專利名稱：激光標記裝置的制作方法
技術(shù)領域：
本發(fā)明涉及一種用于將來自光源的激光束分成多個直線束的激光標
記裝置(laser marking device)。
背景技術(shù)：
最近，用于在建筑工地上畫一條基準線的標記操作(marking operation)中已經(jīng)使用利用激光束將直線投射到墻壁等的激光標記裝置。 例如，日本未經(jīng)審査的專利申請公開NO. 10-141957a中披露了一種激光標 記裝置，所述激光標記裝置構(gòu)造成將激光光學系統(tǒng)通過陀螺機構(gòu)固定在其 基部的透體管部件以懸浮狀態(tài)被支持，并且所述激光光學系統(tǒng)能夠同時分 別發(fā)射天花板面投影光束、地板面投影光束和側(cè)壁投影光束到天花板面、 地板面和側(cè)壁上。所述激光光學系統(tǒng)包括單個激光光源；用于將從徼光光 源發(fā)射的激光束偏振成垂直向上光束、垂直向下光束、和水平光束的偏振 裝置；以及用于調(diào)整在單個垂直軸上的天花板面投影光束和地板面投影光 束的垂直軸調(diào)整裝置。由所述陀螺機構(gòu)水平懸掛透鏡管部件。
曰本未經(jīng)審查的專利申請公幵N0.2003 — 329816中披露了一種偏振裝 置，該偏振裝置通過將由光能夠通過的玻璃或塑料制成的多個部件連結(jié)或 粘附到一起并且整體具有像長方體的形狀而獲得。
在傳統(tǒng)的激光標記裝置中，通常使用發(fā)射紅色激光的激光光源。然而， 當此光源用于戶外或明亮照射的建筑工地時，很難看到直線束，由此我們 認為使用綠色激光的激光標記裝置會有極好的能見度。此時，因為使用綠 色激光的光源比較大且貴，如在日本未經(jīng)審査的專利申請公開 NO. 10-141957a等中所披露的，所述激光標記裝置被認為能夠?qū)膯蝹€光 源發(fā)射的光束分成多個激光束。
然而，我們發(fā)現(xiàn)，當使用綠色激光光源時，反射在日本未經(jīng)審査的專 利申請公開NO. 10-141957a和N0.2003 — 329816中披露的偏振裝置(分束
器)上的或穿透日本未經(jīng)審査的專利申請公開NO. 10-141957a和N0. 2003 — 329816中披露的偏振裝置(分束器)的每個激光束的強度基于根據(jù)溫度而 致激光束的偏振特性的變化而不同，這削弱了激光標記裝置的可用性。此 外，當將在日本未經(jīng)審查的專利申請公開N0.2003 — 329816中披露的分束 器固定在透鏡管部件時，可能會打破分束器。

發(fā)明內(nèi)容
考慮到上述缺點，本發(fā)明的目的是提出一種激光標記裝置，所述激光 標記裝置使用具有極好可見性的綠色激光束，從而即使當激光束由于溫度 變化而偏振特性發(fā)生變化時，也能夠防止直線束強度的變化。本發(fā)明的另 一目的是提出一種可以防止分束器損壞的激光標記裝置。
為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提出了一種激光標記裝置，該激光標記裝 置包括發(fā)射激光束的激光源；和分束器，所述分束器接收激光束并且允許 激光束的一部分在其上反射而激光束的剩余部分通過其透射。所述分束器 具有激光束到達到其上的非偏振膜，以便不論激光束的偏振特性的變化， 以預定比例將激光束分成在不同方向上行進的多個激光束。


通過結(jié)合附圖閱讀下面對優(yōu)選實施例的描述，本發(fā)明的上述的和其它 的目的、特征和優(yōu)點將變得更加顯而易見。其中
圖l是根據(jù)一個實施例的激光標記裝置l的部分截面圖； 圖2是主單元2的放大的截面圖3是分束器230的說明視圖；和
圖4是用于描述從激光標記裝置1發(fā)射的直線束L1、 L2和L3的視圖。
具體實施例方式
下面將參照附圖l一4描述根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實施例的激光標記裝置， 為了避免重復描述，在附圖中相同的部分和元件由相同的附圖標記表示。
圖l是激光標記裝置l的部分截面圖。在此實施例中，薄板的左側(cè)、 薄板的內(nèi)側(cè)、薄板的上側(cè)分別被看作是X軸法線方向、Y軸法線方向和Z
