DE10347122A1

DE10347122A1 - Strahlensplittungseinheit, Strahlenemissionswinkelkompensationsoptikeinheit und Lasermarkierungsvorrichtung

Info

Publication number: DE10347122A1
Application number: DE10347122A
Authority: DE
Inventors: Takashi Hitachinaka Nishimura
Original assignee: Hitachi Koki Co Ltd
Current assignee: Koki Holdings Co Ltd
Priority date: 2002-10-10
Filing date: 2003-10-10
Publication date: 2004-05-19
Also published as: TWI226429B; US20040070820A1; US6970294B2; TW200416381A

Abstract

Ein Strahlensplitter wird aus drei Lichtdurchlassgliedern, gebildet aus Glas oder Plastik, aufgebaut, die miteinander gebondet sind, um einen rechteckigen Parallelepiped zu bilden, wenn als ein Ganzes genommen. Es werden erste und zweite Lichttrennungsflächen in den Bondingflächen der ersten und zweiten Lichtdurchlassglieder bzw. den Bondingflächen der zweiten und dritten Lichtdurchlassglieder gebildet. Entsprechend können drei Lichtstrahlen leicht aus einem einzelnen Strahl von einfallendem Licht gebildet werden.

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG 1. Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Strahlensplittungseinheit zum Unterteilen eines einzelnen Laserstrahls in eine Vielzahl von Laserstrahlen, eine Strahlenemissionswinkelkompensationsoptikeinheit zum Korrigieren eines Strahlenemissionswinkels und eine Lasermarkierungsvorrichtung, die für Innen- und Außenmarkierungsoperationen in einer Hausbautätigkeit verwendet werden.

2. Beschreibung des Standes der Technik

Im Hausbau und insbesondere in der Anfangsphase vom Bau sind Markierungsoperationen zum Erzeugen von Höhenlinien wesentlich, die benötigt werden, um zuverlässige Grundlinien zum Positionieren verschiedener Gebäudeteile einzurichten, wenn die Teile bearbeitet werden, und zum Installieren der Gebäudeteile. Höheninstrumente und andere Werkzeuge werden auf der Baustelle verwendet, um Höhenmessungen zu erreichen. Es wird eine Vielzahl von Markierungen an den Wänden eines Zielaufbaus vorgenommen, und Markierungslinien werden durch Verbin den dieser Markierungen gebildet, um die Grundlinien für den Bau zu erzeugen.

Diese Markierungslinien inkludieren verschiedene Linienstrahlen, wie etwa vertikale Linien, die von dem Boden über die Wand und zur Decke gezogen werden, lotrechte Linien (im rechten Winkel), die auf der Decke gezogen werden und aus zwei vertikalen Linien erstellt werden, und horizontale Linien, die auf den Wänden gezogen werden; und Grundmarkierungspunkte, die auf dem Boden gebildet werden; und dergleichen.

Markierungsoperationen, die manuell durchgeführt werden, erfordern mindestens zwei Arbeiter. Konventionell haben Markierungsoperationen viel Zeit und Anstrengung erfordert und waren ineffizient. Um dieses Problem zu überwinden, wurden jedoch in jüngster Zeit effizientere Markierungsoperationen unter Verwendung einer Lasermarkierungsvorrichtung mit einer Linienstrahlenabstrahlungsfunktion durchgeführt. Da ein Arbeiter Markierungsoperationen unter Verwendung einer Lasermarkierungsvorrichtung leicht durchführen kann, wird diese Vorrichtung zu einem wichtigen Werkzeug in der Bautätigkeit.

Um die Effizienz von Markierungsoperationen unter Verwendung einer Lasermarkierungsvorrichtung zu verbessern, ist es wünschenswert, eine Vielzahl von Markierungslinien mit einer einzelnen Lasermarkierungsvorrichtung abstrahlen zu können. Daher werden nun Einrichtungen vorgeschlagen, die zum Abstrahlen von zwei oder mehr Linien mit einer einzelnen Vorrichtung fähig sind.

Systeme, die in der Technik zum Abstrahlen einer Vielzahl von Linien von einer einzelnen Lasermarkierungsvorrichtung bekannt sind, inkludieren ein System, das eine Vielzahl von Laserlichtquellen verwendet, und ein System, das eine Vielzahl von Linien durch Unterteilen eines Laserstrahls, der von einer einzelnen Laserlichtquelle emittiert wird, erhält.

