專利名稱：一種單激光光源水平出射方向垂直的四路十字絲指示裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于精密工程測(cè)量技術(shù)領(lǐng)域中涉及的一種單激光光源四路十 字絲指示裝置。
背景技術(shù)：
激光標(biāo)線是激光束通過光學(xué)元件后射出的一條或多條明亮直線。 它在多種工作中作為基準(zhǔn)線、定位線,在各種標(biāo)線工作中得到廣泛應(yīng) 用。
當(dāng)前，激光十字絲指示器一般有單激光器配合波帶片形成的十字 絲指示器和雙激光器配合柱透鏡形成的十字絲指示器。與本發(fā)明最為 接近的已有技術(shù)是中國(guó)科學(xué)院上海光學(xué)精密機(jī)械研究所的半導(dǎo)體激 光十字標(biāo)線儀，該裝置原理圖如圖l所示，包括激光器l、分光鏡2、
反射鏡3、第一非球面透鏡4、第二非球面透鏡5、 Z向柱面鏡6和Y 向柱面鏡7。在激光器l出射激光方向的光路上，依次置有分光鏡2、 第一非球面透鏡4、 Z向柱面鏡6、分光鏡2與光軸成45度角放置， 第一非球面透鏡4與光軸垂直，Z向柱面鏡6中心在第一非球面透 鏡4的光軸上，在分光鏡2反射光方向的光路上置有反射鏡3，反射 鏡3的反射面與分光鏡2的反射面平行放置，在反射鏡3的反射光的 光路上依次置有第二非球面透鏡5和Y向柱面鏡7， Y向柱透鏡的中心在第二非球面透鏡5的光軸上。激光束通過分光鏡2分光為透射光
和反射光，透射光通過第一非球面透鏡5擴(kuò)束，再通過Z向柱透鏡6 形成Z向激光亮線；分光鏡2的反射光經(jīng)反射鏡3反射，再經(jīng)第二非 球面透鏡5擴(kuò)束，經(jīng)過Y向柱面鏡7形成Y向激光亮線，兩激光亮線 方向垂直，最終輸出單束激光十字絲標(biāo)線。這種方式最大的缺點(diǎn)在于 裝置中有非球面透鏡，大大地增加了加工和檢驗(yàn)的成本，而且只有一 路十字絲光路，從而限制其應(yīng)用范圍
發(fā)明內(nèi)容
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為了克服己有技術(shù)存在的缺陷，本發(fā)明的目的在于增加激光標(biāo)線 路數(shù)，擴(kuò)大激光十字絲指示器的用途。
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種單激光光源水平出射方向
垂直的四路十字絲指示裝置。解決技術(shù)問題的技術(shù)方案如圖2所示， 包括光學(xué)平臺(tái)10、激光器11、光纖12、光纖卡具13、準(zhǔn)直物鏡 14、第一直角棱鏡15、第二直角棱鏡16、第三直角棱鏡17、第四直 角棱鏡18、第五直角棱鏡19、第一分光棱鏡20、第二分光棱鏡21、 第三分光棱鏡22、第四分光棱鏡23、第五分光棱鏡24、第一矩形光 闌25、第二矩形光闌26、第三矩形光闌27、第四矩形光闌28、第一 Z向柱面鏡29、第二Z向柱面鏡31、 X向柱面鏡30、 Y向柱面鏡32、 第一反射鏡33、第二反射鏡34、第三反射鏡35、第四反射鏡36。光 學(xué)平臺(tái)IO在右手坐標(biāo)系中，水平為X向，豎直為Y向，垂直紙面為 Z向；光纖12的一端與激光器11對(duì)接，光纖12的終端固定在光纖卡具13上，光纖卡具13位于準(zhǔn)直物鏡14的物方焦面上且與準(zhǔn)直物 鏡14同軸；第一直角棱鏡15置于準(zhǔn)直物鏡14的光路中，使第一直
