一種稜鏡及具有該稜鏡的雷射打點儀的製作方法

2023-06-13 11:12:21

專利名稱：一種稜鏡及具有該稜鏡的雷射打點儀的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種稜鏡及具有該稜鏡的雷射打點儀。
背景技術：
在建築、園藝等行業中工程的進行不能缺少參照線，建立參照線常用的傳統工具 是直尺、尺子、量角器、丁字尺、水平儀及鉛錘等。隨著工程規模的增大，這些傳統的工具由 於其尺寸及其人工操作的不便受到了很大的限制。目前在大型工程中主要採用雷射打點 儀，現有的雷射打點儀多採用多個雷射源產生多個雷射束，為了保證坐標系的精確需要對 多個光源的雷射束進行校準，另外採用多個雷射源成本也較高。美國專利文獻US61M319、 US6542304和US6563646分別公開了一種稜鏡，三篇文獻中的稜鏡均採用了全透射和全反 射的原理使同一光源產生多束光。

實用新型內容本實用新型解決的技術問題在於克服現有的雷射打點儀採用多個雷射源、對光束 進行校準複雜、成本高的缺點，提供一種將一個雷射源的光束進行分光因此光束校準簡便、 成本低。本實用新型進一步提供一種具有上述稜鏡的雷射打點儀。本實用新型提供的稜鏡，包括全透射底面、與所述底面平行的頂面、與所述底面垂 直的全透射側面、與所述底面成45°角的至少一半透射半反射面，所述底面為入射面，所述 半透射半反射面設置於所述稜鏡內，所述半透射半反射面將所述頂面分為兩部分，其中接 收所述半透射半反射面透射過來的雷射的部分為全反射面，另一部分為全透射面。作為優選，所述半透射半反射面的數量為兩個，所述兩個半透射半反射面相對設 置，或相鄰設置並相互垂直。作為優選，所述半透射半反射面的數量為三個，所述三個半透射半反射面兩兩相
互垂直。作為優選，所述半透射半反射面的數量為四個，所述三個半透射半反射面兩兩相
互垂直。本實用新型提供的另一種稜鏡，包括一個四稜台和四個三稜柱，所述四稜台的側 面兩兩相互垂直並與底面成45°角，所述四稜台的底面和頂面均為全透射面，所述四稜台 的底面為入射面，所述三稜柱的橫截面均為等腰直角三角形，所述四個三稜柱分別設置於 所述四稜台的側面，且所述三稜柱的斜側面與所述四稜台的側面接觸，所述三稜柱的斜側 面或者所述四稜台的側面為半透射半反射面，所述三稜柱的與所述四稜台的底面平行的直 角側面為全反射面，所述三稜柱的與所述四稜台的底面垂直的另一直角側面為全透射面。本實用新型提供的雷射打點儀，具有用於產生雷射的雷射器、用於將雷射器產生 的發散光束聚焦為平行光束的聚焦透鏡及用於將一束雷射轉換為多束雷射的稜鏡，所述稜 鏡為如上所述的稜鏡。[0011]作為優選，所述雷射器固定於一雷射器底座上，所述聚焦透鏡固定於一透鏡底座 上，所述聚焦透鏡的軸心與所述雷射器同軸。作為進一步的優選，所述雷射器底座與所述透鏡底座之間設有距離調節裝置。作為進一步的優選，所述雷射器底座為帶有內螺紋的套筒。作為進一步的優選，距離調節裝置為固定於所述透鏡底座外部的螺杆，所述螺杆 設有與所述套筒的內螺紋相配合的外螺紋。本實用新型所述的稜鏡和具有該稜鏡的雷射打點儀和現有技術相比，具有以下有 益效果採用一個雷射光源利用半透射半反射部分和全反射面的配合來產生多束雷射，提 高雷射光束的共線性，同時使得雷射的校準簡便並且成本低。