Das erstere System ist problematisch dadurch, dass sich die Kosten der Vorrichtung erhöhen, während mehr Laserlichtquellen hinzugefügt werden.

Andererseits verwendet das letztere System ein lichtemittierendes optisches System, das aus einer Vielzahl von Halbspiegeln aufgebaut ist, die in der Laseremissionsrichtung in Reihe angeordnet sind. Ein Beispiel eines derartigen Systems wird in der japanischen Patentanmeldung Veröffentlichungs-Nr. HEI-9-159451 offengelegt. In diesem System wird jedoch die Intensität des Lichts nach Durchlaufen des ersten Halbspiegels auf die Hälfte gekürzt und wird erneut um die Hälfte reduziert, wenn der zweite Halbspiegel durchlaufen wird. Da die Intensität des Lichts allmählich reduziert wird, wenn auf diesem Weg jeder der Halbspiegel durchlaufen wird, unterscheidet sich die Lichtintensität der resultierenden unterteilten Strahlen voneinander. Daher wird für jeden aus der Vielzahl von Linienstrahlen eine unterschiedliche Helligkeit erreicht. Ferner muss eine Vielzahl von Halbspiegeln angeordnet sein, um den Strahl zu unterteilen, wobei dadurch die Komplexität des optischen Systems erhöht wird und außerdem die Anzahl von optischen Elementen erhöht wird.

Entsprechend sind die meisten konventionellen Lasermarkierungsvorrichtungen, die zum Abstrahlen einer Vielzahl von Linienstrahlen fähig sind, mit einer Laserlichtquelle für jeden generierten Linienstrahl ausgerüstet. Wie oben beschrieben, steigen jedoch die Kosten der Vorrichtung, während sich die Anzahl von Lichtquellen erhöht. Als ein Ergebnis ist eine aufwändige Vorrichtung erforderlich, um effiziente Markierungsoperationen durchzuführen.

Die Linienführungspräzision der Lasermarkierungsvorrichtung wird höher, während sich die Linienstrahlen, die durch die Lasermarkierungsvorrichtung abgestrahlt werden, idealen horizontalen und vertikalen Linien annähern. In den konventionellen Lasermarkierungseinrichtungen, die die Vielzahl von Laserlichtquellen verwenden, ist es deshalb notwendig, optische Justierungen in einem optischen System durchzuführen, das in jeder Laserlichtquelle angebracht ist, um gute Genauigkeit in Führungslinien zu erreichen. Es ist jedoch viel Zeit und Anstrengung zum Zusammenbauen und Justieren dieser optischen Systeme erforderlich, wobei dadurch die Kosten der gesamten Vorrichtung erhöht werden.

In dem lichtemittierenden optischen System, das aus der Vielzahl von Halbspiegeln aufgebaut ist, die in Reihe in der Laseremissionsrichtung angeordnet sind, wie in der japanischen Patentanmeldung Veröffentlichungs-Nr. HEI-9-159451 offengelegt, ist es notwendig, die Winkel, in denen die Halbspiegel aufgestellt sind, fein abzustimmen, um den Lichtemissionswinkel abzustimmen, in dem Licht emittiert wird. Dies erhöht die Komplexität des Mechanismus und die Anzahl von Teilen, die darin erforderlich sind. Es ist schwierig, die Präzision zum Führen von emittiertem Licht in diesem System, das in dieser Veröffentlichung offengelegt wird, zu erhöhen, da dieses System keinen besonderen Mechanismus zum Abstimmen der Winkel der Halbspiegel aufweist.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Angesichts des Vorangehenden ist es ein Ziel der vorliegenden Erfindung, eine Strahlensplittungseinheit mit einem einfachen Aufbau vorzusehen, die zum Bilden einer Vielzahl von Strahlen aus einem einzelnen Laserstrahl fähig ist. Es ist ein anderes Ziel der vorliegenden Erfindung, eine Lasermarkierungsvorrichtung mit geringen Kosten vorzusehen, die mit der oben be schriebenen Strahlensplittungseinheit ausgerüstet ist und zum Emittieren einer Vielzahl von Laserstrahlen fähig ist. Es ist noch ein anderes Ziel der vorliegenden Erfindung, eine einfache Strahlenemissionswinkelkompensationsoptikeinheit zum Korrigieren des Strahlenemissionswinkels und eine Lasermarkierungsvorrichtung, die mit dieser Korrektureinheit ausgerüstet ist, vorzusehen.

