專(zhuān)利名稱(chēng):并列式雷射水平儀的分光裝置的制作方法

技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種并列式雷射水平儀的分光裝置，尤其是關(guān)于一種可將雷射二極管出射光線轉(zhuǎn)換成360度環(huán)狀光線水平出射的并列式雷射水平儀的分光裝置以及應(yīng)用這種分光裝置的雷射水平儀。
背景技術(shù)：
以往在建筑工程施工過(guò)程中，在不同墻上很難確定同一水平面，只有采用尺量的方法，粗略地在墻上畫(huà)出水平線，這種方法不但速度慢且不精確，使施工質(zhì)量得不到保證；或者利用細(xì)長(zhǎng)水管中的液體等壓關(guān)系，在不同墻上得到等高的同一水平面標(biāo)記，但該方法難以應(yīng)用到大型的工作基地上，為此人們發(fā)明水平儀用以標(biāo)示水平基準(zhǔn)線。
現(xiàn)有的水平儀標(biāo)示水平基準(zhǔn)線的方式主要有直接出射式和旋光式兩種。其中直接出射式是采用柱狀鏡將激光束在水平方向上散射到較大的角度形成一字光出射，并使其照射在所需標(biāo)示的物體表面。這種方式的最大缺點(diǎn)在于經(jīng)過(guò)柱狀鏡后出射光束水平方向角度有限，即出射的一字光長(zhǎng)度有限，對(duì)于特殊情況下，需對(duì)待測(cè)物進(jìn)行較長(zhǎng)水平基準(zhǔn)線標(biāo)示，或需360度全周標(biāo)示時(shí)，則需多次標(biāo)示或?qū)⒂啥嘟M鏡組組合起來(lái)實(shí)現(xiàn)，上述兩種方式有不易操作或組合結(jié)構(gòu)繁雜的缺點(diǎn)。另一種旋光方式是將呈點(diǎn)狀的雷射光斑高速旋轉(zhuǎn)形成水平扇面，利用人體視神經(jīng)視覺(jué)暫留的特點(diǎn)，此光點(diǎn)即可在垂直旋轉(zhuǎn)面的遠(yuǎn)處形成一直線光斑，達(dá)到標(biāo)示目的。這種方式的缺點(diǎn)在于機(jī)構(gòu)件的旋轉(zhuǎn)會(huì)使系統(tǒng)產(chǎn)生震動(dòng)，影響到系統(tǒng)的精度，且旋轉(zhuǎn)時(shí)需動(dòng)力，將使儀器的制造成本提高，體積變大。
為獲得360度環(huán)狀水平出射的光線，有一種已知設(shè)計(jì)是將四組相同的直接出射式光學(xué)系組成一雷射水平儀，每個(gè)光學(xué)系在同一水平面內(nèi)相互呈90度擺置，每一光學(xué)系包括一雷射二極管(LD)、整光鏡片和柱狀鏡片，由雷射二極管產(chǎn)生的光線經(jīng)整光鏡片及柱狀鏡片產(chǎn)生水平方向發(fā)散角度大于90度的出射光線，借由調(diào)整四組光學(xué)系的位置及傾角，可把四組水平出射光線整合成360度出射。然而這類(lèi)已知設(shè)計(jì)方案需要采用四個(gè)雷射二極管及四組光學(xué)系，增加產(chǎn)品的成本，且制程中需要對(duì)四組光學(xué)系進(jìn)行調(diào)整，造成裝配的復(fù)雜程度及難度較高，費(fèi)工費(fèi)時(shí)，不利于提升生產(chǎn)效率。