圖1為本實用新型第一實施例的稜鏡的結構示意圖；圖2為本實用新型第二實施例的稜鏡的結構示意圖；圖3為本實用新型第三實施例的稜鏡的結構示意圖；圖4為本實用新型第四實施例的稜鏡的結構示意圖；圖5為本實用新型第五實施例的稜鏡的結構分解示意圖；圖6為本實用新型第五實施例的稜鏡的整體結構示意圖；圖7為圖6中的稜鏡另一角度的結構示意圖；圖8為本實用新型的雷射打點儀的發光原理示意圖；圖9為本實用新型的雷射打點儀的組裝結構示意圖。
具體實施方式
圖1為本實用新型第一實施例的稜鏡的結構示意圖。如圖1所示，本實用新型的 稜鏡，包括垂直於入射雷射M的全透射底面01、與所述底面01平行的頂面02和與所述底面 01垂直的全透射側面03，所述底面01為入射面。所述稜鏡還包括一與所述底面01成45° 角的半透射半反射面04，所述半透射半反射面04將所述頂面02分為兩部分，其中接收所 述半透射半反射面04透射過來的雷射的部分為全反射部分05，另一部分為全透射部分06。 入射雷射M照射在全透射底面01，一部分透射至全透射部分06並透射出去形成光束Ml，另 一部分透射至所述半透射半反射面04。透射至所述半透射半反射面04的其中一部分光束 被所述半透射半反射面04反射形成與光束Ml垂直的光束M2，另一部分自所述半透射半反 射面04透射至全反射部分05，並經全反射部分05反射回至所述半透射半反射面04，再經 所述半透射半反射面04反射至所述全透射側面03之後透射出去形成與光束M2方向相反 的光束M3。由於光束M2和光束M3均經所述半透射半反射面04形成，二者具有較高的共線 性，同時校準簡便並且成本低。圖2為本實用新型第二實施例的稜鏡的結構示意圖。如圖2所示，本實施例的稜 鏡包括全透射底面P1、與所述底面Pl平行的頂面P2和與所述底面Pl垂直的全透射側面 P3，所述底面Pl為入射面。所述稜鏡還包括兩個與所述底面Pl成45°角的半透射半反射 面P4，P5，所述兩個半透射半反射面P4，P5相對設置，或相鄰設置並相互垂直，所述半透射半反射面P4，P5將所述頂面P2分為全透射部分P6和全反射部分P7，其中接收所述半透射 半反射面P4，P5透射過來的雷射的部分為全反射部分P7，其餘部分為全透射部分P6。入射 雷射N照射在全透射底面Pl，一部分透射至全透射部分P6並透射出去形成光束m，另一部 分透射至所述半透射半反射面P4。透射至所述半透射半反射面P4的其中一部分光束被所 述半透射半反射面P4反射，反射光在所述半透射半反射面P5處部分透射形成與光束m垂 直的光束N2的一部分，透射至所述半透射半反射面P4的另一部分光束自所述半透射半反 射面P4透射至全反射部分P7，並經全反射部分P7反射回至所述半透射半反射面P4，再經 所述半透射半反射面P4反射至所述全透射側面P3之後透射出去形成與光束N2方向相反 的光束N3的一部分，由於光束N2和光束N3均經所述半透射半反射面P4形成，二者具有較 高的共線性，同時校準簡便並且成本低。同理，照射至所述半透射半反射面P5的雷射形成 了光束N2和光束N3的另一部分。在第二實施例中，兩個與底面Pl成45°角的半透射半反射面P4，P5也可以平行 相對設置。圖3為本實用新型第三實施例的稜鏡的結構示意圖。如圖3所示，本實施例的稜 鏡包括全透射底面Q1、與所述底面Ql平行的頂面Q2和與所述底面Ql垂直的全透射側面 Q3，所述底面Ql為入射面。