專利名稱：激光線發(fā)生裝置的制作方法
優(yōu)先權(quán)要求按照35U.S.C.§111(b)關(guān)于提交日的的規(guī)定，本申請要求于2001年5月15日提出的同一名稱的美國臨時申請60/291135的優(yōu)先權(quán)，此臨時申請已作為參考包含在本文中。
背景技術(shù)：
表面準(zhǔn)直在很多方面，從建筑到室內(nèi)裝飾，是長期存在的問題。對于垂直于地面的墻壁或者豎直的墻壁必須準(zhǔn)直。砌磚石的熟練工人深深意識到豎直準(zhǔn)直的平面和墨線的重要性，用各種圖畫和其它墻壁裝飾品裝飾的家庭內(nèi)部，在將裝飾品準(zhǔn)直后，特別進(jìn)行垂直或者水平準(zhǔn)直后，顯得更加美觀?，F(xiàn)在可以利用很多機(jī)械的和電氣的準(zhǔn)直裝置，其中一些是激光裝置。這些裝置中的一些用起來很麻煩，而另一些也不具有它們應(yīng)該有的實(shí)用性。對于精裝修的室內(nèi)區(qū)域，有時不希望采用墨線。
準(zhǔn)直裝置性能特別是激光準(zhǔn)直裝置性能的一個可改進(jìn)的方面是激光的寬度、亮度和平直度。平直的可見的激光線是合格的，但是在經(jīng)過一段距離后，其亮度受到限制，而且在使用者遠(yuǎn)離激光源工作時，該激光很容易發(fā)散，并變得暗淡。可以用轉(zhuǎn)動激光器將激光線投置在垂直于激光傳播方向的墻壁上。但是，這種激光裝置的實(shí)用性有限，或者不能在受限空間內(nèi)操作，需要較長準(zhǔn)直工作。
另外，常規(guī)的激光器沒有很好裝備成能夠投射平的或者平面光束。激光的特征在于，它是相干的，或者基本上是單色的，即只有一個單一的波長或者很窄的波帶。因此當(dāng)用棱鏡折射激光束時，棱鏡的出射光不是像普通“白”光一樣是發(fā)散光束，而是相干的很類似于入射光的聚焦光束。激光束很細(xì)，只有投射到表面上時才能清楚看到。
可以改進(jìn)的另一方面是激光裝置不能穩(wěn)定地在障礙物附近工作。即，如果掛在墻上的物品例如畫框擋住了激光束，則激光束受擋，而不能向前投射。因此，為了準(zhǔn)直掛在墻上的物品，必須一一地標(biāo)記位置和高度，而不用實(shí)際的物品準(zhǔn)直。障礙物還包括位于門道內(nèi)的門框、正準(zhǔn)直在一條直線上擋道的畫框、裝置的操作者、其它障礙物，或者甚至是在內(nèi)墻的結(jié)構(gòu)表面或者粉刷表面。
已經(jīng)有一些裝置可以平行于需要準(zhǔn)直的平面而投射激光束，但該激光束與該平面離開一段距離。然后利用標(biāo)記裝置或者檢測部件來檢測該激光束，并標(biāo)記出在墻上靠近該激光束的對應(yīng)位置。采用這種裝置需要多種部件和至少兩個人，一個人準(zhǔn)直激光，而另一個人在墻上作記號。另外，采用這種方法必須在墻壁上作標(biāo)記。
常規(guī)的激光束投射器不能在安裝該投射器的墻壁上投射激光線。定位于需要準(zhǔn)直墻壁上的激光準(zhǔn)直光束只需要一個人確定準(zhǔn)直位置，不管是木工、油漆工或者內(nèi)部裝飾工均可以以很快的和更容易的方式完成其任務(wù)。光線過障礙物的能力節(jié)省了很多時間和麻煩。最后，這種激光準(zhǔn)直裝置必須本身準(zhǔn)直，通常裝有三角架和精密水準(zhǔn)確定裝置，使得這些裝置可以正確確定水平和豎直位置。在需要進(jìn)行水平確定時，這種復(fù)雜裝置例如三角架增加了找水平裝置的成本和體積。所需要的是可方便且容易地進(jìn)行水平確定的可用于物品準(zhǔn)直的激光裝置。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一個實(shí)施例是激光線發(fā)生裝置。該激光線發(fā)生裝置包括殼體，在殼體內(nèi)裝有光源和連接于光源的電源。設(shè)置有一個投射透鏡，該透鏡接收光束，并將該光束投射成扇形光束。在殼體的外側(cè)上還設(shè)置有至少一個參考水準(zhǔn)確定裝置。該光束基本上沿其傳播方向投射到安裝激光器的墻壁上。另一個實(shí)施例是線發(fā)生裝置。該線發(fā)生裝置包括殼體和裝在殼體內(nèi)的光源。在殼體內(nèi)設(shè)置有連接于光源的電源，并設(shè)置有投射透鏡，該透鏡接收光束并使該光束沿傳播方向投射細(xì)長的扇形光束。該扇形光束基本上位于一個平面內(nèi)，該平面的定向成與傳播方向形成一定角度。
