專利名稱：一種棱鏡及具有該棱鏡的產(chǎn)生多束激光的儀器的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種棱鏡及具有該棱鏡的產(chǎn)生多束激光的儀器。
背景技術：
在建筑、園藝等行業(yè)中工程的進行不能缺少參照線，建立參照線常用的傳統(tǒng)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(guī)模的增大，這些傳統(tǒng)的工具由 于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采用產(chǎn)生多束激 光的儀器，現(xiàn)有的產(chǎn)生多束激光的儀器多采用多個激光源產(chǎn)生多個激光束，為了保證坐標 系的精確需要對多個光源的激光束進行校準，另外采用多個激光源成本也較高。美國專利文獻US61M319、US6542304和US6563646分別公開了一種棱鏡，三篇文 獻中的棱鏡均采用全透射和全反射的原理使同一光源產(chǎn)生多束光，其中方向相反的兩束光 束分別經(jīng)相對設置的兩個反射面反射得到。這種棱鏡使得激光束的校準更簡便同時也降低 了成本。但是由于反射面不可避免存在加工誤差，兩個反射面反射得到兩束光束之間的共 線性比較差。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明解決的技術問題在于克服現(xiàn)有的產(chǎn)生多束激光的儀器光束共線性差的缺 點，提供一種提高光束共線性的棱鏡。本發(fā)明進一步提供一種具有上述棱鏡的產(chǎn)生多束激光的儀器。本發(fā)明的棱鏡，一種棱鏡，用于將入射激光轉換為多束激光，包括頂面、底面和側 面，所述頂面為入射面，所述頂面包括與入射激光成45°夾角的半透射半反射面，所述底面 垂直于所述入射激光，所述底面接收所述半透射半反射面的透射激光的部分為全反射面， 所述側面包括平行于所述入射激光并與所述半透射半反射面相對設置的全透射面。作為優(yōu)選，所述頂面還包括與所述入射激光垂直的全透射面，所述底面接收所述 頂面的全透射面的透射激光的部分亦為全透射面。作為優(yōu)選，所述頂面的半透射半反射面為兩個并相互垂直，所述側面的全透射面 亦為兩個。作為優(yōu)選，所述頂面還包括與入射激光成45°夾角并與所述半透射半反射面垂直 的全反射面。作為進一步的優(yōu)選，所述頂面的全反射面為兩個并相對設置。本發(fā)明的產(chǎn)生多束激光的儀器，具有產(chǎn)生激光的激光器、將激光器產(chǎn)生的發(fā)散光 束聚焦為平行光束的聚焦透鏡及將一束光分為多束光束的棱鏡，所述棱鏡為如上所述的棱鏡。作為優(yōu)選，所述激光器固定于激光器底座上，所述聚焦透鏡固定于透鏡底座上，所 述聚焦透鏡的軸心與所述激光器同軸。作為進一步的優(yōu)選，所述激光器底座與所述透鏡底座之間設有距離調(diào)節(jié)裝置。
作為進一步的優(yōu)選，所述激光器底座為帶有內(nèi)螺紋的套筒。作為進一步的優(yōu)選，距離調(diào)節(jié)裝置為固定于所述透鏡底座外部的螺桿，所述螺桿 設有與所述內(nèi)螺紋相配合的外螺紋。本發(fā)明所述的棱鏡和具有該棱鏡的產(chǎn)生多束激光的儀器和現(xiàn)有技術相比，具有以 下有益效果(1)采用一個半反射半透射面與全反射面相配合，得到的兩束光束均是通過同一 半透射半反射面進行反射，因此可防止鏡面的加工誤差導致光束之間的共線性差，提高光 束的共線性。(2)采用兩個半透射半反射面、兩個全透射側面和一個全反射底面即可得到五束 光束，保證了方向相反的光束的共線性，并且結構簡單。(3)采用兩個相對設置的全反射面，一個半透射半反射面，一個全透射側面和一個 全反射底面即可得到五束光束，保證了方向相反的光束的共線性，并且結構簡單。


圖1為本發(fā)明第一實施例的棱鏡的一個角度的立體結構示意圖；圖2為本發(fā)明第一實施例的棱鏡的另一個角度的立體結構示意圖；圖3為本發(fā)明第一實施例中帶有全透射面的棱鏡的一個角度的立體結構示意圖；圖4為本發(fā)明第一實施例中帶有全透射面的棱鏡的另一個角度的立體結構示意 圖；圖5為本發(fā)明第二實施例的棱鏡的一個角度的立體結構示意圖；圖6為本發(fā)明第二實施例的棱鏡的另一個角度的立體結構示意圖；圖7為本發(fā)明第二實施例中帶有全透射面的棱鏡的一個角度的立體結構示意圖；圖8為本發(fā)明第二實施例中帶有全透射面的棱鏡的另一個角度的立體結構示意 圖；圖9為具有第二實施例中棱鏡的產(chǎn)生多束激光的儀器的立體結構示意圖；圖10為本發(fā)明的激光器、聚焦透鏡和距離調(diào)節(jié)裝置的立體結構示意圖。