角棱鏡15的反射面與光軸成45度角放置，在第一直角棱鏡15反射 光出射方向的光路上放置第一分光棱鏡20,其分光面與光軸成135 度角。在第一分光棱鏡20反射光方向的光路上放置第二分光棱鏡21， 使第二分光棱鏡21分光面與光軸成45度角，在第二分光棱鏡21透 射光方向的光路上放置第二直角棱鏡16，使第二直角棱鏡16反射面 與光軸成45度角，在第二直角棱鏡16反射光方向的光路上放置第三 直角棱鏡17，使第三直角棱鏡17反射面與光軸成45度角，在第三 直角棱鏡17反射光方向的光路上依次放置第二矩形光闌26、 X向柱 面鏡30和第三分光棱鏡22，且使第三分光棱鏡22分光面與光軸成 45度角，第三分光棱鏡22透射光和反射光方向的光路上分別放置第 一反射鏡33和第二反射鏡34，且使第一反射鏡33和第二反射鏡34 反射而都和光軸成135度角，第二分光棱鏡21反射光方向的光路上 依次放置第一矩形光闌25、第一 Z向柱面鏡29和第三分光棱鏡22; 在第一分光棱鏡20透射光方向的光路上放置第四分光棱鏡23，使第 四分光棱鏡23分光面與光軸成135度角，在第四分光棱鏡23透射光 方向的光路上放置第四直角棱鏡18，使第四直角棱鏡18反射面與光 軸成135度角，在第嗎直角棱鏡18反射光方向的光路上放置第五直 角棱鏡19，使第五直角棱鏡19反射面與光軸成135度角，第五直角 棱鏡19反射光方向的光路上依次放置第四矩形光闌28、 Y向柱面鏡 32和第五分光棱鏡24，使第五分光棱鏡24分光面與光軸成45度角，第五分光棱鏡24透射光和反射光方向的光路上分別放置第三反射鏡
35和第四反射鏡36，使第三反射鏡35和第四反射鏡36反射面都和 光軸成135度角，第四分光棱鏡23反射光方向的光路上依次放置第 三矩形光闌27、第二 Z向柱面鏡31和第五分光棱鏡24。
工作原理為激光通過光纖12,經(jīng)準(zhǔn)直物鏡14變?yōu)閅軸的平行 光，平行光經(jīng)第一直角棱鏡15反射后變?yōu)閄軸方向的平行光，然后 經(jīng)第一分光棱鏡20分為X軸和-Y軸的兩束平行光，其中X軸方向平 行光經(jīng)第四分光棱鏡23分為X軸和-Y軸的兩束平行光，其中-Y軸方 向平行光經(jīng)第三矩形光闌27和第二 Z向柱面鏡31變?yōu)閆軸向亮線， Z軸向亮線經(jīng)第五分光棱鏡24分光為-X軸方向和-Y軸方向的兩條Z 軸向亮線，兩Z軸向亮線分別經(jīng)第三反射鏡35和第四反射鏡36變?yōu)?出射方向?yàn)閅軸向和X軸向的Z軸向亮線；第四分光棱鏡23射出的 X軸方向平行光經(jīng)第四直角棱鏡18反射為-Y軸方向平行光，再經(jīng)第 五直角棱鏡19反射為-X軸方向平行光，經(jīng)第四矩形光闌28和Y向 柱面鏡32后變成Y軸向亮線，再經(jīng)第五分光棱鏡24分光，透射光經(jīng) 第三反射鏡35變成出射方向?yàn)閅軸方向的X軸向亮線，反射光經(jīng)第 四反射鏡36變成出射方向?yàn)閄軸方向的Y軸向亮線，這兩條亮線與 前述的兩條Z軸向亮線分別組成出射方向?yàn)閄軸方向和Y軸方向的兩 條十字絲。第一分光棱鏡20反射出的-Y軸平行光經(jīng)第二分光棱鏡21 分光為X軸平行光和-Y軸平行光，其中X軸平行光經(jīng)第一矩形光闌 25和第一 Z向柱面鏡29變成Z軸向亮線，再經(jīng)第三分光棱鏡22分 光為出射方向?yàn)閄軸和Y軸的Z軸向亮線，兩條亮線分別經(jīng)第一反射鏡33和第二反射鏡34變成出射方向?yàn)?X軸和-Y軸的Z軸亮線。第 二分光棱鏡21透射平行光經(jīng)第二直角棱鏡16反射為出射方向?yàn)閄軸 方向的平行光，再經(jīng)第三直角棱鏡17反射為出射方向?yàn)閅軸方向的 平行光，經(jīng)第二矩形光闌26和X向柱面鏡30變?yōu)閄軸向亮線，X軸 向亮線經(jīng)第三分光棱鏡22分光為出射方向?yàn)閄軸方向和Y軸方向的 亮線，分別經(jīng)第二反射鏡34和第一反射鏡33變?yōu)槌錾浞较驗(yàn)?Y軸 方向和-X方向的Y軸亮線和X軸亮線，這兩條亮線與前述的兩條Z 軸向亮線分別組成出射方向?yàn)?X軸方向和-Y軸方向的兩條十字絲。 由此形成共面的出射方向垂直的四條十字絲亮線。