另一實(shí)施例是將扇形激光束投射到表面上的方法。該方法包括將激光聚焦成扇形光束，該扇形光束基本上位于一個平面內(nèi)，該方法還包括沿傳播方向投射該扇形光束，該傳播方向定向出與該平面形成一個角度。另一個實(shí)施例是線發(fā)生裝置。該線發(fā)生裝置包括殼體和裝在殼體內(nèi)的光源。在殼體內(nèi)還設(shè)置有光學(xué)器件，該光學(xué)器件接收激光束并將該激光束投射成扇形光束，該扇形光束基本上位于一個平面內(nèi)，并在該光束與相關(guān)平面的相交處產(chǎn)生可見的光線。另一實(shí)施例是可以接收并投射激光的透鏡。該透鏡包括光學(xué)材料，其至少一個角部被制成圓角，圓角半徑約為0.030-0.060英寸。該透鏡適合于接收光線，并將該光束以扇形光束發(fā)射出。
附圖構(gòu)成本說明的一部分，用于進(jìn)一步的顯示本發(fā)明的一些方面。下面參考一個或多個附圖詳細(xì)說明具體的實(shí)施例，由此可以更清楚本發(fā)明。


圖1是透視視圖，其示出本發(fā)明激光線發(fā)生裝置實(shí)施例的外觀。
圖2是圖1所示激光線發(fā)生裝置的另一視圖。
圖3是切去一部分的透視圖，示出圖1所示發(fā)生器的內(nèi)部。
圖4是一個視圖，示出圖1所示激光線發(fā)生裝置的底部。
圖5是另一視圖，示出圖1所示激光線發(fā)生裝置的底部。
圖6示出用在圖1所示激光線發(fā)生裝置中的光學(xué)器件的實(shí)施例。
圖7是側(cè)視圖，示出用在圖1所示的激光線發(fā)生裝置中激光線發(fā)生裝置光學(xué)器件第二實(shí)施例的操作狀態(tài)。
圖8是頂視圖，其示出圖7所示的激光線發(fā)生裝置的光學(xué)器件的操作狀態(tài)。
圖9A和9B示出激光線發(fā)生裝置，該裝置投射窄的或者扇形激光光束，并使物品在墻壁上對直。
圖10和11示出用于本發(fā)明透鏡的透鏡幾何形狀。
具體實(shí)施例方式
對照附圖和下面的說明可以更清楚本發(fā)明。圖1示出激光準(zhǔn)直裝置和發(fā)生器10，該發(fā)生器裝在殼體12內(nèi)。該殼體用塑料或者其它合適的材料例如金屬制作。該殼體具有便于手握持的把手區(qū)域14，該區(qū)域最好用彈性材料制作，以便容易握持。該發(fā)生器具有第一水準(zhǔn)確定裝置16，其為酒精水準(zhǔn)儀或者氣泡水準(zhǔn)儀，以便在一個(例如水平或垂直的)平面上進(jìn)行定向或水準(zhǔn)確定。發(fā)生器還具有第二水準(zhǔn)確定裝置18，以便在垂直于第一平面的第二平面上進(jìn)行定向或者水準(zhǔn)確定。該殼體還包括保護(hù)門20，該門具有聯(lián)動開關(guān)，從而可以在門打開時觸發(fā)激光源射出激光束。該發(fā)生器還具有一個或者多個滑動杠桿22，該杠桿以機(jī)械方式適當(dāng)?shù)叵噙B，以便使一個或者多個銷釘26從發(fā)生器的底部28伸出或者退回。各個銷釘在需要時可以釘入表面，例如干的墻壁表面或者木材表面，以便在使用期間將激光發(fā)生器掛在或者固定在墻面上。圖1示出位于打開位置的門20和投射透鏡24，該門或者孔20提供了殼體內(nèi)產(chǎn)生的激光的出口，在打開位置時基本上不會阻止激光從殼體中射出。
如圖1所示，優(yōu)選的投射透鏡24包括在其前表面27上形成圓角的角部25。透鏡的作用是使激光形成為平面的扇形“彗形光束”或者形成扇形光束。光的強(qiáng)度和光束的形狀可以是不對稱的，在這種光束中，“彗形光束”的一側(cè)比另一側(cè)更大更亮。這樣安排該扇形光束的路徑，即，使得透鏡不太亮的一側(cè)最靠近相關(guān)的墻壁，而更亮的一側(cè)離開墻壁。在這種取向時，激光的扇形光束將從其起初點(diǎn)傳播更長的距離，并且可以在離激光線發(fā)生裝置更遠(yuǎn)的距離利用該激光。
