專利名稱：一種同源分光光學(xué)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于激光投線技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種同源分光光學(xué)裝置。
背景技術(shù)：
激光投線儀是目前在建筑、裝飾及各類工程安裝行業(yè)廣泛使用的一種激光儀器， 其功能主要是利用線束激光對(duì)三維空間進(jìn)行水平和垂直定位、標(biāo)識(shí)。目前的激光投線儀通常由八只激光模組組成，其激光模組是用柱面透鏡將激光束改變成扇面分布，投射為線狀激光。用四只激光模組在水平空間對(duì)接為一個(gè)360°的投射激光線。另外四只激光模組分為兩組，每組用兩只激光模組在垂直空間對(duì)接為一個(gè)小于360° 的投射激光線。兩組所形成的激光面相互垂直，從而達(dá)到在三維空間利用激光線進(jìn)行投線標(biāo)識(shí)的功能。這一三維投線功能可以用三個(gè)錐面反射鏡來實(shí)現(xiàn)，所以，錐鏡反式激光投線儀所使用的激光模組由八只減少到三只，不僅簡(jiǎn)化了結(jié)構(gòu)，而且降低了成本。利用錐面反射鏡達(dá)到360°投射激光線技術(shù)的這種錐鏡反式激光投線儀，其關(guān)鍵是要在三維方向上形成三束激光，其光軸相互垂直。其光軸相互垂直的垂直度精度越高，對(duì)投線精度是一個(gè)基礎(chǔ)保證。在實(shí)際產(chǎn)品應(yīng)用中，用三只激光模組作光源來達(dá)到三維方向上形成高精度的三束光軸相互垂直的激光，其缺點(diǎn)一是調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，儀器體積較大， 二是機(jī)械調(diào)節(jié)難以保證其高精度，不利于產(chǎn)業(yè)化的實(shí)現(xiàn)。比較理想的是通過光學(xué)分光的方法，將激光光束分解為光軸相互垂直的三維方向的三束激光。通過光學(xué)加工保證其垂直精度，不僅可以將三只激光模組降為一只激光模組作光源，進(jìn)一步降低成本，而且簡(jiǎn)化調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)，縮小儀器體積，進(jìn)一步推進(jìn)錐鏡反射式激光投線儀達(dá)到產(chǎn)業(yè)化。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是提供一種同源分光光學(xué)裝置，以解決現(xiàn)有的錐鏡反射式激光投線儀用三只激光模組作光源來達(dá)到三維方向上形成高精度的三束光軸相互垂直的激光所存在的調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，儀器體積較大，機(jī)械調(diào)節(jié)難以保證其高精度，不利于產(chǎn)業(yè)化的實(shí)現(xiàn)的問題。為達(dá)上述目的，本實(shí)用新型提供了一種同源分光光學(xué)裝置，包括設(shè)置在入射光光路上的立方棱鏡、設(shè)置在該立方棱鏡的第一透射光光路上的分光鏡和設(shè)置在該分光鏡的第二反射光光路上的反射鏡，該第二反射光經(jīng)該反射鏡反射后形成第三反射光，該第三反射光光路沿所述立方棱鏡的第一反射光光路與所述第一透射光光路的交點(diǎn)延伸。上述立方棱鏡由第一直角等腰棱鏡和第二直角等腰棱鏡膠合而成，所述第一直角等腰棱鏡的下直角面設(shè)置于入射光光路上，該第一直角等腰棱鏡的斜面上設(shè)置有半透半反的分光鍍膜，所述入射光經(jīng)該下直角面入射到該斜面上，由分光鍍膜分成所述第一反射光及透過該斜面的所述第一透射光；所述第一反射光經(jīng)該第一直角等腰棱鏡的側(cè)直角面射出ο上述分光鏡包括透射面以及反射面；所述第一透射光入射到該反射面后一部分被反射形成所述第二反射光入射到所述反射鏡上，另一部分穿過該反射面經(jīng)所述透射面射出形成第二透射光，且該第二透射光沿所述第一透射光光路射出。