本發(fā)明涉及一種激光發(fā)射裝置及其光學(xué)組件。

背景技術(shù)：

現(xiàn)有的激光發(fā)射裝置，為了實(shí)現(xiàn)在多個(gè)不同平面投射多條光線，通常采用安裝多個(gè)激光發(fā)射器朝向不同角度實(shí)現(xiàn)多個(gè)不同平面的投影。如美國(guó)專利US6,931,739中提及的激光投線儀，為了實(shí)現(xiàn)兩個(gè)扇形平面的投影，安裝了四個(gè)激光模組兩兩組合，分別投影形成兩個(gè)正交的扇形平面。然而，這樣的激光發(fā)射裝置體積較大，制造工藝復(fù)雜，成本很高。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為解決現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的目的在于提供一種用于激光發(fā)射裝置的能夠通過(guò)一個(gè)激光發(fā)射器發(fā)出兩個(gè)不同投射光線的光學(xué)組件。

一種適用于激光頭的光學(xué)組件，包括：第一發(fā)射元件，具有一個(gè)能沿平行于第一平面的方向出射激光面的第一出射表面；第二發(fā)射元件，具有一個(gè)能沿平行于第二平面的方向出射激光面的第二出射表面；分光裝置，用于將激光頭發(fā)射的一束光線分為分別射入至第一發(fā)射元件和第二發(fā)射元件；其中，第二發(fā)射元件、分光裝置和激光頭沿直線排列；第一發(fā)射元件設(shè)置該直線的一側(cè)；分光裝置具有：分光界面，能使入射的光線分成兩束相互垂直的出射光線；分光界面所在的平面與第一發(fā)射元件或第二發(fā)射元件所發(fā)射的激光面所在的平面傾斜相交。

進(jìn)一步地，分光裝置包括：近光源多面體，至少具有一個(gè)與激光頭的出射光線垂直的入射平面；遠(yuǎn)光源多面體，至少具有一個(gè)與激光頭的出射光線垂直的出射平面。近光源多面體具有：近光中間平面，用于接收從入射平面入射的光線；遠(yuǎn)光源多面體具有：遠(yuǎn)光中間平面，用于發(fā)出至出射平面的光線。其中近光中間平面平行于遠(yuǎn)光中間平面，并且它們貼合構(gòu)成分光界面。

進(jìn)一步地，近光源多面體還具有：近光出射平面，用于出射從分光界面獲得的光線至第一發(fā)射元件；近光出射平面垂直于入射平面。

進(jìn)一步地，近光反射面，用于反射從分光界面反射回近光源多面體的光線至近光出射平面；近光反射面位于近光源多面體遠(yuǎn)離第一發(fā)射元件的一側(cè)。

進(jìn)一步地，近光反射面與近光入射平面傾斜相交，并且，近光反射面所在的平面與分光界面所在的平面傾斜相交。

一種適用于激光頭的光學(xué)組件，該光學(xué)組件包括分光元件，分光元件包括：透光基體，能使光線穿過(guò)；分光膜，能使部分光線穿過(guò)而使另一部分光線反射；分光膜覆蓋在透光基體表面，分光界面形成于分光膜和透光基體的界面。

進(jìn)一步地，光學(xué)元件的分光界面與第二發(fā)射元件所發(fā)射的激光面所在平面成45°。

進(jìn)一步地，第一發(fā)射元件和第二發(fā)射元件所發(fā)射的激光面至少覆蓋180°。

進(jìn)一步地，分光裝置發(fā)射至所述第一發(fā)射元件或所述第二發(fā)射元件的光線與該光線經(jīng)過(guò)所述第一發(fā)射元件或所述第二發(fā)射元件后所射出的激光面位于所述第一發(fā)射元件或所述第二發(fā)射元件的兩側(cè)。