由激光線發(fā)生裝置產(chǎn)生的激光最好從透鏡頂部的曲形角射出。該角的半徑約為0.030(0.75mm)-0.060(1.50mm)英寸，最好約為0.047英寸(1.2mm)。該透鏡圓角最好高出激光線發(fā)生裝置的底表面1英寸或者2英寸。當(dāng)激光束或者扇形激光束射出透鏡時，它在該裝置的長度方向上形成一個薄的平面，該光束形成的平面從透鏡頂部曲形角向下延伸到在其上進(jìn)行準(zhǔn)直的墻壁或者其它表面上。因?yàn)楣馐丝淌且粋€平面而不是一個細(xì)點(diǎn)，所以該光束可以從障礙物的上面越過該障礙物，從而可以使使用者對若干的物品進(jìn)行準(zhǔn)直而不用移動這些障礙物。
在所示的實(shí)施例中，激光源沿準(zhǔn)直表面的方向投射光，該表面是大體平的、呈平面的底部支承表面。傳播方向是光的行進(jìn)方向，通常平行于其上安裝激光線發(fā)生裝置的墻壁。光束的扇形部分垂直于該墻壁，并且最好不高出透鏡24在墻壁上面的高度。該激光發(fā)生裝置和其透鏡均安裝在墻壁上，而扇形激光束從墻壁上的透鏡高度以很薄的平面形式延伸到墻壁表面本身，該平面的厚度約1/32英寸，該扇形光束的平面也垂直于激光線發(fā)生裝置的平底面。
圖2示出同一裝置，但門20關(guān)閉，聯(lián)動的內(nèi)部開關(guān)(未示出)斷開，因而切斷激光。該圖示出發(fā)生器10、殼體12、手握表面14和水準(zhǔn)確定裝置16和18，其中銷釘杠桿22升高，使得銷釘保持在殼體的內(nèi)部，此時激光發(fā)生器不能懸掛在墻壁上或者其它表面上。該門或者孔20也可以是激光線發(fā)生裝置的電源開關(guān)。在圖2所示的位置，在門關(guān)閉時，該開關(guān)最好位于斷開位置，并且電源的電力不供應(yīng)給光源。在此位置，該門用作透鏡蓋，基本上可以擋住該裝置的出口。
圖3是激光線發(fā)生裝置內(nèi)部的部分切取的視圖，器示出水準(zhǔn)確定裝置16和18的支承部件34，還示出電源或電池32的區(qū)域、激光二極管42、透鏡24和電路板36。圖4更清楚示出發(fā)生器10的底部或平表面30的視圖。該底表面最好具有門52，以便可操作發(fā)生器的電池或者電源。圖中還示出可伸縮銷釘54的孔，該銷釘用于將發(fā)生器固定在墻壁或者表面上。槽口56也用于使發(fā)生器準(zhǔn)直或者定向在墻面上。圖5示出激光線發(fā)生器的底部，此時銷釘已縮回，可以更清楚地看到孔54。
實(shí)施本發(fā)明的方法包括提供一個表面，例如其中需要用線進(jìn)行定向的墻壁，該方法還包括提供激光發(fā)生器。使用者通過激光發(fā)生器的平表面和一個或多個銷釘，將發(fā)生器10安裝在墻壁上，并根據(jù)支點(diǎn)的數(shù)目和設(shè)置在發(fā)生器上的參考水準(zhǔn)確定裝置的數(shù)目，在一個或多個平面內(nèi)使該發(fā)生器定向。通常，使用者用銷釘或者保持器安裝發(fā)生器10，該銷釘穿過在發(fā)生器平表面上的支點(diǎn)。然后用參考水準(zhǔn)確定裝置例如氣泡水準(zhǔn)確定裝置18，在例如垂直平面的平面上來進(jìn)行定向并校正發(fā)生器的位置。如果使用者想將發(fā)生器在水平面上定向，則可以用第二氣泡水準(zhǔn)確定裝置16。當(dāng)使用者對定向滿意后即可啟動發(fā)生器10，使該裝置的激光光束從垂直平面或者水平面上射出。在一個實(shí)施例中，發(fā)生器通過打開透鏡的門或者孔而被啟動。除用作支點(diǎn)的可縮回的銷釘之外，該裝置還具有位于底表面上的孔或者小孔。在這種方法中，使用者可以使銷釘或者釘子穿過這些孔，并且用這些銷釘安裝激光發(fā)生器、調(diào)節(jié)激光發(fā)生器的水平位置、并支承該激光發(fā)生器。