Um das obige und andere Ziele zu erreichen, sieht die vorliegende Erfindung eine Strahlensplittungseinheit zum Erhalten einer Vielzahl von getrennten Lichtstrahlen aus einem einzelnen Lichtstrahl vor, umfassend: eine Vielzahl von Lichttrennungsabschnitten, wobei jeder Lichttrennungsabschnitt einfallendes Licht in übertragenes Licht und reflektiertes Licht trennt; und einen Aufrechterhaltungsabschnitt, der eine Positionsbeziehung unter der Vielzahl von Lichttrennungsabschnitten in eine vorbestimmte Positionsbeziehung aufrechterhält, die der Vielzahl von Lichttrennungsabschnitten gestattet zusammenzuarbeiten, um eine Vielzahl von getrennten Lichtstrahlen aus einem einzelnen Lichtstrahl zu generieren, der ursprünglich auf einen aus der Vielzahl von Lichttrennungsabschnitten einfällt.

Gemäß einem anderen Aspekt sieht die vorliegende Erfindung eine Lasermarkierungsvorrichtung vor, umfassend: einen Laser, der einen Lichtstrahl generiert; eine Strahlensplittungseinheit, die den Lichtstrahl empfängt, der durch den Laser generiert wird, und eine Vielzahl von getrennten Lichtstrahlen generiert, wobei die Strahlensplittungseinheit inkludiert: eine Vielzahl von Lichttrennungsabschnitten, wobei jeder Lichttrennungsabschnitt einfallendes Licht in übertragenes Licht und reflektiertes Licht trennt; und einen Aufrechterhaltungsabschnitt, der eine Positionsbeziehung unter der Vielzahl von Lichttrennungsabschnitten in eine vorbestimmte Positionsbeziehung aufrechterhält, die der Vielzahl von Lichttrennungsabschnitten gestattet zusammenzuarbeiten, um eine Vielzahl von getrennten Lichtstrahlen aus einem einzelnen Lichtstrahl zu generieren, der ursprünglich auf einen aus der Vielzahl von Lichttrennungsabschnitten einfällt; eine Vielzahl von Linienstrahlengenerierungsoptikelementen, wobei jedes Linienstrahlengenerierungsoptikelement einen Linienstrahl aus einem entsprechenden von der Vielzahl von Lichtstrahlen generiert, die durch die Strahlensplittungseinheit generiert werden; und eine Stützungseinheit, die den Laser, die Strahlensplittungseinheit und die Vielzahl von Linienstrahlengenerierungsoptikelementen stützt.

Gemäß einem anderen Aspekt sieht die vorliegende Erfindung eine Strahlenemissionswinkelkompensationsoptikeinheit zum Korrigieren eines Strahlenemissionswinkels vor, umfassend: ein Optikelement, das aus einem Lichtdurchlassglied mit einem Brechungskoeffizienten n gebildet wird, inkludierend: eine Lichteinfallfläche, die einen einfallenden Lichtstrahl in einer Einfallstrahlenrichtung empfängt, die in Bezug auf eine Bezugsachse definiert ist; und eine Lichtemissionsfläche, die einen Ausgangslichtstrahl in einer Ausgangsstrahlenrichtung emittiert, die in Bezug auf die Bezugsachse definiert ist, wobei die Lichteinfallfläche und die Lichtemissionsfläche einen Winkel α dazwischen bilden und eine imaginäre normale Ebene definieren, die sowohl zu der Lichteinfallfläche als auch der Lichtemissionsfläche orthogonal ist und die sich entlang der Bezugsachse erstreckt, wobei die Ausgangsstrahlenrichtung um einen Winkel δ von der Einfallstrahlenrichtung verschoben ist, der Winkel δ einen Wert hat, der von dem Brechungskoeffizienten n, dem Winkel α und einer Rotationsposition der imaginären normalen Ebene bezüglich der Bezugsachse abhängt.