本發(fā)明還提出一種激光發(fā)射裝置，包括：激光頭和上述光學(xué)組件。

本發(fā)明的有益之處在于采用一個(gè)激光頭和相應(yīng)的光學(xué)組件即可投射出兩個(gè)用于指示的激光面。

附圖說(shuō)明

圖1是本發(fā)明一種激光發(fā)射裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是圖1所示激光發(fā)射裝置的激光模塊的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3是本發(fā)明第一實(shí)施例的激光頭和光學(xué)組件的平面圖；

圖4是圖3所示的光學(xué)組件的分光裝置的平面圖；

圖5是本發(fā)明第二實(shí)施例的激光頭和光學(xué)組件的平面圖；

圖6是圖5所示的光學(xué)組件的分光元件的結(jié)構(gòu)圖。

附圖僅用于對(duì)所選定的一些實(shí)施例進(jìn)行圖解說(shuō)明，并非是全部可能實(shí)施的方式，也不是對(duì)本發(fā)明范圍的限制。

具體實(shí)施方式

以下結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作具體的介紹。

如圖1所示的激光發(fā)射裝置100，該激光發(fā)射裝置100具有殼體101及至少一個(gè)激光模塊102。激光模塊102至少部分容納于殼體101中，激光模塊102既可以以固定不動(dòng)的方式安裝在激光發(fā)射裝置100的殼體101內(nèi)部，與殼體無(wú)相對(duì)運(yùn)動(dòng)；也可以被安裝在激光發(fā)射裝置100的殼體101內(nèi)部的水平裝置上，跟隨重錘或其他形式的配重件相對(duì)殼體101擺動(dòng)。通常殼體101是由塑料注塑成型或金屬壓鑄成型，但也不排除采用其他材料制成。需要說(shuō)明的是，激光發(fā)射裝置100還包括的底座、電源、支架等。

該激光發(fā)射裝置優(yōu)選可為一種激光投線儀，尤其可以是一種自平衡的激光投線儀，還可為激光水平尺、瓷磚投線儀或其他帶測(cè)距和/或定位功能的投線設(shè)備。

圖2是一個(gè)激光模塊102的基本結(jié)構(gòu)，該激光模塊102主要包括光學(xué)組件10和激光頭20。光學(xué)組件10適用于激光頭20，光學(xué)組件10通常經(jīng)過(guò)工藝調(diào)試和處理，調(diào)整到匹配激光頭20的狀態(tài)，例如通過(guò)點(diǎn)膠、貼合或其他方式固定到激光頭20上，但也不排除相對(duì)激光頭20可拆卸地適配。激光頭20可為一種成本較低的低頻紅光二極管，但也不排除成本較高的高頻紅光二極管和綠光二極管。激光頭20發(fā)出的激光束經(jīng)過(guò)準(zhǔn)直透鏡整形后沿直線傳播。通常來(lái)說(shuō)，準(zhǔn)直透鏡是被安裝到激光頭20中。光學(xué)組件10用于將激光頭20發(fā)出的整形光線在空間中分散成具有兩個(gè)角邊界的激光面103和104。可以理解的，如果以?shī)A角平面的角邊界延伸到無(wú)窮遠(yuǎn)處，那么可以將激光經(jīng)過(guò)光學(xué)組件10后所形成的光線的角邊界和無(wú)窮遠(yuǎn)處的邊界合圍成的圖形稱作激光面。這樣，任意一個(gè)激光面投射到一工作平面上即形成一條投射直線，實(shí)現(xiàn)投線的目的。當(dāng)然因?yàn)楸景l(fā)明的光學(xué)組件10能夠分裂出兩個(gè)光夾角平面，進(jìn)而激光經(jīng)過(guò)該光學(xué)組件10投射到多個(gè)工作平面上時(shí)能夠在至少兩個(gè)平面上均分別形成一條投射直線。