上述反射鏡是異型側(cè)直角楔鏡或側(cè)直角棱鏡，且該側(cè)直角棱鏡包括長(zhǎng)直角面，該長(zhǎng)直角面上設(shè)置有全反射膜，該長(zhǎng)直角面設(shè)置于所述第二反射光的光路上；該第二反射光經(jīng)該長(zhǎng)直角面全反射后形成所述第三反射光；所述第一等腰棱鏡的斜面設(shè)置于該第三反射光的光路上。上述分光鏡的反射面和所述側(cè)直角楔鏡的長(zhǎng)直角面的空間位置應(yīng)當(dāng)使所述第二反射光不與所述第一直角等腰棱鏡的斜面相干涉。上述入射光是光學(xué)準(zhǔn)直激光。上述準(zhǔn)直激光是半導(dǎo)體、氦氖或(X)2激光。上述直角等腰棱鏡、分光鏡及側(cè)直角楔鏡是用光學(xué)玻璃或光學(xué)塑料制成的。上述第一反射光、第一透射光和第三反射光通過三維坐標(biāo)原點(diǎn)，分別沿Y軸、Z軸、 X軸方向輸出。本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)是一束準(zhǔn)直激光通過兩次分光可形成三維方向的三束準(zhǔn)直激光，并通過光學(xué)加工保證其分光精度，不僅有利于批量化生產(chǎn)，而且為錐鏡反射式激光投線儀產(chǎn)業(yè)化提供了基礎(chǔ)。

現(xiàn)結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型做詳細(xì)說明圖1是本實(shí)用新型提供的同源分光光學(xué)裝置的光路示意圖。圖2是本實(shí)用新型提供的同源分光光學(xué)裝置的各光學(xué)元件的位置示意圖。圖3是立方棱鏡的結(jié)構(gòu)示意圖。圖中1、輸入激光；2、第一反射光；3、第一透射光；4、反射光；5 ；第三反射光；6、 第二反射光；7、第二透射光；8、9，分光鍍膜面；10，全反光面；11、光軸交點(diǎn)；12、第一等腰直角棱鏡；13、下直角面；14、斜面；15、分光鏡；16、立方棱鏡；17、反射鏡；18、長(zhǎng)直角面；19、 第二等腰棱鏡；20，側(cè)直角面。
具體實(shí)施方式
實(shí)施例1 所提供的同源分光光學(xué)裝置，如圖2所示，包括設(shè)置在入射光光路上的立方棱鏡 16、設(shè)置在該立方棱鏡16的第一透射光光路上的分光鏡15和設(shè)置在該分光鏡15的第二反射光光路上的反射鏡17，該第二反射光經(jīng)該反射鏡17反射后形成第三反射光，該第三反射光光路沿立方棱鏡16的第一反射光光路與第一透射光光路的交點(diǎn)延伸。當(dāng)然，其中的立方棱鏡16也可以由現(xiàn)有技術(shù)中可以實(shí)現(xiàn)分光和透光的其他光學(xué)元器件所替代，本例中只是選擇了立方棱鏡16作為分光和透光鏡。實(shí)施例2 在實(shí)施例1的基礎(chǔ)，當(dāng)立方棱鏡16由兩個(gè)等腰直角棱鏡膠合而成時(shí)，本實(shí)施例所提供的同源分光光學(xué)裝置的具體實(shí)現(xiàn)請(qǐng)參見圖1和圖2，輸入激光1沿Z軸方向輸入，入射到立方棱鏡16的第一等腰直角棱鏡12的下直角面13 (見圖3)，再通過該第一等腰直角棱鏡12的斜面14 (其上鍍有半透半反的分光鍍膜面8)，分出第一反射光2沿Y軸方向輸出， 該第一反射光2的能量約占輸入激光1的總能量的1/3 ；分光鍍膜面8的另一束光即第一透射光3繼續(xù)沿Z軸方向輸出，其能量約占輸入激光1的總能量約2/3。