Gemäß einem anderen Aspekt sieht die vorliegende Erfindung eine Strahlenemissionswinkelkompensationsoptikeinheit zum Korrigieren eines Strahlenemissionswinkels vor, umfassend: ein Optikelement, das aus einem Lichtdurchlassglied mit einem Brechungskoeffizienten n gebildet wird, inkludierend: eine Lichteinfallfläche, die einen einfallenden Lichtstrahl in einer Einfallstrahlenrichtung empfängt, die in Bezug auf eine Bezugsachse definiert ist; und eine Lichtemissionsfläche, die einen Ausgangslichtstrahl in einer Ausgangsstrahlenrichtung emittiert, die bezüglich der Bezugsachse definiert ist, wobei die Lichteinfallfläche und die Lichtemissionsfläche einen Winkel α dazwischen bilden, der Winkel α einen Wert hat, der von dem Brechungskoeffizienten n abhängt.

Gemäß einem anderen Aspekt sieht die vorliegende Erfindung eine Strahlenemissionswinkelkompensationsoptikeinheit zum Korrigieren eines Strahlenemissionswinkels vor, umfassend: ein Keilprisma, das aus einem Lichtdurchlassglied gebildet wird und inkludierend: eine erste Fläche, die einen einfallenden Lichtstrahl empfängt; und eine zweite Fläche, die einen Ausgangslichtstrahl emittiert, wobei die erste Fläche und die zweite Fläche einen Scheitelwinkel α bilden; und eine Halteeinheit, die das Keilprisma derart hält, dass das Keilprisma zum Rotieren um eine Bezugsachse fähig ist, wobei die Halteeinheit das Keilprisma in einem Rotationswinkel um die Bezugsachse von einer Bezugsrotationsposition hält.

Gemäß einem anderen Aspekt sieht die vorliegende Erfindung eine Lasermarkierungsvorrichtung vor, umfassend: einen Laser, der einen Lichtstrahl generiert; und ein Kollimationsoptikelement, das den Lichtstrahl in einen parallel gerichteten Lichtstrahl parallel richtet; eine Strahlenemissionswinkelkompensationsoptikeinheit, die den parallel gerichteten Lichtstrahl als einen einfallenden Lichtstrahl empfängt und einen Strahlenemissionswinkel durch Ausgeben eines Ausgangslichtstrahls korrigiert, wobei die Strahlenemissionswinkelkompensationsoptikeinheit aufweist: ein Optikelement, das aus einem Lichtdurchlassglied mit einem Brechungskoeffizienten n gebildet wird, inkludierend: eine Lichteinfallfläche, die den einfallenden Lichtstrahl in einer Einfallstrahlenrichtung empfängt, die in Bezug auf eine Bezugsachse definiert ist; und eine Lichtemissionsfläche, die den Ausgangslichtstrahl in einer Ausgangsstrahlenrichtung emittiert, die in Bezug auf die Bezugsachse definiert ist, wobei die Lichteinfallfläche und die Lichtemissionsfläche einen Winkel α dazwischen bilden und eine imaginäre normale Ebene definieren, die zu sowohl der Lichteinfallfläche als auch der Lichtemissionsfläche orthogonal ist und die sich entlang der Bezugsachse erstreckt, wobei die Ausgangsstrahlenrichtung um einen Winkel δ von der Einfallstrahlenrichtung verschoben ist, der Winkel δ einen Wert aufweist, der von dem Brechungskoeffizienten n, dem Winkel α und einer Rotationsposition der imaginären normalen Ebene bezüglich der Bezugsachse abhängt; ein Linienstrahlengenerierungsoptikelement, das einen Linienstrahl aus dem Ausgangslichtstrahl von der Strahlenemissionswinkelkompensationsoptikeinheit generiert; und eine Stützungseinheit, die den Laser, das Kollimationsoptikelement, die Strahlenemissionswinkelkompensationsoptikeinheit und das Linienstrahlengenerierungsoptikelement stützt.