參考圖3，光學(xué)組件10包括第一發(fā)射元件11、第一發(fā)射元件12和分光裝置13，分光裝置13處有一分光界面，該分光界面所在的平面為105。由激光頭20發(fā)出的一束整形后的準(zhǔn)直光線L₁，該準(zhǔn)直光線L₁經(jīng)由分光裝置13的分光界面同步分裂成兩束相互垂直的光線射出，一束光從第一發(fā)射元件11的出射表面111射出，形成激光面103；另一束光從第一發(fā)射元件12的出射表面121射出，形成激光面104。

激光面103所在的平面為第一平面，激光面104所在的平面為第二平面，具體的，第一平面和第二平面垂直相交，更具體的方案是激光面103和激光面104在殼體101的上部和下部有兩個(gè)相交部分。分光裝置13的分光界面所在的平面105與第一發(fā)射元件11發(fā)射的激光面103或第一發(fā)射元件12發(fā)射的激光面104所在的平面在空間中傾斜相交。

參考圖2和圖3，激光面103的張角為α；激光面104的張角為β。一般來(lái)說(shuō)，α和β為大于0°的張角，進(jìn)一步地，至少其中一個(gè)張角大于180°，更具體的方案是α和β均為大于180°的張角。并且，激光模塊102發(fā)出的激光面103和激光面104的平均能量基本相同。

激光頭20、分光裝置13和第一發(fā)射元件12在空間上排列基本成一直線。第一發(fā)射元件11則在三者所形成的直線的旁側(cè)。

第一發(fā)射元件11和第一發(fā)射元件12可為一般的光學(xué)透鏡或光學(xué)面鏡，具體的為全圓/半圓柱面透鏡，尤其是一種折射率較高的全圓/半圓柱面透鏡，也可為其他形狀可出射激光面的非圓形透鏡，或其他具有反射面的光學(xué)元件，尤其是一種發(fā)射光線張角大于180°的光學(xué)元件。分光裝置13發(fā)射至第一發(fā)射元件11的光線為L(zhǎng)₂, L₂經(jīng)過(guò)第一發(fā)射元件11后所射出光線即激光面103；分光裝置13發(fā)射至第二發(fā)射元件12的光線為L(zhǎng)₃，L₃經(jīng)過(guò)第二發(fā)射元件12后所射出光線即激光面104。具體的，至少L₂和激光面103位于第一發(fā)射元件11的兩側(cè)和/或L₃和激光面104位于第二發(fā)射元件12的兩側(cè)。至少出射表面111和出射表面121之一為透光出射表面，具體的，該透光出射表面為弧面，但不僅限于弧面。

從圖4可以看出，分光裝置13具有一個(gè)近光源多面體131和一個(gè)遠(yuǎn)光源多面體132。這樣，本領(lǐng)域的技術(shù)人員將會(huì)知道，近光源多面體131是靠近光源即激光頭20的一個(gè)光學(xué)元件，而遠(yuǎn)光源多面體132是相對(duì)近光源多面體131遠(yuǎn)離光源的另一個(gè)光學(xué)元件。具體的，近光源多面體131和遠(yuǎn)光源多面體132具有至少2個(gè)面。

近光源多面體131至少具有一個(gè)入射平面131a，近光源多面體131還具有近光中間平面131b，用于接收從所述入射平面131a入射的光線。還具有近光出射平面131c，用于出射從所述分光界面獲得的一束光線至第一發(fā)射元件11。同時(shí)還具有近光反射面131d，用于反射從分光界面反射出的一束光線反射回近光源多面體的光線至近光出射平面131c。從圖3和圖4可看出，入射平面131a所在的平面與激光頭20的出射光線L₁所在的平面垂直；近光出射平面131c垂直于所述入射平面131a；近光反射面131d位于所述近光源多面體131遠(yuǎn)離所述第一發(fā)射元件11的一側(cè)。激光頭20的出射光線L₁所在的平面基本上平行于激光面104，或與之重合。具體的，激光頭20的出射光線L₁所在的平面與近光反射面131d所在的平面在空間中傾斜相交。近光反射面131d與近光入射平面131a傾斜相交，并且，近光反射面131d所在的平面與分光界面所在的平面105傾斜相交。