本發(fā)明的積極效果該單激光光源四路十字絲指示裝置，可實(shí)現(xiàn) 同時(shí)在正交的四個(gè)方向形成亮十字絲激光標(biāo)線。由于該裝置使用單激 光光源，由此大大地節(jié)省了成本，由于激光標(biāo)線數(shù)目和出射方向的增 加，擴(kuò)大了十字絲指示裝置應(yīng)用范圍。


圖1是已有技術(shù)上海光機(jī)所——半導(dǎo)體激光十字標(biāo)線儀的光路 結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2是本發(fā)明的單激光光源四路十字絲指示裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明按圖2所示的技術(shù)方案實(shí)施。其中防震平臺(tái)10為550mm X550匪，激光器11波長(zhǎng)為532nm，出纖功率為200mw，通過芯徑為5，的光纖12，光纖12數(shù)值孔徑為0. 22。光纖12發(fā)出激光的起始 處位于焦距為150mm的準(zhǔn)直物鏡14的焦面上，故激光通過準(zhǔn)直物鏡 14變?yōu)槠叫泄猓瑴?zhǔn)直物鏡共有三塊，其中前后兩塊為ZF6玻璃，中 間的為K9玻璃。本發(fā)明裝置中，第一直角棱鏡15至第五直角棱鏡 19尺寸規(guī)格相同，都采用K9玻璃的正直角棱鏡，其反射面涂有鋁層， 反射率大于90%，透射面加有增透膜，增透率大于95%。第一分光棱 鏡20至第五分光棱鏡24尺寸規(guī)格相同，都采用K9玻璃，其分光面 涂有半透半反鋁膜，透射率和反射率皆為50%，透射面加有增透膜， 增透率大于95%。第一 Z向柱面鏡29、第二 Z向柱面鏡31、 X向柱面 鏡30和Y向柱面鏡32尺寸規(guī)格相同，都采用焦距為4530mm的K9玻 璃。第一反射鏡33至第四反射鏡36尺寸規(guī)格相同，都采用K9玻璃， 反射率大于80%。平行光通過分光棱鏡的分光把一束平行光分為八束 平行光，通過直角棱鏡的折轉(zhuǎn)和柱面透鏡的單一方向聚焦作用把八束 平行光變成四束亮十字絲激光標(biāo)線，通過第一反射鏡33、第二反射 鏡34、第三反射鏡35和第四反射鏡36反射，使得四束亮十字絲激 光標(biāo)線出射方向水平共面且垂直，最終在4. 5m處形成的亮十字絲激 光標(biāo)線長(zhǎng)大于等于50mm，十字線寬小于等于0. 2mm，十字線照度大于 等于10001ux。
權(quán)利要求
1、一種單激光光源水平出射方向垂直的四路十字絲指示裝置，包括激光器、反射鏡、Z向柱面鏡、Y向柱面鏡，其特征在于還包括光學(xué)平臺(tái)(10)、光纖(12)、光纖卡具(13)、準(zhǔn)直物鏡(14)、第一直角棱鏡(15)、第二直角棱鏡(16)、第三直角棱鏡(17)、第四直角棱鏡(18)、第五直角棱鏡(19)、第一分光棱鏡(20)、第二分光棱鏡(21)、第三分光棱鏡(22)、第四分光棱鏡(23)、第五分光棱鏡(24)、第一矩形光闌(25)、第二矩形光闌(26)、第三矩形光闌(27)、第四矩形光闌(28)、X向柱面鏡(30)。