具體實施例方式圖1和圖2所示為本發(fā)明中的棱鏡的第一實施例，包括頂面、底面和側面，所述頂 面為入射面，在本實施例中所述頂面包括兩個相互垂直的半透射半反射面S2，S4，半透射半 反射面S2，S4與入射激光(圖中未示出)成45°夾角，所述底面S6垂直于所述入射激光并 與所述半透射半反射面S2，S4成45°夾角相交，所述底面S6為全反射面。還包括與所述底 面S6垂直的全透射側面S3，S5，所述入射激光的邊緣部分面平行于所述全透射側面S3，S5 并沿所述全透射側面S3，S5外側照射，所述全透射側面S3，S5與所述半透射半反射面S2， S4相對設置，每個所述全透射側面與相對設置的所述半透射半反射面之間的夾角為45°。所述入射激光沿所述全透射側面S3，S5射出形成光束Li，入射激光照在所述半透 射半反射面S2，S4上，部分激光被反射，自所述半透射半反射面S2反射形成的光束L2與自 所述半透射半反射面S4反射形成的光束L4相互垂直。照射在所述半透射半反射面S2，S4 上的部分激光透射至所述底面S6上，被所述底面S6反射回至所述半透射半反射面S2，S4，經(jīng)半透射半反射面S4再次反射的光束經(jīng)過全透射側面S5透射形成L5，經(jīng)半透射半反射面 S2再次反射的光束經(jīng)過全透射側面S3透射形成L3。由于L2和L3都是通過所述半透射半 反射面S2形成，具有較高的共線性。同理，L4和L5都是通過所述半透射半反射面S4形成， 因此也具有較高的共線性。在本實施例中，棱鏡的各個面可采用玻璃或其他透光材料來加工。在第一實施例中，所述頂面還可包括與所述入射激光垂直的頂面全透射面Si，如 圖3和圖4所示，所述頂面全透射面Sl位于所述頂面的中部，所述底面由全反射面S6a和 底面全透射面S6b組成，所述底面全透射面S6b與所述頂面全透射面Sl的位置相對應，即 所述底面全透射面S6b接收所述頂面全透射面Sl的透射激光。中間區(qū)域的所述入射激光 經(jīng)所述頂面全透射面Sl和所述底面全透射面S6b透射出來，形成與光束L2、L3、L4、L5相 垂直的光束Ll (Li、L2、L3、L4和L5在圖3和圖4中未示出)。同時，入射激光的邊緣部分 面沿所述全透射側面S3射出的光束與光束Ll平行，加強了 Ll的強度。在本實施例中，采 用兩個半透射半反射面S2，S4、兩個全透射側面S3，S5和一個全反射底面S6即可得到五束 光束，保證了方向相反的光束的共線性，校準簡便且成本低。圖5和圖6所示為本發(fā)明中的棱鏡的第二實施例，包括頂面、底面S6'和側面， 所述底面S6 ‘垂直于所述入射激光，所述頂面包括兩個相對設置并相互垂直的全反射面 S2'、S3'和一個半透射半反射面S4'，兩個所述全反射面S2' , S3'均與所述半透射半 反射面S4'垂直，并且所述全反射面S2' ,S3'和所述半透射半反射面S4'均與所述入射 激光和所述底面S6'分別成45°夾角，所述底面S6'為全反射面。所述側面包括一個全透 射側面S5'，所述全透射側面S5'與所述入射激光平行，所述底面S6'為全反射面。入射 激光的邊緣沿所述全透射側面S5'直接射出，形成光束Ll'。所述入射激光照射在所述頂 面的全反射面S2' , S3'上并被反射分別形成L2'和L3'。所述入射激光照射在所述半 透射半反射面S4'上，部分激光被反射形成L4'。部分激光透射至所述底面S6'，被所述 底面S6'反射回至所述半透射半反射面S4'，并被所述半透射半反射面S4'反射至所述 全透射側面S5'并經(jīng)所述全透射側面S5'透射而出，形成光束L5'。由于L4'與L5'均 是通過半透射半反射面S4'形成的，因此具有較高的共線性。在第二實施例中，所述頂面還可包括與所述入射激光垂直的頂面全透射面Sl'， 如圖7和圖8所示，所述頂面全透射面Sl'位于所述頂面的中部。所述底面由底面全反射 面S6a'和底面全透射面S6b'組成，所述底面全透射面S6b'與所述頂面全透射面Sl'的 位置相對應，即所述底面全透射面S6b'接收所述頂面全透射面Sl'的透射激光。中間區(qū) 域的所述入射激光經(jīng)所述頂面全透射面Sl'和所述底面全透射面S6b'透射出來，形成與 光束L2'、L3'、L4'、L5'相垂直的光束Ll' (Li'、L2'、L3'、L4'和L5'在圖7和圖 8中未示出)。同時，入射激光的邊緣部分沿所述全透射側面S5'射出的光束與光束Ll' 平行，加強了光束Ll'的強度。