所述稜鏡還包括三個與所述底面Ql成45°角的半透射半反射 面Q4，Q5，Q6，所述三個半透射半反射面Q4，Q5，Q6兩兩相互垂直，所述半透射半反射面Q4， Q5，Q6將所述頂面Ql分為全透射部分Q7和全反射部分Q8，其中接收所述半透射半反射面 Q4，Q5，Q6透射過來的雷射的部分為全反射部分Q8，其餘部分為全透射部分Q7。入射雷射 K照射在全透射底面Ql，一部分透射至全透射部分Ql並透射出去形成光束Kl，另一部分透 射至所述半透射半反射面Q4。透射至所述半透射半反射面Q4的其中一部分光束被所述半 透射半反射面Q4反射，反射光在所述半透射半反射面Q5處部分透射形成與光束Kl垂直的 光束K2的一部分，透射至所述半透射半反射面Q4的另一部分光束自所述半透射半反射面 Q4透射至全反射部分Q8，並經全反射部分Q8反射回至所述半透射半反射面Q4，再經所述半 透射半反射面Q4反射至所述全透射側面Q3之後透射出去形成與光束K2方向相反的光束 K3的一部分。由於光束K2和光束K3均經所述半透射半反射面Q4形成，二者具有較高的 共線性，同時校準簡便並且成本低。同理，照射至所述半透射半反射面Q5的雷射形成了光 束K2和光束K3的另一部分。同理，透射至所述半透射半反射面Q6的雷射形成光束K4和 光束K5。圖4為本實用新型第四實施例的稜鏡的結構示意圖。如圖4所示，本實施例的稜 鏡包括全透射底面R1、與所述底面Rl平行的頂面R2和與所述底面Rl垂直的全透射側面 R3，所述底面Rl為入射面。所述稜鏡還包括四個與所述底面Rl成45°角的半透射半反射 面R4，R5，R6，R7，所述四個半透射半反射面R4，R5，R6，R7兩兩相互垂直，所述半透射半反射 面R4，R5，R6，R7將所述頂面分為全透射部分R8和全反射部分R9，其中接收所述半透射半 反射面R4，R5，R6，R7透射過來的雷射的部分為全反射部分R9，其餘部分為全透射部分R8。 入射雷射J照射在全透射底面Rl，一部分透射至全透射部分Rl並透射出去形成光束Jl，另 一部分透射至所述半透射半反射面R4。透射至所述半透射半反射面R4的其中一部分光束 被所述半透射半反射面R4反射，反射光在所述半透射半反射面R5透射形成與光束Jl垂直 的光束J2的一部分。透射至所述半透射半反射面R4的另一部分光束自所述半透射半反射面R4透射至全反射部分R8，並經全反射部分R8反射回至所述半透射半反射面R4，再經所 述半透射半反射面R4反射至所述全透射側面R3之後透射出去形成與光束J2方向相反的 光束J3的一部分。由於光束J2和光束J3均經所述半透射半反射面R4形成，二者具有較 高的共線性，同時校準簡便並且成本低。同理，照射至所述半透射半反射面R5的雷射形成 了光束J2和光束J3的另一部分。同理，透射至所述半透射半反射面R6、R7的雷射形成光 束J4和光束J5。上述實施例一到實施例四中，半透射半反射面將所述頂面分為兩部分，其中接收 所述半透射半反射面透射過來的雷射的部分為全反射面，另一部分為全透射面。所述稜鏡 的頂面也可以全部為全反射面，並不限於上述實施例所述。圖5為本實用新型第五實施例中的稜鏡的結構分解示意圖，圖6為本實用新型實 施例中的稜鏡的整體結構示意圖，圖7為圖6中的稜鏡另一角度的結構示意圖。參考圖5 至圖7，本實施例中的稜鏡包括一個四稜台31和四個三稜柱32，所述四稜台31比所述三稜 柱32更靠近光源。