[发明专利]激光束发射器灯塔

说明书

技术领域

本发明涉及用于提供参考激光束的设备，尤其涉及具有改进灯塔(lighthouse)结构的激光束发射器。本发明的灯塔有效地密封了发射器以免受湿气和灰尘的影响。另外，该灯塔是坚固的，同时在发射器的使用期间玻璃板破碎时还便于修理。

背景技术

在许多测量和建筑应用中使用了激光束系统。在授予Rando等人的美国专利No.4,062,634中公开的这种系统中，激光束发射器产生建立参考面的旋转激光束。旋转束扫过的参考面用作整个工作区域如施工工地上的立视参考。并且，该系统利用位于距发射器相当大距离的一个或多个激光束探测器来拦截参考面中的旋转激光束。这些探测器可承载在掘土机上，并由掘土机的操作员使用来确定整个工作区域中各点处的适当高度。

在这种类型的激光束发射器中，通过大体向上投射光束，然后在五棱镜组件中使其变向90度来产生水平旋转参考激光束。五棱镜组件通常使用一对镜子而不是棱镜来产生所需的双重反射，该组件在投射装置中绕着垂直轴线旋转，以使所产生的水平光束旋转，从而限定了参考面。如果需要，光束可在相对于水平面倾斜一定量的平面内旋转，从而产生倾斜参考面。

为使参考激光束发射器适用于各种野外条件下的测量和建筑应用，发射器设有防水壳体，该壳体上部具有透明的灯塔组件，五棱镜组件在灯塔组件之中旋转，并且激光束投射通过该灯塔组件。在’634专利所示的发射器中，灯塔组件包括由高光学性能玻璃制成的四个直立的平透明窗格(pane)，这四个透明窗格在其侧缘表面处连接在一起以形成正方形的横截面。窗格的下边安装在形成于壳体上缘中的槽座内，而窗格的上边安装在形成于壳体顶部中的槽座内。垫圈密封窗格的上边和下边。壳体顶部与壳体上缘之间延伸有四个杆，这四个杆施加足够的压缩力以将这些窗格拉在一起并将窗格锁止在其槽座中。这四个杆从灯塔组件的转角处径向地向外对齐。窗格在转角相接处具有匹配的四十五度倾斜侧边，并由适当的粘合剂如硅酮胶进一步密封。

尽管该灯塔结构功能良好，但是它需要将各玻璃窗格细致地研磨成精确的尺寸，以使形成灯塔的转角连接的侧缘表面成斜角。在将窗格粘接在一起之前，灯塔组件还需要使窗格相对于彼此精确定位。已经使用了几种灯塔结构来克服这些困难。1988年10月11日颁布的美国专利No.4,776,672中示出了一种这样的结构，与’634专利中的结构类似。在’672专利所示的灯塔中，多个透明窗格布置成大致多边形横截面的形状。视窗结构具有由窗格的相对侧缘部分中成对的相邻侧缘部分形成的彼此间隔开的转角。各对中窗格的侧缘部分相对于彼此偏移以形成相应的转角。各对中侧缘部分的形成相应转角的偏移位置只将相邻侧缘部分之一上的内缘暴露于通过视窗结构发射的激光。因此激光通过形成转角的相邻侧缘部分的路径只受窗格在各转角的相邻侧缘部分中相应一个侧缘部分的一个内缘的影响。这减少了将窗格边缘用粘合剂粘合时所需的细致程度，但是仍未解决其坚固性的问题。

于1987年5月5日颁布的美国专利No.4,662,707中示出了另一种灯塔结构。’707专利公开了一种构造成由成型丙烯酸树脂制成的圆柱形灯塔的灯塔。该灯塔没有转角，因此不存在将平坦窗格在转角处连接在一起的这类问题。但是，圆柱形结构的困难是在光束外周处的激光光线在其经过灯塔时折射两次后倾向于从光束中心横向发散。为克服这个困难，在’707的发射器中设有另外的校正透镜，以使大体水平的光束的发散最小。尽管这有效地消除了关于现有灯塔遇到的几个限制，但是它还需要另外的部件(透镜)及由之产生的不精确度。

发明内容

因此，需要一种无需另外的光学部件的改进型灯塔结构。另外，需要一种灯塔坚固、容易构造的灯塔结构。

这些困难通过根据本发明构造的激光发射器和用于这种发射器的灯塔克服。该激光发射器例如通过使激光束绕着大体垂直于该光束的轴线旋转而在参考面内投射激光束。该发射器包括用于至少部分包围激光束源的灯塔。允许激光束通过其射出的灯塔包括多个透明面板。

所述面板可以通过外围结构中的由弹性材料制成的面板支承件保持在适当位置上，使得它们环绕激光束源。各透明面板都可为具有上下平行边的梯形形状，其上边短于下边。各透明面板可为具有左右不平行边的等腰梯形形状。左右不平行边可为倾斜的。