軸法線方向。
所述激光標記裝置1包括主單元2、殼體3、基部4和支架5。所述主 單元2安裝在基部4上并且由殼體3覆蓋以致不會暴露在外面。直線束Ll、 L2和L3分別穿過的窗31、 32和33形成在殼體3上。所述窗31、 32和 33為帶狀。圖1中窗31形成在殼體3的左側(cè)從而與XY平面平行。圖1 中窗32形成在殼體3的內(nèi)側(cè)從而與XZ平面平行。圖1中窗33形成在殼 體3的上側(cè)從而與YZ平面平行。所述基部4是可旋轉(zhuǎn)的并且由多個支架5 支撐。
圖2是主單元2的放大的截面圖。所述主單元2包括框架21，平衡環(huán) (gimbal)機構(gòu)22，體管(body tube) 23，激光源24，楔形棱鏡25a、 25b 和25c，和廣角透鏡26a、 26b和26c。所述框架21垂直安裝在基部4上并且 所述平衡環(huán)機構(gòu)22安裝成在X方向上和Y方向上可移動。所述體管23由平衡 環(huán)機構(gòu)22懸掛從而體管23可以在任何時候相對于地面保持水平。
所述體管23形成為中空方孔狀的形狀并且在其內(nèi)包括由保持器231、 第一半透明反射鏡(half mirror) 233、第二半透明反射鏡234和管道形 成部分235所構(gòu)造的分束器230。所述體管23形成有激光束引入其內(nèi)的光束 引入部分236a和用于發(fā)射由第二半透明反射鏡234和第一半透明反射鏡 233分開的激光束的光束發(fā)射部分236b、 236c和236d。
用于將激光束發(fā)射到體管23內(nèi)的激光源24以平行于X軸并且能夠?qū)⒓?光束發(fā)射到體管23內(nèi)的角度連接到體管23的光束引入部分236a中。用于精 細調(diào)節(jié)從體管23發(fā)射的激光束的方向的偏差楔形棱鏡25a、 25b和25c分別 連接到光束發(fā)射部分236b、 236c和236d上。此外，用于將從體管23發(fā)射的 激光束轉(zhuǎn)換成直線束的廣角透鏡26a、 26b和26c分別連接到楔形棱鏡25a、 25b和25c上。
圖3 (a)是分束器230的平面圖，圖3 (b)是分束器230的側(cè)視圖。所 述保持器231是矩形鋁板并且使用螺釘固定在體管23的內(nèi)表面從而與XZ平 面平行并且在Z軸方向上縱向定向。沒有與體管23接觸的保持器231的一面 受到陽極氧化處理(anodic oxide coating)以防止激光束的漫反射。此 外，第一凹槽和第二凹槽(沒有示出)形成在保持器231的沒有接觸到所 述體管23的那個表面上。第一透射/反射板233和第二透射/反射板234分別 接合到第一凹槽內(nèi)和第二凹槽內(nèi)。第一凹槽如此形成以致形成一個相對于
Z軸成45度的角并且第二凹槽如此形成以致形成一個相對于Z軸成30度的 角。
所述第一半透明反射鏡233和第二半透明反射鏡234是矩形透射/反射 板并且具有非偏振膜附加到其上的一個表面。使用UV粘附劑將第一半透明 反射鏡233和第二半透明反射鏡234相對于保持器231垂直即在Y軸方向上
分別固定在第一凹槽上和第二凹槽上，從而所述激光束能夠到達非偏振膜 附加到其上的表面。因此，所述第一半透明反射鏡233如此固定從而形成 一個相對于Z軸成45度的角和所述第二半透明反射鏡234如此固定從而形 成一個相對于Z軸成30度的角。
所述管道形成部分235布置在第一半透明反射鏡233與第二半透明反 射鏡234之間。具體描述來說，在圖3 (a)中，管道形成部分235形成為在 Y軸方向上從保持器231延伸的矩形柱狀形狀并且具有作為底面的表面，該 表面由沿著第二半透明反射鏡234從保持器231的左端延伸到保持器231右 端的第一側(cè)235a、平行于X軸從第一半透明反射鏡233的右端延伸到保持器 231的右端的第二側(cè)235b、將第一側(cè)235a的右端連接到第二側(cè)235b的右端 的第三側(cè)235c、沿著第一半透明反射鏡233從第二側(cè)235b的左端延伸到保 持器231的左端的第四側(cè)235d、和將第一側(cè)235a的左端連接到第四側(cè)235d 的左端的第五側(cè)235e所環(huán)繞。如圖3 (b)所示，在Y軸方向上的管道形成 部分235的高度大于在Y軸方向上的第一半透明反射鏡233和第二半透明反 射鏡234的高度。