所述四個三稜柱32分別設置於所述四稜台31的四個側面。所述四稜 臺31包括作為入射面並垂直於所述入射雷射L的全透射底面S6、與所述底面S6平行的全 透射頂面Sl和四個半透射半反射側面S2，S3，S4, S5。四個所述半透射半反射側面S2，S3， S4, S5均與所述入射雷射L及頂面Sl成45°夾角，並且四個所述半透射半反射側面S2，S3， S4，S5兩兩相互垂直。所述三稜柱32的橫截面在本實施例中為等腰直角三角形，所述三稜柱32的與所 述等腰直角三角形的斜邊對應的側面是斜側面，與所述等腰直角三角形的兩個直角邊對應 的側面是直角側面。每個所述三稜柱32包括與所述底面S6平行的全反射面P1、與所述全 反射面Pl垂直的全透射側面P2和分別與四個所述半透射半反射面S2，S3，S4, S5平行並 固定在一起的全透射斜面P3。四個三稜柱的所述全透射斜面P3和四個所述半透射半反射 面S2，S3，S4, S5分別採用光學膠平行地粘合在一起。稜鏡的各個光學面的材質為玻璃，也 可以是其他的透光物質。如圖6所示，入射雷射照射到所述底面S6上，其中心部分的光線經所述底面S6透 射進入稜鏡，再經所述頂面Sl透射而出，形成光束Ll。照射到所述半透射半反射部分S4的 入射雷射L，其中的部分雷射被所述半透射半反射部分S4反射，反射光束在所述半透射半 反射部分S2處透射形成與Ll垂直的光束L2的一部分。照射到所述半透射半反射部分S4 的另一部分光線透射至所述三稜柱32的全反射面P1，並被所述全反射面Pl反射回至所述 半透射半反射部分S4，其中的部分反射光束被所述半透射半反射部分S4再次反射，反射後 的雷射從所述三稜柱32的全透射側面P2透射而出，形成與L2方向相反的光束L4的一部 分。同理，照射到所述半透射半反射部分S2上的光線經一系列的反射和透射後形成L2和 L4的另一部分。同理，照射在所述半透射半反射部分S3和S5上的入射雷射L形成了光束 L3和L5。該五束光線建立了 X，Y，Z坐標系，由於發自同一光源，可節約能量及成本，另外， 校準其中的一條光束，即可保證其他光束的方向，因此校準方便且校準的成本低。在上述實施例中，也可將四稜台的四個側面設為全透射側面，將三稜柱的側面P2 設為半透射半反射面。上述實施例五中，所述的四稜台31的頂面Sl為全透射頂面，也可以為全反射面， 並不限於上述實施例所述。
6[0037]圖8為本實用新型的雷射打點儀的發光原理示意圖。圖9為本實用新型的雷射打 點儀的組裝結構示意圖。如圖8和圖9所示，本實用新型的雷射打點儀，具有用於產生雷射 的雷射器1、用於將所述雷射器1產生的發散光束聚焦為平行光束的聚焦透鏡2及用於將 一束光分為多束相互垂直光束的稜鏡3。所述稜鏡3可以為上述是實施例1到5中描述的 任何一種稜鏡，圖8中僅以第5實施例的形式示出。所述雷射器1固定於雷射器底座4上， 在本實施例中所述雷射器底座4為帶有內螺紋的套筒。所述聚焦透鏡2固定於透鏡底座5 上，所述聚焦透鏡2的軸心與所述雷射器1同軸。所述雷射器底座4與所述透鏡底座5之 間設有距離調節裝置。距離調節裝置為固定於所述透鏡底座5外部的螺杆6，所述螺杆6設 有與所述套筒的內螺紋相配合的外螺紋。所述雷射器1產生的發散光束經所述聚焦透鏡2 形成平行光束。旋轉所述套筒或者透鏡底座5即可調節所述雷射器1和所述聚焦透鏡2之 間的距離，從而獲得所需的入射雷射L，將所述套筒和透鏡底座5固定，在本實施例中採用 光學膠進行固定，從而固定所述聚焦透鏡2的焦點。入射雷射L照射在所述稜鏡3上經過 系列的反射透射形成五束雷射，建立起一套參考坐標系。以上實施例僅為本實用新型的示例性實施例，不用於限制本實用新型，本實用新 型的保護範圍由權利要求書限定。本領域技術人員可以在本實用新型的實質和保護範圍 內，對本實用新型做出各種修改或等同替換，這種修改或等同替換也應視為落在本實用新 型的保護範圍內。
