专利名称：水平仪的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种水平仪，尤其是关于一种可进行圆周标示的水平仪。
背景技术：
目前，人们在施工过程中，特别是在内外墙装修过程中，在不同墙上很难确定同一水平面，只有采用尺量的方法，粗略地在墙上画出水平线，这种方法不但速度慢，且不精确，使施工品质得不到保证，或者利用细长水管中的液体等压关系，在不同墙上得到等高的同一水平面标记，但该方法难以应用于大型的工作基地上，为此人们发明水平仪用以标示水平基准线。
现有技术水平仪标示水平基准线的方式主要有直接出射式和旋光式两种。其中直接出射式是采用柱状镜将激光束在水平方向上散射到较大的角度形成一字光出射，并使其照射在所需标示的物体表面。此种方式的最大缺点在于经过柱状镜后出射光束水平方向角度有限，即出射的一字光长度有限，对于特殊情况下，需对待测物进行较长水平基准线标示，或需360度全周标示时，则需多次标示或将由多组镜组组合起来实现，上述两种方式或有不易操作或有组合结构繁杂的缺点。另一种旋光方式将呈点状的激光光斑高速旋转形成水平扇面，利用人们视觉暂留的特点，此光点即可在垂直旋转面的远处形成一个直线光斑，达到标示目的。此方式的缺点在于机构件的旋转会使系统产生震动，影响到系统的精度，且旋转时需动力，将使仪器的制造成本提高，体积变大。
发明内容为了克服现有技术采用旋转点状光斑的水平仪成本高且体积大的缺陷，本发明提供一种成本低、结构简单且体积小的可圆周标示水平仪。
本发明解决技术问题所采用的技术方案是提供一种水平仪，该水平仪包括光源及圆锥反射体，该圆锥反射体表面为反射表面，用于反射来自光源的光束，使反射后光束呈圆周辐射光束平面，其中，该光源临近该圆锥反射体的顶点设置，且置于该圆锥反射体的中心轴线上。
与现有技术相比，本发明具有以下优点因本发明水平仪采用圆锥反射体，当该光源发出的光束射至该圆锥反射体时，光束被反射呈圆周辐射，形成水平圆周面，该水平仪无需旋转即可达成圆周标示，不但可减少组件、简化结构且避免的光能量损耗，因此该水平仪具有低成本、结构简单且体积小的功效。
图1是本发明水平仪的光学系统示意图。
图2是本发明X平面部分光路示意图。
图3是本发明Y平面部分光路示意图。
图4是本发明水平仪的立体结构示意图。
具体实施方式如图1所示，本发明水平仪100包括半导体激光装置10、非球面柱状镜20、非球面镜30及圆锥反射体40。
该非球面柱状镜20大体呈柱状，采用玻璃制成，亦可采用其它透光材料制成，其包括二光学端面，即第一光入射面21与第一光出射面22，其中该第一光入射面21及该第一光出射面22为凸状非球面，非球面柱状镜20可将一光束在特定方向产生扩散及汇聚作用，用以产生截面形状为圆形的光束。
该非球面镜30也具有两光学端面，即第二光入射面31与第二光出射面32，且该二端面均为凸状非球面。该非球面镜30的开口率较非球面柱状镜20的开口率大。
该圆锥反射体40呈圆锥状，圆锥表面41具有良好的反射能力，可镀金属反射膜，顶角呈90度，该圆锥反射体40的最大直径不小于光在非球面镜30产生的投影区直径，以完全接受来自非球面镜30的光束。
如图4所示，该半导体激光装置10、非球面柱状镜20、非球面镜30及圆锥反射体40依次呈线性排列，且上述组件位于同一中心轴上，即半导体激光装置10临近该非球面柱状镜20的第一入射面21设置，该非球面镜30的第二入射面31临近该非球面柱状镜20的第一出射面22设置，该圆锥反射体40的顶点临近非球面镜30的第二光出射面32。