另外，本案的申請(qǐng)人曾在2004年2月24日在中國(guó)臺(tái)灣提出第093104690號(hào)「并列式雷射水平儀」的發(fā)明專(zhuān)利申請(qǐng)案，在該案中是采用兩組相同的直接出射式光學(xué)系組成一分光裝置，該兩組光學(xué)系在同一水平面內(nèi)呈180度擺置，每一光學(xué)系包括一雷射二極管、一分光棱鏡及兩套相互呈90度擺置的整光鏡片和柱狀鏡片，由雷射二極管產(chǎn)生的光線經(jīng)分光棱鏡、整光鏡片及柱狀鏡片可形成兩路方向相互垂直、水平向發(fā)散角度大90度的光線，藉由調(diào)整兩組光學(xué)系的位置及傾角，將四路水平出射光線整合成360度出射。只是這種設(shè)計(jì)雖只用兩組光學(xué)系，但仍需要四套整光鏡片和柱狀鏡片，從而仍增加產(chǎn)品成本，且生產(chǎn)上也需要較復(fù)雜的裝配及調(diào)整過(guò)程，不利于提升生產(chǎn)效率。
有鑒于此，實(shí)有必要提供一種成本低、體積小且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單但可產(chǎn)生360度出射光線的分光裝置以供雷射水平儀進(jìn)行多方向圓周水平標(biāo)示。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、體積小且成本低，可產(chǎn)生360度出射光線以進(jìn)行多方向圓周水平標(biāo)示的并列式雷射水平儀的分光裝置，以及應(yīng)用這種分光裝置的雷射水平儀。
本發(fā)明的目的是通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的并列式雷射水平儀的分光裝置包括兩個(gè)光學(xué)系，該兩個(gè)光學(xué)系在同一水平面并列放置且方向相反，該每一光學(xué)系包括一雷射光源、一整光鏡片、一擴(kuò)散鏡片、一分光棱鏡及用以收容前述組件的外殼，其中該整光鏡片及擴(kuò)散鏡片是介于該雷射光源與分光棱鏡之間。
本發(fā)明并列式雷射水平儀的分光裝置，其中每一光學(xué)系的整光鏡片及擴(kuò)散鏡片是沿同一光軸方向自雷射二極管向分光棱鏡依次排布。
本發(fā)明并列式雷射水平儀的分光裝置，其中整光鏡片是一正透鏡。
本發(fā)明并列式雷射水平儀的分光裝置，其中擴(kuò)散鏡片是一柱狀非球面透鏡。
本發(fā)明并列式雷射水平儀的分光裝置，其中每一光學(xué)系還包括一鏡筒，雷射二極管及整光鏡片是同軸地配置于該鏡筒中，從而形成一光源模塊。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的功效在于本發(fā)明的分光裝置無(wú)需旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)，可提高精度和穩(wěn)定性。本發(fā)明利用兩個(gè)相同的光學(xué)系，先整光、擴(kuò)散再通過(guò)分光棱鏡分光形成大于180度的扇形光束平面，可確保兩路垂直光束在水平方向相交成一直線，減少生產(chǎn)中的調(diào)整過(guò)程。并且，僅需兩個(gè)光學(xué)系即可形成360度的圓周光束平面，達(dá)到圓周水平標(biāo)示的效果，且每一光學(xué)系只需要一雷射二極管、一整光鏡片、一擴(kuò)散鏡片及一分光棱鏡，構(gòu)件數(shù)量少、成本低，且產(chǎn)品體積小、調(diào)整機(jī)構(gòu)少、裝配便捷，有利于提高生產(chǎn)效率。


圖1是本發(fā)明并列式雷射水平儀的分光裝置的俯視圖。
圖2是本發(fā)明并列式雷射水平儀的分光裝置的單一光學(xué)系的立體圖。
圖3是圖2所示的單一光學(xué)系的俯視圖。