權利要求1.一種稜鏡，其特徵在於包括全透射底面、與所述底面平行的頂面、與所述底面垂直 的全透射側面、與所述底面成45°角的至少一半透射半反射面，所述底面為入射面，所述半 透射半反射面設置於所述稜鏡內，所述頂面接收所述半透射半反射面透射過來的雷射的部 分為全反射面。
2.根據權利要求1所述的稜鏡，其特徵在於所述半透射半反射面的數量為兩個，所述 兩個半透射半反射面相對設置，或相鄰設置並相互垂直。
3.根據權利要求1所述的稜鏡，其特徵在於所述半透射半反射面的數量為三個，所述 三個半透射半反射面兩兩相互垂直。
4.根據權利要求1所述的稜鏡，其特徵在於所述半透射半反射面的數量為四個，所述 三個半透射半反射面兩兩相互垂直。
5.一種稜鏡，其特徵在於包括一個四稜台和四個三稜柱，所述四稜台的側面兩兩相 互垂直並與底面成45°角，所述四稜台的底面為全透射面，所述四稜台的底面為入射面，所 述三稜柱的橫截面均為等腰直角三角形，所述四個三稜柱分別設置於所述四稜台的側面， 且所述三稜柱的斜側面與所述四稜台的側面接觸，所述三稜柱的斜側面或者所述四稜台的 側面為半透射半反射面，所述三稜柱的與所述四稜台的底面平行的直角側面為全反射面， 所述三稜柱的與所述四稜台的底面垂直的另一直角側面為全透射面。
6.一種雷射打點儀，具有用於產生雷射的雷射器、用於將雷射器產生的發散光束聚焦 為平行光束的聚焦透鏡及用於將一束雷射轉換為多束雷射的稜鏡，其特徵在於所述稜鏡 為權利要求1-5中任一項所述的稜鏡。
7.根據權利要求6所述的雷射打點儀，其特徵在於所述雷射器固定於一雷射器底座 上，所述聚焦透鏡固定於一透鏡底座上，所述聚焦透鏡的軸心與所述雷射器同軸。
8.根據權利要求7所述的雷射打點儀，其特徵在於所述雷射器底座與所述透鏡底座 之間設有距離調節裝置。
9.根據權利要求8所述的雷射打點儀，其特徵在於所述雷射器底座為帶有內螺紋的 套筒。
10.根據權利要求9所述的雷射打點儀，其特徵在於距離調節裝置為固定於所述透鏡 底座外部的螺杆，所述螺杆設有與所述套筒的內螺紋相配合的外螺紋。
專利摘要本實用新型涉及一種稜鏡及具有該稜鏡的雷射打點儀，包括全透射底面、與所述底面平行的頂面和與所述底面垂直的全透射側面，所述底面為入射面，還包括一與所述底面成45°角的半透射半反射面，所述半透射半反射面將所述頂面分為兩部分，其中接收所述半透射半反射面透射過來的雷射的部分為全反射面，另一部分為全透射面。本實用新型的稜鏡及具有該稜鏡的雷射打點儀克服現有的雷射打點儀光束校準複雜、成本高的缺點，提供一種光束校準簡便、成本低的稜鏡及雷射打點儀。
文檔編號G02B5/04GK201897639SQ20102062288
公開日2011年7月13日 申請日期2010年11月23日 優先權日2010年11月23日
發明者任春香, 芮如剛, 陳小煒 申請人:上海諾司緯光電儀器有限公司