本發(fā)明的所希望的特征是，使發(fā)生器的射出光不僅僅是線性光束而且還是扇形光束。該扇形光束在傳播方向上沿墻壁表面?zhèn)鞑?。因?yàn)楣馐矫嫜毓馐拈L度方向垂直于墻壁，所以在光束與墻壁相交的線形成一根可以看見的準(zhǔn)直線。采用這種扇形光束可以使激光從障礙物的上面投射并越過這些障礙物，這些障礙物例如是裝在門道上的門框、在一條水平線上正進(jìn)行準(zhǔn)直的畫框，或者其它障礙物例如在內(nèi)墻壁上的波紋狀粉刷表面。在采用常規(guī)激光發(fā)生器時，這些障礙物必須除去，或者激光本身必須改變位置以避開各個障礙物。移動或者改變激光準(zhǔn)直裝置的位置當(dāng)然會破壞準(zhǔn)直線的連續(xù)性。另外，常規(guī)激光裝置還沒有裝備成可以將激光光束變成為扇形光束。激光的特征是，它是相干的，即具有單一波長或者很窄的波帶。因此當(dāng)激光經(jīng)過棱鏡折射時，棱鏡的輸出不是擴(kuò)散的光束，與普通的“白光”不同，它是一種相干的聚焦光束，很類似于輸入光。本發(fā)明可以將激光的很小的聚光光點(diǎn)通過特制結(jié)構(gòu)的透鏡轉(zhuǎn)變成平的平面扇形激光束，由此可以克服這些障礙。
還應(yīng)該注意到，準(zhǔn)直軸線例如在墻上的圖畫的準(zhǔn)直軸線一般平行于激光的傳播方向。相反，常規(guī)的較少使用的方法是這樣投射激光束，使激光束垂直于需在其上進(jìn)行準(zhǔn)直的墻壁或者其它表面，該墻壁或者其它表面垂直于傳播方向。采用本發(fā)明的激發(fā)線標(biāo)記裝置，使用者可以在傳播方向投射扇形光束，該扇形光束基本上平行于在其上進(jìn)行準(zhǔn)直的表面，而不是垂直于該表面，該光束的扇形尺寸垂直于該墻壁。
如圖9A所示，該激光線發(fā)生裝置在激光線發(fā)生裝置10的長度方向傳播光。由箭頭84示出的傳播方向基本上平行于墻壁，該光束的扇形方向垂直于該墻壁。在一個實(shí)施例中，如果從本發(fā)明的激光線標(biāo)記裝置射出窄的扇形光束，只要沿激光的傳播方向在激光線標(biāo)記裝置的至少若干個長度以內(nèi)該激光基本上是平行的，則該光束是“基本平行”的。該光束是基本平行，這是因?yàn)榧词购苷纳刃喂馐材芎芸鞌U(kuò)散，不再是嚴(yán)格意義上的平行。然而該裝置和光束明顯不同于該傳播方向垂直于墻壁的光束，例如美國專利No.5208438所示的光束。
激光沿傳播方向以細(xì)長的扇形射出透鏡或者棱鏡。如上所述，傳播方向基本上平行于需要在其上進(jìn)行準(zhǔn)直的表面。然而扇形的寬度垂直于該表面，該光束與該表面的相交線形成使用者可以定位的可見準(zhǔn)直線。這種寬度正是可以將扇形光束在障礙物的上面投射并越過該障礙物的寬度，即，即使障礙物部分擋住扇形光束，至少部分的扇形光束還可以射到障礙物的上面并越過該障礙物，因此使用者可以在要進(jìn)行準(zhǔn)直的墻壁上對物品進(jìn)行連續(xù)準(zhǔn)直。
圖6示出本發(fā)明的實(shí)施例，在此實(shí)施例中，激光二極管60發(fā)射相干激光，例如波長為635nm的相干激光，該激光利用光學(xué)技術(shù)人員公知的方法采用準(zhǔn)直光學(xué)器件62例如至少一個準(zhǔn)直透鏡準(zhǔn)直成橢圓形。該橢圓光束然后從圖6的右側(cè)進(jìn)入投射透鏡64，其入射角最好形成全內(nèi)反射，即所有的光線從透鏡的后表面反射而不是折射?？梢钥吹?，如果透鏡的后表面作成反射面，則可以進(jìn)一步增強(qiáng)這種現(xiàn)象。如果透鏡或者棱鏡的角按上述方法作成圓角，也可以增強(qiáng)這種現(xiàn)象。當(dāng)激光從圖6所示的投射透鏡64的圓角65射出時，它便形成為窄的扇形光束，而不是單一的點(diǎn)或者光束。因此，該光束可以越過障礙物，以方便使用者的使用。在本發(fā)明的一個實(shí)施例中，準(zhǔn)直鏡的反射表面與激光二極管來的入射光之間的角度A在約60-65°的范圍內(nèi)，最好約為63°，以便通過透鏡最大地反射激光，而不是將光線折射到各個角度，這樣降低了發(fā)生器的性能。在此圖中，當(dāng)激光68離開透鏡時，該激光處于一個位于紙面的平面內(nèi)。在本發(fā)明的一個實(shí)施例中，激光二極管、準(zhǔn)直透鏡和投射透鏡包含在一個單一的部件內(nèi)，例如包含準(zhǔn)直光學(xué)器件的激光二極管。
在圖6所示的一個實(shí)施例中，用光學(xué)級的玻璃制造非球面投射透鏡，其形狀為等邊三角形，后表面是反射鏡。所希望的是該透鏡的一邊約為0.45英寸，其中一個角部65作成半徑約為0.030-0.060英寸的圓角，而其它角部形成半徑為0.005-0.015英寸的圓角。采用這種幾何形狀，該透鏡或棱鏡便可以將入射的橢圓光束聚焦成可用于準(zhǔn)直物品的薄的平面扇形光束。