圖4是圖2所示的單一光學(xué)系的水平方向剖視圖。
圖5是圖2所示的單一光學(xué)系的光源模塊的剖視圖。
圖6是圖2所示的單一光學(xué)系的垂直方向剖視圖。
圖7是圖2所示的單一光學(xué)系的光路圖。
具體實(shí)施方式
請(qǐng)參閱圖1，本發(fā)明并列式雷射水平儀的分光裝置包括在同一水平面并列放置且方向相反的兩個(gè)光學(xué)系100，由于該兩個(gè)光學(xué)系100的組成構(gòu)件及工作原理完全相同，故以下僅以一組光學(xué)系為范例來(lái)作說(shuō)明。
請(qǐng)一并參閱圖1至圖6，本發(fā)明并列式雷射水平儀的分光裝置中的一個(gè)光學(xué)系100，其包括一雷射光源1、一整光鏡片2、一擴(kuò)散鏡片3、一分光棱鏡4及由下蓋5和上蓋6組成的用以收容前述組件的外殼，在具體實(shí)施中，整光鏡片2可選擇為一正透鏡，擴(kuò)散鏡片3可選擇為一柱狀非球面透鏡。前述雷射二極管1及整光鏡片2是配置于鏡筒中而形成光源模塊10。如圖3、圖4及圖5所示，該光源模塊10包括第一鏡筒11及第二鏡筒12，雷射二極管1是裝設(shè)于第一鏡筒11內(nèi)的一端，第二鏡筒12具有孔徑不同但軸心線相同的第一孔121及第二孔122，其中第一孔121的孔徑與第一鏡筒11的外徑相匹配，該第一鏡筒11是容納于該第一孔121并可于其中軸向移動(dòng)以調(diào)整位置，而第二孔122的孔徑則與整光鏡片2的尺寸相匹配，用以容納并固持該整光鏡片2。于該第二鏡筒12的第一孔121的孔壁上設(shè)有緊固螺釘123，當(dāng)?shù)谝荤R筒11在第一孔121中的移動(dòng)以調(diào)整雷射二極管1與整光鏡片2間的距離而使其處于對(duì)焦位置時(shí)，可利用緊固螺釘123將第一鏡筒11固定。采用此光源模塊10，可確保雷射二極管1與整光鏡片2之同軸度及精確對(duì)焦。
請(qǐng)參閱圖2、圖3、圖4及圖6，光學(xué)系100的下蓋5的一端形成有一容腔53，用以容納光源模塊10。相鄰于該容腔53之處依次設(shè)有第一座位51及第二座位52，分別用以安置擴(kuò)散鏡片3及分光棱鏡4。而上蓋6對(duì)應(yīng)于下蓋5的第一座位51及第二座位52的位置處，分別設(shè)有緊固螺釘61、62，且在緊固螺釘62周?chē)植加腥齻€(gè)調(diào)整螺釘64。將光源模塊10置于下蓋5的容腔53處并用固定螺栓13固定，擴(kuò)散鏡片3及分光棱鏡4分別放置于下蓋5的第一座位51及第二座位52中，其中于分光棱鏡4下方墊置一橡膠墊7，藉其彈性提供該分光棱鏡于垂直方向的調(diào)整空間。將上蓋6裝配至下蓋5并用固定螺栓63固定而形成光學(xué)系100的外殼，其中，在對(duì)應(yīng)于分光棱鏡4的分光方向上，于該外殼后部的端壁及側(cè)壁分別開(kāi)設(shè)有相貫通的光通道以供光線出射。將緊固螺釘61、62旋入而分別固定該擴(kuò)散鏡片3及分光棱鏡4，微調(diào)第一鏡筒11在第二鏡筒12中的前后位置，使得水平出射光線在一特定距離處(例如十公尺處)最細(xì)，固定第一鏡筒11；然后通過(guò)調(diào)整上蓋6上的三個(gè)調(diào)整螺釘64以調(diào)整分光棱鏡4的反射面的垂直度，而使反射光線成水平線，即完成光學(xué)系100的裝配與調(diào)校。