如图2及图3所示，工作时，该半导体激光装置10所发射的光束射至非球面柱状镜20的第一光入射面21，由于半导体激光装置10本身的原因，所出射的激光束于互相垂直的X平面方向与Y平面方向上扩散程度不同，则光束截面呈非圆形，可藉由该非球面柱状镜20的第一光入射面21及第二光出射面22的特殊形状，对Y方向上光束分别产生扩散或汇聚作用，以将光束截面形状矫正为圆形。如图所示，由半导体激光装置10出射的光束于Y平面方向扩散角度小，则藉由非球面柱状镜20之第一光入射面21对该方向上光束加以扩散。当激光束通过该非球面柱状镜20，且照射于该非球面镜30时，激光束之截面呈圆形。该仍呈扩散状的光束透射至非球面镜30的光入射面31上，再藉由非球面镜30的汇聚作用使入射的光束转变为平行光束出射。该平行出射的光束射至圆锥反射体40的圆锥表面41，其相对于圆锥表面41的入射角度为45度，根据反射定律，该入射光束以相对于圆锥表面41呈45度的反射角度出射，又该圆锥反射体40的顶角为90度，此时若该水平仪100与地面垂直设置，则由圆锥反射体40反射后的光束以与地面平行的状态向四周辐射，即为具有一定厚度的光束面，以此达成该水平仪100标示水平面的目的。
当然，只要保证该圆锥反射体40的圆锥表面41为一与中心轴线呈45度倾斜设置，且与光束方向相对的尺寸相当的环形反射面即可，可通过控制该反射面的大小从而控制最终出射的光束面的厚度，使标示精度更高。
另外，本发明水平仪的还可采用其它光源，且当采用其它可出射光束截面呈圆形的激光装置或其它光源装置时，则无需上述实施方式中的非球面柱状镜20而直接采用非球面镜30将呈扩散状的光束转变为平行光束，再利用圆锥反射体40将平行光束反射形成全周辐射状平行光束平面；而对于出射光束本身的汇聚性较好的光源，则可直接利用圆锥反射体40达成圆周标示的目的。
本发明水平仪利用圆锥反射体将光束反射形成圆周辐射光束平面，该水平仪无需旋转即可达成圆周标示，不但可减少组件、简化结构且避免的光能量损耗，因此该水平仪具有低成本、结构简单且体积小的功效。
权利要求
1.一种水平仪，包括光源，其特征在于该水平仪还包括用于反射来自光源光束的圆锥反射体，其圆锥表面的一定区域具有良好的反射能力，可使反射后光束呈圆周辐射光束平面。
2.如权利要求1所述的水平仪，其特征在于该圆锥反射体表面具有反射膜。
3.如权利要求1或2中任一项所述的水平仪，其特征在于该圆锥反射体顶角为90度。
4.如权利要求1所述的水平仪，其特征在于该光源临近该圆锥反射体的顶点设置，且置于该圆锥反射体的中心轴线上。
5.一种水平仪，其包括一光源，其特征在于该水平仪还包括一环形反射体，其反射面与光源所发出光束的中心轴线呈45度倾斜设置，该反射体用于反射来自光源的光束，使反射后光束呈圆周辐射光束平面，其中，该光源与该反射体的反射面相对设置。
6.如权利要求5所述的水平仪，其特征在于该反射体表面具有反射膜。
7.如权利要求5所述的水平仪，其特征在于该光源为激光装置。
8.如权利要求7所述的水平仪，其特征在于该光源为半导体激光装置。
9.如权利要求8所述的水平仪，其特征在于该水平仪进一步包括非球面柱状镜，用以矫正该半导体激光装置所发射光束，使其截面呈圆形。
10.一种水平仪，具有光源，其特征在于具有与光源的出射光轴呈特定角度设置的反射体，其表面为反射面，且该反射体用于反射来自光源之光束，使反射后光束散射至水平平面上，
11.如权利要求10所述的水平仪，其特征在于该反射体是一个圆锥体且表面具有反射膜。
12.如权利要求11所述的水平仪，其特征在于该圆锥反射体顶角为90度。
13.如权利要求10所述的水平仪，其特征在于该光源为激光光源。
14.如权利要求13所述的水平仪，其特征在于该水平仪在光源与反射体之间设有非球面镜，用来将光源出射的光束修正为平行光束。
15.如权利要求14所述的水平仪，其特征在于该水平仪在非球面镜与光源之间进一步设有非球面柱状镜，用来将光源的出射光束截面修正为近于圆形。
全文摘要
本发明是关于一种水平仪，该水平仪包括光源及圆锥反射体，该圆锥反射体表面为反射表面，用于反射来自光源的光束，使反射后光束呈圆周辐射光束平面，其中，该光源临近该圆锥反射体顶点设置，且置于该圆锥反射体中心轴线上。
文档编号G01C5/02GK1657875SQ20041000559
公开日2005年8月24日 申请日期2004年2月18日 优先权日2004年2月18日
发明者陈建任, 方志宏 申请人:亚洲光学股份有限公司