圖7示出本發(fā)明另一實(shí)施例的側(cè)視圖，在此實(shí)施例中，光源70例如激光二極管將發(fā)射激光，該激光利用準(zhǔn)直光學(xué)器件72準(zhǔn)直成橢圓形，然后射到非球面透鏡74，該透鏡的一個角部75按如上所述形成圓角，從而投射出窄的扇形光束76。在一個實(shí)施例中，射到該透鏡的橢圓形光束的軸約為3/16英寸×1/16英寸。從投射透鏡74射出的平面扇形光束76其厚度約為1/32英寸。應(yīng)當(dāng)注意到，在圖7所示透鏡表面上的頂部圓角75其半徑約為0.030-0.060英寸，最好約為0.047英寸。圖8是頂視圖，示出同一實(shí)施例，在此實(shí)施例中，不能看到該圓角。激光源70產(chǎn)生可見的激光，準(zhǔn)直光學(xué)器件72將該光束變成為窄的光束。從頂部看，該光束是很細(xì)的，約為投射透鏡74的寬度，約0.4英寸寬。從側(cè)面看，該投射光束是薄光束，從頂部看，該投射光束是細(xì)的扇形光束。
本發(fā)明的一個實(shí)施例的特征在于透鏡例如圖7和8所示的透鏡，該透鏡約0.4英寸(10mm)見方，并且在傳播方向上的厚度約為0.1英寸(2.5mm)，該透鏡能夠?qū)⑷肷涞墓馐劢?，并將該光束反射成平面扇形光束。這些透鏡是非球面的柱面鏡。這種透鏡可以用若干光學(xué)級高透明材料中的一種材料制作，包括BK7玻璃，這種玻璃的折射系數(shù)約1.5168，其Vd為64.17。在另一實(shí)施例中，可采用丙烯酸樹脂，該樹脂折射率為1.4917，其Vd約為55.31?？梢钥吹?，如果出射表面只有一個形成半徑約為0.047英寸的圓角，其它角部按照常規(guī)的制造習(xí)慣形成約0.005-0.015英寸的圓角，則該透鏡可以更好地工作。
圖9A示出本發(fā)明激光發(fā)生器10的應(yīng)用實(shí)施例，在此實(shí)施例中，扇形光束76能夠在墻壁77上對準(zhǔn)第一畫框78。激光發(fā)生器用起來很方便，因?yàn)樗軐⒓す馐渡涞娇拷摪l(fā)生器的墻壁上。該光束由于具有扇形形狀而能夠克服障礙物例如門框80的阻擋，越過該門框，以足夠的清晰度對準(zhǔn)另一個物品例如畫框82。該光束能夠克服這些障礙物是因?yàn)樯涑黾す獾慕遣侩x開或偏離墻壁約1英寸或2英寸，從而形成扇形光或扇形光束。傳播方向84位于從發(fā)生器到在墻壁上進(jìn)行準(zhǔn)直的物品例如畫框的方向。在此同時，扇形的寬度方向垂直于其上掛畫或者更具體在其上進(jìn)行準(zhǔn)直的墻壁77。該扇形光束76與該墻壁77相交，在墻壁上，在扇形光束76與墻壁77相交的地方79可以見到該光線。在一個實(shí)施例中，激光線發(fā)生器的殼體是一個支承面，該支承面基本上沿第一平面表面例如墻壁77延伸，而扇形光束76基本上位于第二平面內(nèi)，例如光束76的平面內(nèi)。該第二平面與第一平面以一定角度相交。該角度，即在扇形光束與其上要準(zhǔn)直物品的表面之間的角度，最好為90°或者直角。
“彗形光束”效果意味著平面扇形光束的強(qiáng)度較弱部分靠近墻壁的一側(cè)較小，而離開墻壁一側(cè)的強(qiáng)度較強(qiáng)，因而光束能夠傳播的更遠(yuǎn)，因而使用者可以在較長的距離準(zhǔn)直物品。因此，在圖9B所示的實(shí)施例中，激光在外邊緣87的強(qiáng)度比在內(nèi)邊緣85的大，內(nèi)邊緣85位于扇形光束與墻壁77相交的位置，該內(nèi)邊緣光束用于準(zhǔn)直物品82例如畫框。對于扇形光束射出的距離沒有實(shí)際上的限制。已成功地利用5-15mW的激光二極管，使光束沿油漆的寬墻面投射到30-50英尺遠(yuǎn)。在一個實(shí)施例中，該扇形光束可投射為可見光線，該光線在為準(zhǔn)直物品離開殼體的方向上延伸至少5倍殼體的長度。