光學(xué)平臺(tái)(10)在右手坐標(biāo)系中，水平為X向，豎直為Y向，垂直紙面為Z向；光纖(12)的一端與激光器(11)對(duì)接，光纖(12)的終端固定在光纖卡具(13)上，光纖卡具(13)位于準(zhǔn)直物鏡(14)的物方焦面上且與準(zhǔn)直物鏡(14)同軸；第一直角棱鏡(15)置于準(zhǔn)直物鏡(14)的光路中，使第一直角棱鏡(15)的反射面與光軸成45度角放置，在第一直角棱鏡(15)反射光出射方向的光路上放置第一分光棱鏡(20)，其分光面與光軸成135度角。在第一分光棱鏡(20)反射光方向的光路上放置第二分光棱鏡21，使第二分光棱鏡21分光面與光軸成45度角，在第二分光棱鏡21透射光方向的光路上放置第二直角棱鏡16，使第二直角棱鏡16反射面與光軸成45度角，在第二直角棱鏡16反射光方向的光路上放置第三直角棱鏡17，使第三直角棱鏡17反射面與光軸成45度角，在第三直角棱鏡17反射光方向的光路上依次放置第二矩形光闌26、X向柱面鏡30和第三分光棱鏡22，且使第三分光棱鏡(22)分光面與光軸成45度角，第三分光棱鏡(22)透射光和反射光方向的光路上分別放置第一反射鏡(33)和第二反射鏡(34)，且使第一反射鏡(33)和第二反射鏡(34)反射面都和光軸成135度角，第二分光棱鏡(21)反射光方向的光路上依次放置第一矩形光闌(25)、第一Z向柱面鏡(29)和第三分光棱鏡(22)；在第一分光棱鏡(20)透射光方向的光路上放置第四分光棱鏡(23)，使第四分光棱鏡(23)分光面與光軸成135度角，在第四分光棱鏡(23)透射光方向的光路上放置第四直角棱鏡(18)，使第四直角棱鏡(18)反射面與光軸成135度角，在第四直角棱鏡(18)反射光方向的光路上放置第五直角棱鏡(19)，使第五直角棱鏡(19)反射面與光軸成135度角，第五直角棱鏡(19)反射光方向的光路上依次放置第四矩形光闌(28)、Y向柱面鏡(32)和第五分光棱鏡(24)，使第五分光棱鏡(24)分光面與光軸成45度角，第五分光棱鏡(24)透射光和反射光方向的光路上分別放置第三反射鏡(35)和第四反射鏡(36)，使第三反射鏡(35)和第四反射鏡(36)反射面都和光軸成135度角，第四分光棱鏡(23)反射光方向的光路上依次放置第三矩形光闌(27)、第二Z向柱面鏡(31)和第五分光棱鏡(24)。
全文摘要
一種單激光光源水平出射方向垂直的四路十字絲指示裝置，屬于精密工程測(cè)量技術(shù)領(lǐng)域中涉及的一種裝置，要解決的技術(shù)問題是提供一種單激光光源水平出射方向垂直的四路十字絲指示裝置。解決的技術(shù)方案包括光學(xué)平臺(tái)、激光器、光纖、光纖卡具、準(zhǔn)直物鏡、五個(gè)直角棱鏡、五個(gè)分光棱鏡、四個(gè)矩形光闌、四個(gè)柱面鏡、四個(gè)反射鏡。在激光束通過光纖和準(zhǔn)直物鏡形成的光路上，通過五個(gè)直角棱鏡、五個(gè)分光棱鏡、四個(gè)矩形光闌、四個(gè)柱面鏡和四個(gè)反射鏡的有機(jī)排列組合生成四組水平方向且相互垂直的激光十字絲標(biāo)線。該裝置使用單激光光源，由此大大地節(jié)省了成本，由于激光標(biāo)線數(shù)目和出射方向的增加，擴(kuò)大了十字絲指示裝置應(yīng)用范圍。
文檔編號(hào)G02B27/32GK101515071SQ200910066758
公開日2009年8月26日 申請(qǐng)日期2009年4月7日 優(yōu)先權(quán)日2009年4月7日
發(fā)明者劉春雨, 孔令勝, 源 安, 光 金, 興 鐘 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院長(zhǎng)春光學(xué)精密機(jī)械與物理研究所