第一等腰直角棱鏡 12的斜面設(shè)置于該第三反射光的光路上經(jīng)分光鍍膜面8的第一透射光3通過分光鏡15上的分光鍍膜面9，分出第二反射光6和第二透射光7，各占第一透射光3光能量的1/2左右。第二透射光7沿Z軸方向輸出；第二反射光6通過反射鏡17的全反光面10產(chǎn)生第三反射光5，第三反射光5輸出通過分光鍍膜面8的第一反射光2和第一透射光3光軸交點(diǎn)11，且沿X軸方向輸出。其中第三反射光6不與分光鍍膜面8相干涉；光軸交點(diǎn)11是三維輸出光Y軸第一反射光2 (或-Y軸反射光4，該反射光4由分光鍍膜面8旋轉(zhuǎn)90°，反射入射激光1所致)、 X軸的第三反射光5、Z軸上的第二透射光7的三維坐標(biāo)原點(diǎn)0。如此，變實(shí)現(xiàn)了一束準(zhǔn)直激光通過兩次分光形成三維方向的三束準(zhǔn)直激光，并通過光學(xué)加工保證其分光精度，不僅有利于批量化生產(chǎn)，而且為錐鏡反射式激光投線儀產(chǎn)業(yè)化提供了基礎(chǔ)。該同源分光光學(xué)裝置的組成結(jié)構(gòu)，由圖2清晰可見，包括設(shè)置在入射光(圖1所示的輸入激光1)光路上的立方棱鏡16、設(shè)置在該立方棱鏡16的第一透射光3光路上的分光鏡15和設(shè)置在該分光鏡15的第二反射光6的光路上的反射鏡17，該第二反射光6經(jīng)該反射鏡17反射后形成第三反射光5，該第三反射光5的光路沿第一反射光2的光路與第一透射光3的光路的交點(diǎn)0延伸。立方棱鏡16由第一直角等腰棱鏡12和第二直角等腰棱鏡19膠合而成，第一直角等腰棱鏡12的下直角面13設(shè)置于入射光光路即入射激光1的光路上，該第一直角等腰棱鏡12的斜面14上設(shè)置有半透半反的分光鍍膜(面)8，所述入射光經(jīng)該下直角面13入射到該斜面14上，由分光鍍膜(面)8分成所述第一反射光2及透過該斜面的第一透射光3 ；第一反射光2經(jīng)該第一直角等腰棱鏡12的側(cè)直角面20射出。更細(xì)致地講，分光鏡15包括透射面以及反射面；第一透射光3入射到該反射面后一部分被反射形成第二反射光6入射到反射鏡17上，另一部分穿過該反射面經(jīng)透射面射出形成第二透射光7，且該第二透射光7沿第一透射光3光路射出。而反射鏡17是異型側(cè)直角楔鏡或側(cè)直角棱鏡，且該側(cè)直角棱鏡包括長(zhǎng)直角面18，該長(zhǎng)直角面18上設(shè)置有全反射膜，其設(shè)置于第二反射光6的光路上；該第二反射光6經(jīng)該長(zhǎng)直角面18全反射后形成第三反射光5。分光鏡15的反射面即圖1中的分光鍍膜面9和側(cè)直角楔鏡即反射鏡17的長(zhǎng)直角面18的空間位置應(yīng)當(dāng)使第二反射光6不與第一直角等腰棱鏡12的斜面14相干涉，例如當(dāng)立方棱鏡16的邊長(zhǎng)為6mm的時(shí)候，分光鏡15和立方棱鏡16的垂直軸線的最小夾角為33. 4 度，此時(shí)反射的光在經(jīng)過反射鏡17才能將光垂直射入立方棱鏡16的膠合面8即第一等腰直角棱鏡12的斜面14上。輸入激光1是光學(xué)準(zhǔn)直激光，即半導(dǎo)體、氦氖或C02激光，其波長(zhǎng)為200 780nm 可見激光或780nm以上的紅外激光。直角等腰棱鏡、分光鏡及側(cè)直角楔鏡是用光學(xué)玻璃或光學(xué)塑料制成的。值得注意的是，本實(shí)用新型所提供的立方棱鏡16也可以是現(xiàn)有技術(shù)中同樣可以實(shí)現(xiàn)分光效果的其他形式的光學(xué)元器件。更為值得注意的是凡是通過現(xiàn)有技術(shù)手段均能達(dá)到與本實(shí)施例所提供的光學(xué)系統(tǒng)的同樣功能的相同或相似系統(tǒng)，均應(yīng)在本實(shí)施例的覆蓋范圍之內(nèi)，屬于本專利申請(qǐng)的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求1.一種同源分光光學(xué)裝置，其特征在于包括設(shè)置在入射光光路上的立方棱鏡、設(shè)置在該立方棱鏡的第一透射光光路上的分光鏡和設(shè)置在該分光鏡的第二反射光光路上的反射鏡，該第二反射光經(jīng)該反射鏡反射后形成第三反射光，該第三反射光光路沿所述立方棱鏡的第一反射光光路與所述第一透射光光路的交點(diǎn)延伸。