Gemäß einem anderen Aspekt sieht die vorliegende Erfindung einen Strahlensplitter zum Erhalten einer Vielzahl von getrennten Lichtstrahlen aus einem einzelnen Lichtstrahl vor, umfassend: eine Lichtdurchlassgliedeinheit mit drei Lichtdurchlassgliedern, wobei die drei Lichtdurchlassglieder miteinander an zwei Bondingflächen gebondet sind, die beiden Bondingflächen erste und zweite Bondingflächen inkludieren; eine erste Lichttrennungsschicht, die auf der ersten Bondingfläche innerhalb der Lichtdurchlassgliedeinheit gebildet wird, wobei die erste Lichttrennungsschicht einfallendes Licht in reflektiertes Licht und übertragenes Licht trennt, die erste Lichttrennungsschicht eine erste Lichttrennungsflä che definiert; eine zweite Lichttrennungsschicht, die auf der zweiten Bondingfläche innerhalb der Lichtdurchlassgliedeinheit gebildet wird, wobei die zweite Lichttrennungsschicht eines von dem übertragenen Licht und dem reflektierten Licht von der ersten Lichttrennungsschicht in reflektiertes Licht und übertragenes Licht trennt, die zweite Lichttrennungsschicht eine zweite Lichttrennungsfläche parallel zu der ersten Lichttrennungsfläche definiert, wobei dadurch drei getrennte Lichtstrahlen aus einem einzelnen Lichtstrahl erhalten werden.

Gemäß einem anderen Aspekt sieht die vorliegende Erfindung einen Strahlensplitter zum Erhalten einer Vielzahl von getrennten Lichtstrahlen aus einem einzelnen Lichtstrahl vor, umfassend: eine erste Lichtdurchlassgliedeinheit mit einer Vielzahl von Lichtdurchlassgliedern, wobei die Vielzahl von Lichtdurchlassgliedern miteinander auf einer Vielzahl von Bondingflächen gebondet sind, die Vielzahl von Bondingflächen erste, zweite und dritte Bondingflächen inkludiert; eine zweite Lichtdurchlassgliedeinheit, die in Kontakt mit der ersten Lichtdurchlassgliedeinheit aufgestellt ist, wobei die zweite Lichtdurchlassgliedeinheit zwei Lichtdurchlassglieder aufweist, die beiden Lichtdurchlassglieder miteinander auf einer vierten Bondingfläche gebondet sind; eine dritte Lichtdurchlassgliedeinheit, die in Kontakt mit der ersten Lichtdurchlassgliedeinheit aufgestellt ist, wobei die dritte Lichtdurchlassgliedeinheit zwei Lichtdurchlassglieder aufweist, die beiden Lichtdurchlassglieder miteinander auf einer fünften Bondingfläche gebondet sind; eine erste Lichttrennungsschicht, die auf der ersten Bondingfläche innerhalb der ersten Lichtdurchlassgliedeinheit gebildet wird, wobei die erste Lichttrennungsschicht einfallendes Licht in reflektiertes Licht und übertragenes Licht trennt, die erste Lichttrennungsschicht eine erste Lichttrennungsfläche definiert; eine zweite Lichttrennungsschicht, die auf der zweiten Bondingflä che innerhalb der ersten Lichtdurchlassgliedeinheit gebildet wird, wobei die zweite Lichttrennungsschicht übertragenes Licht von der ersten Lichttrennungsschicht in reflektiertes Licht und übertragenes Licht trennt, die zweite Lichttrennungsschicht eine zweite Lichttrennungsfläche parallel zu der ersten Lichttrennungsfläche definiert; eine Lichtreflexionsschicht, die auf der dritten Bondingfläche innerhalb der ersten Lichtdurchlassgliedeinheit gebildet wird, wobei die Lichtreflexionsschicht übertragenes Licht von der zweiten Lichttrennungsschicht reflektiert, die Lichttrennungsschicht eine Lichtreflexionsfläche parallel zu der ersten Lichttrennungsfläche definiert; eine dritte Lichttrennungsschicht, die auf der vierten Bondingfläche innerhalb der zweiten Lichtdurchlassgliedeinheit gebildet wird, wobei die dritte Lichttrennungsschicht reflektiertes Licht von der ersten Lichttrennungsschicht in übertragenes Licht und reflektiertes Licht trennt, die dritte Lichttrennungsschicht eine dritte Lichttrennungsfläche orthogonal zu der ersten Lichttrennungsfläche definiert; und eine vierte Lichttrennungsschicht, die auf der fünften Bondingfläche innerhalb der dritten Lichtdurchlassgliedeinheit gebildet wird, wobei die vierte Lichttrennungsschicht reflektiertes Licht von der Lichtreflexionsschicht in übertragenes Licht und reflektiertes Licht trennt, die vierte Lichttrennungsschicht eine vierte Lichttrennungsfläche parallel zu der ersten Lichttrennungsfläche definiert, wobei dadurch fünf getrennte Lichtstrahlen aus einem einzelnen Lichtstrahl erhalten werden.