圖10和11示出可以用在本發(fā)明中的投射透鏡。圖10示出透鏡出射面的垂弛度或者曲面(相對于透鏡的深度或者y軸畫出的z方向偏移)，而圖11示出透鏡表面總的外形或者曲面。雖然這些特定實(shí)施例能夠很好地起作用，但是本發(fā)明不限于這些實(shí)施例，其它實(shí)施例也是可行的。
盡管已針對優(yōu)選實(shí)施例來描述并示出本發(fā)明，但是應(yīng)當(dāng)看出，除上述說明以外，可以根據(jù)本發(fā)明的基本特征進(jìn)行某些改變和變型。例如，透鏡可以用除BK7以外玻璃和除丙烯酸樹脂以外的塑料制作，只要它們是透明的，透明度達(dá)到可以用作透光透鏡或者類似制品的作用。盡管三角棱鏡和相當(dāng)平的方形透鏡的實(shí)施例是成功的，但是也可以采用其它的多角形或者非球面實(shí)施例，只要它們具有接近所需尺寸的導(dǎo)圓圓角。在激光線發(fā)生裝置的其它實(shí)施例中，可以進(jìn)行直線或者對角平面的線準(zhǔn)直，而不只是垂直或者水平準(zhǔn)直。盡管可以用一個或者多個銷釘將發(fā)生器固定在墻壁上，但是可以采用其它裝置作定位件。這些裝置包括細(xì)線或者金屬絲、系固件、膠條、粘性膩?zhàn)硬牧匣蛘咂渌辰觿?。盡管將激光線發(fā)生器定在墻壁上用起來特別方便，但是該發(fā)生器也可以裝在一個臺子上、地板上或者其它平表面上投射激光線，而不用裝在墻壁上。可以應(yīng)用本發(fā)明的許多其它變型例而不違背上述原理。因此，本申請人的想法是保護(hù)在本發(fā)明有效范圍內(nèi)的所有改變和變型例。應(yīng)當(dāng)注意到，本發(fā)明由下面包含所有等效變型例的權(quán)利要求書確定。
權(quán)利要求
1.一種線發(fā)生裝置，其包括殼體；安裝在該殼體內(nèi)的光源；連接于光源的電源；投射透鏡，該投射透鏡接收光線并將該光線投射成扇形形狀；以及至少一個位于上述殼體的外側(cè)上的參考水準(zhǔn)確定裝置。
2.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，該光源產(chǎn)生激光束。
3.如權(quán)利要求2所述的裝置，其特征在于，該激光束具有非對稱的強(qiáng)度分布。
4.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，該殼體包括支承面，該支承面基本上沿第一平表面延伸，并且該扇形光束基本上位于第二平表面內(nèi)，該第二平表面以一定角度與第一平表面相交。
5.如權(quán)利要求4所述的裝置，其特征在于，該角度約90°。
6.如權(quán)利要求4所述的裝置，其特征在于，其還包括在該支承面上的至少一個支點(diǎn)。
7.如權(quán)利要求5所述的裝置，其特征在于，該至少一個支點(diǎn)包括可伸縮的銷釘。
8.如權(quán)利要求7所述的裝置，其特征在于，其還包括杠桿，該杠桿用于將該伸縮銷釘推入表面并將該伸縮銷釘保持在該表面內(nèi)。
9.如權(quán)利要求6所述的裝置，其特征在于，該至少一個支點(diǎn)還包括該支承面上的開孔。
10.如權(quán)利要求4所述的裝置，其特征在于，該激光沿大體平行于第一平表面的方向投射出一條直線，該直線沿著該光線的傳播方向延伸。
11.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，該電源是安裝在該殼體內(nèi)的并可切換地與該光源連接的電池。
12.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，該至少一個參考水準(zhǔn)確定裝置包括氣泡水準(zhǔn)確定裝置。
13.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，該至少一個參考水準(zhǔn)確定裝置包括兩個彼此以直角定向的氣泡水準(zhǔn)確定裝置。
14.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，在該殼體上還包括一開孔。
15.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，該透鏡的一角部的半徑約為0.030-0.060英寸。
16.如權(quán)利要求15所述的裝置，其特征在于，該透鏡的該角部的半徑約為0.047英寸。