本發(fā)明并列式雷射水平儀的分光裝置的原理如圖7所示，雷射二極管1發(fā)射的光線經(jīng)整光鏡片2透射形成水平光束，由擴(kuò)散鏡片3即柱狀非球面透鏡3將光線水平向發(fā)散角均勻擴(kuò)展到100多度射入分光棱鏡4，經(jīng)分光棱鏡4反射及折射，形成出射方向相互垂直且發(fā)散角各大于90度的兩束水平光線，該相互垂直且發(fā)散角各大于90度的兩束光線整合形成發(fā)散角大于180度的水平線。如圖1所示，以?xún)蓚€(gè)構(gòu)造相同而擺置方向相反的光學(xué)系100，本發(fā)明并列式雷射水平儀的分光裝置即可產(chǎn)生一360度的圓周環(huán)狀水平光線。
由于本發(fā)明并列式雷射水平儀的分光裝置無(wú)需旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)即可達(dá)成360度水平出射光線的效果，沒(méi)有任何振動(dòng)影響，因此可提高精度和穩(wěn)定性。本發(fā)明利用二相同的光學(xué)系，將分光棱鏡后置，即先整光、擴(kuò)散再由分光棱鏡分光形成大于180度的扇形光束平面，可確保兩束垂直光線在水平方向相交成一直線，減少生產(chǎn)中的調(diào)整過(guò)程。并且，僅需要兩個(gè)光學(xué)系即可形成360度的圓周光束平面，達(dá)到圓周水平標(biāo)示的效果，且每一光學(xué)系只需要一雷射二極管、一整光鏡片、一擴(kuò)散鏡片及一分光棱鏡，組件數(shù)量少、成本低，且產(chǎn)品體積小、調(diào)整機(jī)構(gòu)少、裝配便捷，有利于提高生產(chǎn)效率。
權(quán)利要求
1.一種并列式雷射水平儀的分光裝置，包括兩個(gè)光學(xué)系，該兩個(gè)光學(xué)系在同一水平面并列放置且方向相反，每一光學(xué)系包括有雷射光源、整光鏡片、擴(kuò)散鏡片、分光棱鏡及設(shè)有容腔用以收容和固持上述構(gòu)件的外殼，其特征在于所述整光鏡片及擴(kuò)散鏡片是位于所述雷射光源與分光棱鏡之間，整光鏡片及擴(kuò)散鏡片是沿同一光軸方向自雷射光源向分光棱鏡依次排放，其中所述整光鏡片是沿雷射光源的光線出射方向設(shè)于鄰近所述雷射光源的位置處，所述擴(kuò)散鏡片是沿經(jīng)整光鏡片透射的光線出射方向設(shè)于鄰近所述整光鏡片的位置處。
2.如權(quán)利要求
1所述的并列式雷射水平儀的分光裝置，其特征在于所述雷射光源為雷射二極管。
3.權(quán)利要求
1所述的并列式雷射水平儀的分光裝置，其特征在于所述整光鏡片是一正透鏡。
4.如權(quán)利要求
1所述的并列式雷射水平儀的分光裝置，其特征在于所述擴(kuò)散鏡片是一柱狀非球面透鏡。
5.如權(quán)利要求
1所述的并列式雷射水平儀的分光裝置，其特征在于所述每一光學(xué)系還包括有鏡筒，所述雷射光源及整光鏡片是同軸地配置于該鏡筒中，而形成一光源模塊。
6.如權(quán)利要求
5所述的并列式雷射水平儀的分光裝置，其特征在于所述鏡筒包括第一鏡筒及第二鏡筒，所述雷射光源是設(shè)于第一鏡筒中。
7.如權(quán)利要求
6所述的并列式雷射水平儀的分光裝置，其特征在于所述第二鏡筒具有孔徑不同但軸心線相同的第一孔及第二孔，所述第一鏡筒是可移動(dòng)地容納于所述第一孔中，而整光鏡片則固持于所述第二孔中。
8.如權(quán)利要求
7所述的并列式雷射水平儀的分光裝置，其特征在于所述第二鏡筒的第一孔的孔壁上設(shè)有用以緊固所述第一鏡筒的緊固螺釘。
9.如權(quán)利要求
8所述的并列式雷射水平儀的分光裝置，其特征在于所述外殼包括上蓋及下蓋，所述下蓋依次設(shè)有用以容納所述光源模塊的容腔及分別用以承接定位所述擴(kuò)散鏡片及分光棱鏡的第一座位及第二座位。
