利要求1所述的三维分光双正方棱镜，其特征在于：所述第一直角等腰棱镜包括第一直角等腰棱镜斜面、第一直角等腰棱镜的侧直角面以及下直角面；所述下直角面设置于入射光的光路上；所述第一直角等腰棱镜斜面设置有分光镀膜，所述入射光经第一直角等腰棱镜斜面后分为第一反射光及第一透射光；所述第一反射光经第一直角等腰棱镜的侧直角面输出；所述主棱镜和第二直角等腰棱镜依次设置于经第一直角等腰棱镜的第一透射光的光路上。

3.根据权利要求2所述的三维分光双正方棱镜，其特征在于：所述第二直角等腰棱镜包括上直角面、第二直角等腰棱镜的侧直角面以及第二直角等腰棱镜斜面；所述第二直角等腰棱镜斜面设置有分光镀膜；所述第二直角等腰棱镜斜面设置于经第一直角等腰棱镜斜面透射后的第一透射光的光路上，所述第一透射光路经第二直角等腰棱镜斜面后分为第二反射光以及第二透射光；所述第二透射光经上直角面透射输出；所述第二直角等腰棱镜的侧直角面设置于第二反射光的光路上。

4.根据权利要求1或2或3所述的三维分光双正方棱镜，其特征在于：所述主棱镜包括第三直角等腰棱镜以及第四直角等腰棱镜；所述第一直角等腰棱镜、第三直角等腰棱镜、第四直角等腰棱镜以及第二直角等腰棱镜依次设置于同一光轴上。

5.根据权利要求4所述的三维分光双正方棱镜，其特征在于：所述第三直角等腰棱镜和第四直角等腰棱镜是胶合或是一体。

6.根据权利要求5所述的三维分光双正方棱镜，其特征在于：所述第一直角等腰棱镜、主棱镜以及第二直角等腰棱镜的材质均是光学玻璃光学塑料。 

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