17.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，該扇形形狀的光束可投射成可見的線，該線至少從該殼體延伸該殼體的5倍長度。
18.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，其還包括準(zhǔn)直光學(xué)器件，該器件接收來自該光源的光，并將該光聚焦成對于該投射透鏡的橢圓形。
19.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，該投射透鏡用玻璃或塑料制作。
20.一種線發(fā)生裝置，其包括具有一表面和可關(guān)閉的開孔的殼體；安裝在該殼體內(nèi)的光源；可切換地與該光源連接的電池；接收光線并投射該光線的透鏡；位于該殼體的該表面上的至少兩個支點(diǎn)；以及在該殼體的外側(cè)上彼此成直角的至少兩個氣泡水準(zhǔn)確定裝置。
21.如權(quán)利要求20所述的裝置，其特征在于，該光源產(chǎn)生激光束。
22.如權(quán)利要求20所述的裝置，其特征在于，該透鏡投射扇形激光束。
23.一種線發(fā)生裝置，其包括殼體；安裝在該殼體內(nèi)的光源；與該光源連接的電源；以及投射透鏡，該投射透鏡接收光線并沿傳播方向?qū)⒃摴饩€投射成細(xì)長的扇形光束，該扇形光束基本上位于一個平面內(nèi)，該平面定向成與該傳播方向形成一角度。
24.如權(quán)利要求23所述的裝置，其特征在于，該角度約90°。
25.如權(quán)利要求23所述的裝置，其特征在于，該光源包括激光器。
26.如權(quán)利要求23所述的裝置，其特征在于，該傳播方向大致平行于在該殼體上的準(zhǔn)直表面。
27.如權(quán)利要求23所述的裝置，其特征在于，其還包括準(zhǔn)直光學(xué)器件，該光學(xué)器件接收來自該光源的光，并將該光聚焦成對于該投射透鏡的橢圓形。
28.如權(quán)利要求23所述的裝置，其特征在于，其還包括在該殼體上的至少一個支點(diǎn)和在該殼體外側(cè)上的至少一個參考水準(zhǔn)確定裝置。
29.如權(quán)利要求23所述的裝置，其特征在于，其還包括在該殼體上的開孔，該開孔形成光的出口，還包括可切換地與該電源連接的蓋子，其中當(dāng)該蓋子移到第一位置時該光源與電源接通，并且該透鏡蓋基本上不擋住該出口，當(dāng)該蓋子移動到第二位置時，該光源與電源斷開，并且該蓋子基本上擋住該出口。
30.如權(quán)利要求23所述的裝置，其特征在于，該電源是電池。
31.如權(quán)利要求28所述的裝置，其特征在于，該至少一個參考水準(zhǔn)確定裝置包括至少一個與任何另外的氣泡水準(zhǔn)確定裝置成直角安裝的氣泡水準(zhǔn)確定裝置。
32.如權(quán)利要求23所述的裝置，其特征在于，其還包括用于推入并且保持銷釘?shù)母軛U。
33.如權(quán)利要求23所述的裝置，其特征在于，該投射透鏡的角部的半徑為約0.030-0.060英寸。
34.如權(quán)利要求33所述的裝置，其特征在于，該投射透鏡的角部的半徑約0.047英寸。
35.如權(quán)利要求23所述的裝置，其特征在于，該扇形光束具有非對稱強(qiáng)度的形式。
36.如權(quán)利要求23所述的裝置，其特征在于，該投射透鏡用塑料或者玻璃制作。
37.一種用于將扇形激光投射到一個表面上的方法，該方法包括將該光聚焦成基本上位于一個平面內(nèi)的扇形光束；沿傳播方向投射該扇形光束，該傳播方向定向成與該平面形成一角度。
38.如權(quán)利要求37所述的方法，其特征在于，該傳播方向定向成與該平面形成約90°角。
39.如權(quán)利要求37所述的方法，其特征在于，該光基本上是單色光。
40.如權(quán)利要求37所述的方法，其特征在于，其還包括在相關(guān)表面上形成一條光線。
41.如權(quán)利要求40所述的方法，其特征在于，其還包括將該扇形光束偏轉(zhuǎn)到相關(guān)平面上。
42.如權(quán)利要求37所述的方法，其特征在于，其還包括對該扇形光束進(jìn)行定向和水準(zhǔn)校正。