本實施例采用了兩個相對設置的全反射面S2'、S3'，一個 半透射半反射面S4'，一個全透射側面S5'和一個全反射底面S6b'即可得到五束光束， 保證了方向相反的光束的共線性，校準簡便且成本低。圖9所示為本發(fā)明中產(chǎn)生多束激光的儀器的實施例，具有產(chǎn)生激光的激光器1、將 激光器1產(chǎn)生的發(fā)散光束聚焦為平行光束7的聚焦透鏡2及將一束光分為多束相互垂直光 束的棱鏡3。所述棱鏡3可以采用上述棱鏡中的任何一種。如圖10所示，所述激光器1固定于激光器底座4上，所述聚焦透鏡2固定于透鏡底座5上，所述聚焦透鏡2的軸心與所述 激光器1同軸。所述激光器底座4與所述透鏡底座5之間設有距離調(diào)節(jié)裝置。優(yōu)選的，所 述激光器底座4為帶有內(nèi)螺紋的套筒。距離調(diào)節(jié)裝置為固定于所述透鏡底座外部的螺桿6， 所述螺桿6設有與所述內(nèi)螺紋相配合的外螺紋。旋轉激光器底座4或者透鏡底座5即可調(diào) 節(jié)所述激光器底座4和透鏡底座5之間的距離。由于本實施例中所述的產(chǎn)生多束激光的儀 器包括第一實施例或第二實施例中的棱鏡3，因此產(chǎn)生的方向相反的光束共線性高，校準簡 便且成本低。 以上實施例僅為本發(fā)明的示例性實施例，不用于限制本發(fā)明，本發(fā)明的保護范圍 由權利要求書限定。本領域技術人員可以在本發(fā)明的實質(zhì)和保護范圍內(nèi)，對本發(fā)明做出各 種修改或等同替換，這種修改或等同替換也應視為落在本發(fā)明的保護范圍內(nèi)。
權利要求
1.一種棱鏡，用于將入射激光轉換為多束激光，包括頂面、底面和側面，所述頂面為入 射面，其特征在于所述頂面包括與入射激光成45°夾角的半透射半反射面，所述底面垂 直于所述入射激光，所述底面接收所述半透射半反射面的透射激光的部分為全反射面，所 述側面包括平行于所述入射激光并與所述半透射半反射面相對設置的全透射面。
2.根據(jù)權利要求1所述的棱鏡，其特征在于所述頂面還包括與所述入射激光垂直的 全透射面，所述底面接收所述頂面的全透射面的透射激光的部分亦為全透射面。
3.根據(jù)權利要求1或2所述的棱鏡，其特征在于所述頂面的半透射半反射面為兩個 并相互垂直，所述側面的全透射面亦為兩個。
4.根據(jù)權利要求1或2所述的棱鏡，其特征在于所述頂面還包括與入射激光成45° 夾角并與所述半透射半反射面垂直的全反射面。
5.根據(jù)權利要求4所述的棱鏡，其特征在于所述頂面的全反射面為兩個并相對設置。
6.一種產(chǎn)生多束激光的儀器，具有產(chǎn)生激光的激光器、將激光器產(chǎn)生的發(fā)散光束聚焦 為平行光束的聚焦透鏡及將一束光分為多束光束的棱鏡，其特征在于所述棱鏡為權利要 求1-5中任一項所述的棱鏡。
7.根據(jù)權利要求6所述的產(chǎn)生多束激光的儀器，其特征在于所述激光器固定于激光 器底座上，所述聚焦透鏡固定于透鏡底座上，所述聚焦透鏡的軸心與所述激光器同軸。
8.根據(jù)權利要求7所述的產(chǎn)生多束激光的儀器，其特征在于所述激光器底座與所述 透鏡底座之間設有距離調(diào)節(jié)裝置。
9.根據(jù)權利要求8所述的產(chǎn)生多束激光的儀器，其特征在于所述激光器底座為帶有 內(nèi)螺紋的套筒。
10.根據(jù)權利要求9所述的產(chǎn)生多束激光的儀器，其特征在于距離調(diào)節(jié)裝置為固定于 所述透鏡底座外部的螺桿，所述螺桿設有與所述內(nèi)螺紋相配合的外螺紋。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種棱鏡及具有該棱鏡的產(chǎn)生多束激光的儀器，其中的棱鏡用于將入射激光轉換為多束激光，包括頂面、底面和側面，所述頂面為入射面，所述頂面包括與入射激光成45度夾角的半透射半反射面，所述底面垂直于所述入射激光，所述底面接收所述半透射半反射面的透射激光的部分為全反射面，所述側面包括平行于所述入射激光并與所述半透射半反射面相對設置的全透射面。本發(fā)明的棱鏡及具有該棱鏡的產(chǎn)生多束激光的儀器克服現(xiàn)有的產(chǎn)生多束激光的儀器光束共線性差的缺點。
文檔編號G02B27/10GK102096130SQ201010558498
公開日2011年6月15日 申請日期2010年11月23日 優(yōu)先權日2010年11月23日
發(fā)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