遠(yuǎn)光源多面體132至少具有一個(gè)遠(yuǎn)光出射平面132a和遠(yuǎn)光中間平面132b。其中，遠(yuǎn)光中間平面132b將從所述分光界面獲得的一束光線發(fā)出至遠(yuǎn)光出射平面132a，進(jìn)一步地，該光線通過(guò)遠(yuǎn)光出射平面132a出射至第一發(fā)射元件12。該遠(yuǎn)光出射平面132a所在的平面與激光頭20的出射光線L1所在的平面垂直。

這樣，如圖4所示，近光中間平面131b平行于所述遠(yuǎn)光中間平面132b，并且它們貼合構(gòu)成所述分光界面。

作為具體方案，遠(yuǎn)光源多面體132和遠(yuǎn)光源多面體132的折射率不同。近光源多面體131的形狀可為一五棱鏡，遠(yuǎn)光源多面體132的形狀可為一楔形透鏡，也不排除其他能實(shí)現(xiàn)本方案的形狀。二者具有的近光中間平面131b和遠(yuǎn)光中間平面132b可以是緊密地貼合。本領(lǐng)域的技術(shù)人員也會(huì)知道，近光源多面體131和遠(yuǎn)光源多面體132還可以加工成一體。通用，具體的，至少第一發(fā)射元件11與分光裝置13的近光出射平面131c緊密貼合，或第一發(fā)射元件12與分光裝置13的遠(yuǎn)光出射平面132a緊密貼合。具體的，第一發(fā)射元件11、第一發(fā)射元件12和分光裝置13加工成一體，也不排除其他能實(shí)現(xiàn)本方案的固定形式。

本發(fā)明還提出另一種可替換形式如圖5，其他結(jié)構(gòu)與第一實(shí)施例中的大致相同，區(qū)別僅在于分光元件13′與分光裝置13的不同，以下僅介紹本實(shí)施例與第一實(shí)施例中的區(qū)別部分。

光學(xué)組件10′包括第一發(fā)射元件11′、第一發(fā)射元件12′和分光元件13′，分光元件13′處有一分光界面，該分光界面所在的平面為105′。由激光頭20′發(fā)出的一束準(zhǔn)直光線L′₁，該準(zhǔn)直光線L′₁經(jīng)由分光元件13′的分光界面同步分裂成兩束相互垂直的光線L′₂和 L′₃射出。分光元件13′具有能使光線穿過(guò)的透光基體14。

進(jìn)一步參考圖6，透光基體14至少具有一個(gè)出射平面14a，用于向外發(fā)射激光束。出射平面14a上附著有分光膜15，分光膜15與透光基體14的出射平面14a形成分光界面。分光膜15具有讓光線穿透和反射的特性，能夠使部分光線穿透分光界面發(fā)射至第一發(fā)射元件12′，同時(shí)使得另外一部分光線經(jīng)由分光界面反射至第一發(fā)射元件11′。進(jìn)一步地，分光元件13′還具有框架（未示出），該框架用于支撐透光基體14及第一發(fā)射元件11′和第一發(fā)射元件12′。本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)知道，該框架保證了三者之間的固定的位置關(guān)系，框架可以由塑料、金屬等制成，但不限于這些材料。

具體的，分光界面所在的平面105′與第一發(fā)射元件12′所發(fā)射的激光面104所在的平面成45°夾角。而且，穿透分光界面發(fā)射至第一發(fā)射元件12′的光線平行或重合于光線原來(lái)的傳播方向。

以上顯示和描述了本發(fā)明的基本原理、主要特征和優(yōu)點(diǎn)。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該了解，上述實(shí)施例不以任何形式限制本發(fā)明，凡采用等同替換或等效變換的方式所獲得的技術(shù)方案，均落在本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。