用于將從激光源24發(fā)射的激光束穿過其的管道T形成在管道形成部分 235 (在圖3 (a)中用一個較小的點線指代)上。具體來說，所述管道T如 此形成從而激光束可以在第一半透明反射鏡233上反射，前進到第二半透 明反射鏡234并在其上反射并且在向外的預期的方向發(fā)射。所述保持器231 和管道形成部分235形成為一個整體的形式。所述管道T形成在其上的管道 形成部分235的內(nèi)表面受到陽極氧化處理。利用此構(gòu)造，因為管道T受到陽 極氧化處理，所以可以防止激光束的漫反射的發(fā)生。由此，減少了由于漫 反射引起的干擾光(noise light)并且將從分束器發(fā)射的光變成一種高 質(zhì)量的激光束。
在此實施例中，非偏振膜233a和234a分別形成在第一半透明反射鏡 233和第二半透明反射鏡234的相反面上。不論引入激光束的偏振特性，所 述非偏振膜233a和234a以恒速將引入激光束分成透射光和反射光。在此實 施例中，附連到第一半透明反射鏡233上的非偏振膜允許入射激光束的三 分之一穿過它和三分之二在其上反射，而附連到第二半透明反射鏡234上 的非偏振膜允許入射激光束的二分之一穿過它和二分之一在其上反射。
例如，通過在鏡片的粘合面上形成非偏振膜來構(gòu)造在日本未經(jīng)審查的 專利申請公開N0.2003 — 329816中描述的分束器。另一方面，由第一半透 明反射鏡233和第二半透明反射鏡234形成作為在此實施例中的所述分束 器230的透射/反射板。由此，可以避免由于將鏡片彼此粘合過程中產(chǎn)生的 壓力和由于缺乏壓力引起的鏡片分離而致的例如鏡片的損壞的問題。另 外，當所述分束器是鏡片時，很難將偏振的涂膜附加到具有大約30度的角 的粘合表面上。然而，在此實施例中的分束器中，角度調(diào)整變得便利。此 外，不像傳統(tǒng)的由鏡片形成的分束器，在此實施例中的分束器具有如此構(gòu) 造，在所述構(gòu)造中將作為平板的保持器231固定到體管23。為此，例如將 分束器固定到體管23、位置的調(diào)整和替換的操作變得容易些。
此后將參照圖l、圖2、圖3和圖4描述從激光源24發(fā)射的激光束流。在 此實施例中，激光源24發(fā)射一種具有532nm波長的綠色激光。從激光源 24(圖2)發(fā)射的激光束A (圖3 (a))進入第一半透明反射鏡233。進入第一 半透明反射鏡233的一部分激光束A穿過第一半透明反射鏡233并且進入楔 形棱鏡25a和廣角透鏡26a (圖2)成為激光束B。在XY平面上通過廣角透鏡 26a將激光束B轉(zhuǎn)換成直線束Ll，并且轉(zhuǎn)換的直線束L1發(fā)射穿過窗31(圖1)。
另一方面，在Z軸方向上激光束A的剩余部分在第一半透明反射鏡233 上反射并且進入第二半透明反射鏡234成為激光束C。激光束C的一部分以 相對于第二半透明反射鏡234大約30度的角度在第二半透明反射鏡234上 反射并且進入楔形棱鏡25b和廣角透鏡26b成為激光束D。在XZ平面上通過 廣角透鏡26b將激光束D轉(zhuǎn)換成直線束L2，并且轉(zhuǎn)換的直線束L2反射穿過窗 32。
另一方面，激光束C的剩余部分穿過第二半透明反射鏡234并且進入楔 形棱鏡25c和廣角透鏡26c成為激光束E。所述激光束E轉(zhuǎn)換成直線束L3并且
將轉(zhuǎn)換的直線束L3發(fā)射穿過窗33。由此發(fā)射的每一個直線束L1、 L2、 L3都 被投射到圖4中所示的外墻表面等上。
在此實施例中，粘附到第一半透明反射鏡233上的非偏振膜允許入射 激光束的三分之一穿過它并且允許入射激光束的三分之二在其上反射，而 粘附到第二半透明反射鏡234上的非偏振膜允許入射激光束的二分之一穿 過它和二分之一在其上反射。由此，每個直線束L1、 L2、 L3的光的數(shù)量變 得相等。