10.如權(quán)利要求
9所述的并列式雷射水平儀的分光裝置，其特征在于所述上蓋對(duì)應(yīng)于所述下蓋的第一座位及第二座位的位置處分別設(shè)有緊固螺釘。
11.如權(quán)利要求
10所述的并列式雷射水平儀的分光裝置，其特征在于所述上蓋對(duì)應(yīng)于所述下蓋的第二座位的位置處布設(shè)有若干調(diào)整螺釘。
12.如權(quán)利要求
11所述的并列式雷射水平儀的分光裝置，其特征在于所述下蓋的第二座位于分光棱鏡下方墊有橡膠墊。
13.一種并列式雷射水平儀，其包括有一分光裝置，該分光裝置包括兩個(gè)光學(xué)系，所述兩個(gè)光學(xué)系是在同一水平面上并列放置且方向相反，其特征在于所述每一光學(xué)系包括有一雷射光源、一整光鏡片、一擴(kuò)散鏡片、一分光棱鏡及用以收容前述構(gòu)件的外殼，其中所述整光鏡片及擴(kuò)散鏡片是位于該雷射光源與分光棱鏡之間，整光鏡片及擴(kuò)散鏡片是沿同一光軸方向自雷射光源向分光棱鏡依次排放，其中所述整光鏡片是沿雷射光源的光線出射方向設(shè)于鄰近所述雷射光源的位置處，所述擴(kuò)散鏡片是沿經(jīng)整光鏡片透射的光線出射方向設(shè)于鄰近所述整光鏡片的位置處。
14.如權(quán)利要求
13所述的并列式雷射水平儀，其特征在于所述雷射光源為雷射二極管。
15.如權(quán)利要求
14所述的并列式雷射水平儀，其特征在于所述整光鏡片是一正透鏡。
16.如權(quán)利要求
15所述的并列式雷射水平儀，其特征在于所述擴(kuò)散鏡片是一柱狀非球面透鏡。
17.如權(quán)利要求
13或16所述的并列式雷射水平儀，其特征在于所述每一光學(xué)系還包括有鏡筒，所述雷射光源及整光鏡片是同軸地配置于該鏡筒中，而形成一光源模塊。
18.如權(quán)利要求
17所述的并列式雷射水平儀，其特征在于所述鏡筒包括第一鏡筒及第二鏡筒，所述雷射光源是設(shè)于第一鏡筒中。
19.如權(quán)利要求
18所述的并列式雷射水平儀，其特征在于所述第二鏡筒具有孔徑不同但軸心線相同的第一孔及第二孔，所述第一鏡筒是可移動(dòng)地容納于所述第一孔中，而整光鏡片則固持于所述第二孔中。
20.如權(quán)利要求
19所述的并列式雷射水平儀，其特征在于所述第二鏡筒的第一孔的孔壁上設(shè)有用以緊固所述第一鏡筒的緊固螺釘。
專(zhuān)利摘要
本發(fā)明公開(kāi)一種并列式雷射水平儀的分光裝置，其包括有二光學(xué)系，該二光學(xué)系在同一水平面并列放置且方向相反，其中，每一光學(xué)系包括一雷射二極管、一整光鏡片、一擴(kuò)散鏡片、一分光棱鏡及用以收容前述組件的外殼，其中該整光鏡片及擴(kuò)散鏡片是位于該雷射二極管與分光棱鏡之間。本發(fā)明將分光棱鏡后置，先整光、擴(kuò)散再由分光棱鏡分光形成大于180度的扇形光束平面，可確保兩路垂直光束在水平方向相交成一直線，僅采用二光學(xué)系即可形成360度的圓周光束平面。
文檔編號(hào)G02B27/10GKCN1320388SQ200410048822
公開(kāi)日2007年6月6日 申請(qǐng)日期2004年5月31日
發(fā)明者方志宏, 陳業(yè), 陳月葉, 劉華唐 申請(qǐng)人:亞洲光學(xué)股份有限公司導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan專(zhuān)利引用 (6),