43.一種接收并投射光的透鏡，該透鏡包括光學(xué)材料；和至少一個修圓的角部，該角部的半徑在約0.030-0.060英寸之間；其中，該透鏡適合于接收光線，并以扇形光束發(fā)送光線。
44.如權(quán)利要求43所述的透鏡，其特征在于，該至少一個角部修圓成半徑約為0.047英寸。
45.如權(quán)利要求43所述的裝置，其特征在于，該扇形光束具有非對稱強(qiáng)度。
46.如權(quán)利要求43所述的透鏡，其特征在于，該光學(xué)材料是玻璃和塑料。
47.如權(quán)利要求43所述的透鏡，其特征在于，該透鏡是非球面的。
48.如權(quán)利要求47所述的透鏡，其特征在于，透鏡的形狀選自一組形狀，這組透鏡形狀包括棱鏡形狀、平的矩形、平的方形和平的多邊形。
49.一種線發(fā)生裝置，其包括殼體；安裝在該殼體內(nèi)的光源；光學(xué)器件，該光學(xué)器件接收光，并將該光投射成扇形光束，該扇形光束基本上位于一個平面內(nèi)，并在該光束與相關(guān)平面相交的位置處形成一條可看到的線。
50.如權(quán)利要求49所述的線發(fā)生裝置，其特征在于，該光基本上是單色光。
51.如權(quán)利要求49所述的線發(fā)生裝置，其特征在于，該光學(xué)器件包括至少一個透鏡，該透鏡接收來自光源的光，并聚焦和投射該光。
52.如權(quán)利要求49所述的激光線發(fā)生裝置，其特征在于，該殼體還包括基本上平的表面和至少一個支點(diǎn)，該至少一個支點(diǎn)包括在該基本上平的表面上的可伸縮銷釘。
53.如權(quán)利要求49所述的激光線發(fā)生裝置，其特征在于，其還包括至少一個氣泡水準(zhǔn)確定裝置。
54.一種線發(fā)生裝置，其包括具有至少一個伸縮銷釘?shù)臍んw，該銷釘安裝在該殼體的大體平的表面上；安裝在該殼體內(nèi)的光源；和與該光源連接的電源。
55.如權(quán)利要求54所述的裝置，其特征在于，其還包括至少一個透鏡，該透鏡接收來自該光源的光。
56.如權(quán)利要求54所述的裝置，其特征在于，其還包括至少一個接收來自該光源的光的透鏡。
57.如權(quán)利要求54所述的激光線發(fā)生裝置，其特征在于，該光源包括激光光源。
58.如權(quán)利要求56所述的激光線發(fā)生裝置，其特征在于，該至少一個透鏡接收該光源的光，并將該光投射成扇形光束。
59.如權(quán)利要求54所述的激光線發(fā)生裝置，其特征在于，其還包括至少一個在該殼體上的參考水準(zhǔn)確定裝置。
60.一種使用光束來對物品進(jìn)行準(zhǔn)直的方法，該方法包括沿傳播方向產(chǎn)生一束光，使得沿第一平表面形成一條線，其中如果該線受到放在該線上的阻擋物的阻擋，則該線將出現(xiàn)在阻擋物的任一側(cè)上；以及放置該物品，使該物品的一部分由該光來進(jìn)行準(zhǔn)直。
61.如權(quán)利要求60所述的方法，其特征在于，該方法使光束形成為扇形光束，該扇形光束基本上位于第二平面內(nèi)，該第二平面與第一平面以一角度相交。
62.如權(quán)利要求61所述的方法，其特征在于，該角度約為90°。
63.如權(quán)利要求60所述的方法，其特征在于，其還包括將該光聚焦成偏離開該表面的扇形光束。
全文摘要
一種整裝式的激光線發(fā)生裝置，該裝置采用激光二極管和透鏡，以便投射可見光的扇形光束。該透鏡用于接收光束并將接收的光轉(zhuǎn)變成非對稱的平面光束。該光束可用于在垂直線或者水平線上對物品進(jìn)行準(zhǔn)直。該發(fā)生器還包括一個基本上平的表面和水準(zhǔn)確定裝置，以便在該平的表面上調(diào)節(jié)該發(fā)生器方向和水平度。該伸縮的銷釘可以便于使用者容易地將激光線發(fā)生器安裝在墻上，并對物品進(jìn)行準(zhǔn)直。
文檔編號G01C15/00GK1551975SQ02810031
公開日2004年12月1日 申請日期2002年5月7日 優(yōu)先權(quán)日2001年5月15日
發(fā)明者F·J·馬拉, R·K·霍佩爾, D·L·普爾, R·N·普爾, F J 馬拉, 普爾, 霍佩爾 申請人:歐文工業(yè)器械公司