隨著溫度的變化，激光束的偏振特性不同。通常地，將偏振膜附加到 分束器上。因此，即使當分束器被設計成多個直線束的光的數(shù)量可以彼此 相等時，所透射的光與所反射的光的比例仍然隨著由于溫度的變化導致的 激光束的偏振特性的變化而不同，從而引起多個直線束的光量之間的變 化。多個直線束的光的總量等于從激光束反射的激光束的光的數(shù)量。由此， 例如，當隨著溫度的變化一種直線束的光的數(shù)量增加時，另一種直線束的 光的數(shù)量增加。結(jié)果，光的數(shù)量的增加可以削弱可用性。
然而，在此實施例的激光標記裝置l中，將非偏振膜分別附加到每個 激光束進入的第一半透明反射鏡233和第二半透明反射鏡234上。由此，即 使當激光束的偏振特性隨著溫度等的變化不同時，每個激光束總是以恒速 被分成透射光和反射光。結(jié)果，所述激光標記裝置l可以在任何時候?qū)?確光量的直線束投射到墻壁表面等上。
在此實施例中，將比紅色激光束具有更加好的可見度的綠色激光束用 作激光束。通常，當從所述紅色激光束中反射多個直線束時，將激光源設 置在每個直線束的發(fā)射方向而不需要使用分束器將激光分開。由此，即使 當偏振特性不同的時候，因為沒有出現(xiàn)偏振元件(分束器)的影響，所以 沒有必要考慮激光束的強度的變化。這是由于用于反射紅色激光束的激光 源緊湊并且不貴。相反，因為綠色激光束相對大且貴，所以不希望如同紅 色激光束的情況下使用多個激光源。然而，即使在使用分束器的便宜的構(gòu) 造情況下，在此實施例中的激光標記裝置l也能夠發(fā)射綠色激光束而不會 受到激光束的偏振特性的變化的影響。此外，因為綠色激光束比紅色激光 束具有更好的可見度，所以可以執(zhí)行更有效的操作。
盡管參照其特別實施例已經(jīng)詳細描述了本發(fā)明，但是本領域普通技術(shù)人員應該理解的是，在不偏離由權(quán)利要求限定的本發(fā)明的精神的情況下， 其中可以做出不同的改變和修正。
例如，將非偏振膜附加到第一半透明反射鏡233和第二半透明反射鏡 234上。然而，所述非偏振膜沉積到第一半透明反射鏡233和第二半透明 反射鏡234上。
權(quán)利要求
1、一種激光標記裝置(1)，所述激光標記裝置(1)包括發(fā)射激光束的激光源(24)；和分束器(230)，所述分束器接收激光束并且允許激光束的一部分在其上反射而激光束的剩余部分通過其透射，所述分束器(230)具有激光束到達到其上的非偏振膜(233a、233b)以便將激光束分成在不同方向上行進的多個激光束。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1中所述的激光標記裝置(1)，其中所述分束器(230) 包括保持器(231)，所述保持器(231)以相對于到達所述非偏振膜(233a、 233b)的激光束成預定角度支撐非偏振膜(233a、 233b)。
3、 根據(jù)權(quán)利要求2中所述的激光標記裝置(1)，其中所述保持器(231) 形成激光束通過的管道(T)，并且所述保持器(231)具有覆蓋有陽極氧 化物的內(nèi)表面，所述內(nèi)表面限定所述管道(T)。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1中所述的激光標記裝置(l)，其中所述激光源(24) 發(fā)射波長為532mn的激光束。
5、 根據(jù)權(quán)利要求l中所述的激光標記裝置(1)，進一步包括 將由分束器(230)分開的激光束轉(zhuǎn)換成直線束(Ll、 L2、 L3)的廣角透鏡(26a、 26b禾口 26c);和支撐分束器(230)從而以相對于水平面成規(guī)定的角度將所述直線束 (Ll、 L2、 L3)發(fā)射的垂直機構(gòu)(22)。
全文摘要
一種激光標記裝置(1)，包括發(fā)射激光束的激光源(24)、和接收所述激光束并且允許激光束的一部分在其上反射而激光束的剩余部分通過其透射的分束器(230)。所述分束器(230)具有非偏振膜(233a、233b)，激光束達到所述非偏振膜，且不論激光束的偏振特性的變化，以預定的比例將激光束分成在不同方向上移動的多個激光束。
文檔編號G02B27/28GK101176027SQ200680016569
公開日2008年5月7日 申請日期2006年5月12日 優(yōu)先權(quán)日2005年5月13日
發(fā)明者伊藤穣, 唯野哲孝, 松下壽德, 西村孝司 申請人:日立工機株式會社