2.如權(quán)利要求1所述的同源分光光學(xué)裝置，其特征在于所述立方棱鏡由第一直角等腰棱鏡和第二直角等腰棱鏡膠合而成，所述第一直角等腰棱鏡的下直角面設(shè)置于入射光光路上，該第一直角等腰棱鏡的斜面上設(shè)置有半透半反的分光鍍膜，所述入射光經(jīng)該下直角面入射到該斜面上，由分光鍍膜分成所述第一反射光及透過該斜面的所述第一透射光；所述第一反射光經(jīng)該第一直角等腰棱鏡的側(cè)直角面射出。
3.如權(quán)利要求1或2所述的同源分光光學(xué)裝置，其特征在于所述分光鏡包括透射面以及反射面；所述第一透射光入射到該反射面后一部分被反射形成所述第二反射光入射到所述反射鏡上，另一部分穿過該反射面經(jīng)所述透射面射出形成第二透射光，且該第二透射光沿所述第一透射光光路射出。
4.如權(quán)利要求3所述的同源分光光學(xué)裝置，其特征在于所述反射鏡是異型側(cè)直角楔鏡或側(cè)直角棱鏡，且該側(cè)直角棱鏡包括長(zhǎng)直角面，該長(zhǎng)直角面上設(shè)置有全反射膜，該長(zhǎng)直角面設(shè)置于所述第二反射光的光路上；該第二反射光經(jīng)該長(zhǎng)直角面全反射后形成所述第三反射光；所述第一等腰棱鏡的斜面設(shè)置于該第三反射光的光路上。
5.如權(quán)利要求4所述的同源分光光學(xué)裝置，其特征在于所述分光鏡的反射面和所述側(cè)直角楔鏡的長(zhǎng)直角面的空間位置應(yīng)當(dāng)使所述第二反射光不與所述第一直角等腰棱鏡的斜面相干涉。
6.如權(quán)利要求5所述的同源分光光學(xué)裝置，其特征在于所述入射光是光學(xué)準(zhǔn)直激光。
7.如權(quán)利要求6所述的同源分光光學(xué)裝置，其特征在于所述準(zhǔn)直激光是半導(dǎo)體、氦氖或CO2激光。
8.如權(quán)利要求7所述的同源分光光學(xué)裝置，其特征在于所述直角等腰棱鏡、分光鏡及側(cè)直角楔鏡是用光學(xué)玻璃或光學(xué)塑料制成的。
9.如權(quán)利要求8所述的同源分光光學(xué)裝置，其特征在于所述第一反射光、第一透射光和第三反射光通過三維坐標(biāo)原點(diǎn)，分別沿Y軸、Z軸、X軸方向輸出。
專利摘要本實(shí)用新型提供了一種同源分光光學(xué)裝置，包括設(shè)置在入射光光路上的立方棱鏡、設(shè)置在該立方棱鏡的第一透射光光路上的分光鏡和設(shè)置在該分光鏡的第二反射光光路上的反射鏡，該第二反射光經(jīng)該反射鏡反射后形成第三反射光，該第三反射光光路沿立方棱鏡的第一反射光光路與第一透射光光路的交點(diǎn)延伸。該光學(xué)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了一束準(zhǔn)直激光通過兩次分光可形成三維方向的三束準(zhǔn)直激光，并通過光學(xué)加工保證其分光精度，不僅有利于批量化生產(chǎn)，而且為錐鏡反射式激光投線儀產(chǎn)業(yè)化提供了基礎(chǔ)。
文檔編號(hào)G02B27/10GK202267783SQ201120423030
公開日2012年6月6日 申請(qǐng)日期2011年10月31日 優(yōu)先權(quán)日2011年10月31日
發(fā)明者孫建華, 趙耀峰 申請(qǐng)人:西安華科光電有限公司