Gemäß einem anderen Aspekt sieht die vorliegende Erfindung einen Strahlensplitter zum Erhalten einer Vielzahl von getrennten Lichtstrahlen aus einem einzelnen Lichtstrahl vor, umfassend: eine erste Lichtdurchlassgliedeinheit mit einer Vielzahl von Lichtdurchlassgliedern, wobei die Vielzahl von Lichtdurchlassgliedern miteinander auf einer Vielzahl von Bondingflächen gebondet sind, die Vielzahl von Bondingflächen erste und zweite Bondingflächen inkludieren; eine zweite Lichtdurchlassgliedeinheit, die in Kontakt mit der ersten Lichtdurchlassgliedeinheit aufgestellt ist, wobei die zweite Lichtdurchlassgliedeinheit zwei Lichtdurchlassglieder aufweist, die beiden Lichtdurchlassglieder miteinander auf einer dritten Bondingfläche gebondet sind; eine dritte Lichtdurchlassgliedeinheit, die in Kontakt mit der ersten Lichtdurchlassgliedeinheit aufgestellt ist, wobei die dritte Lichtdurchlassgliedeinheit zwei Lichtdurchlassglieder aufweist, die beiden Lichtdurchlassglieder miteinander auf einer vierten Bondingfläche gebondet sind; eine erste Lichttrennungsschicht, die auf der ersten Bondingfläche innerhalb der ersten Lichtdurchlassgliedeinheit gebildet wird, wobei die erste Lichttrennungsschicht einfallendes Licht in reflektiertes Licht und übertragenes Licht trennt, die erste Lichttrennungsschicht eine erste Lichttrennungsfläche definiert; eine Lichtreflexionsschicht, die auf der zweiten Bondingfläche innerhalb der ersten Lichtdurchlassgliedeinheit gebildet wird, wobei die Lichtreflexionsschicht übertragenes Licht von der ersten Lichttrennungsschicht reflektiert, die Lichtreflexionsschicht eine Lichtreflexionsfläche parallel zu der ersten Lichttrennungsfläche definiert; eine zweite Lichttrennungsschicht, die auf der dritten Bondingfläche innerhalb der zweiten Lichtdurchlassgliedeinheit gebildet wird, wobei die zweite Lichttrennungsschicht reflektiertes Licht von der ersten Lichttrennungsschicht in übertragenes Licht und reflektiertes Licht trennt, die zweite Lichttrennungsschicht eine zweite Lichttrennungsfläche orthogonal zu der ersten Lichttrennungsfläche definiert; und eine dritte Lichttrennungsschicht, die auf der vierten Bondingfläche innerhalb der dritten Lichtdurchlassgliedeinheit gebildet wird, wobei die dritte Lichttrennungsschicht reflektiertes Licht von der Lichtreflexionsschicht in übertragenes Licht und reflektiertes Licht trennt, die dritte Lichttrennungsschicht eine dritte Lichttrennungsfläche parallel zu der ersten Lichttren nungsfläche definiert, wobei dadurch vier getrennte Lichtstrahlen aus einem einzelnen Lichtstrahl erhalten werden.

Gemäß einem anderen Aspekt sieht die vorliegende Erfindung eine Strahlensplittungseinheit zum Erhalten einer Vielzahl von getrennten Lichtstrahlen aus einem einzelnen Lichtstrahl vor, umfassend: einen ersten Strahlensplitter, der mit einer ersten Lichttrennungsschicht gebildet wird; einen zweiten Strahlensplitter, der mit einer zweiten Lichttrennungsschicht gebildet wird; einen Halterhauptkörper, der mit dem ersten Strahlensplitter befestigt ist; und einen beweglichen Halter, der mit dem zweiten Strahlensplitter befestigt ist, wobei der bewegliche Halter in dem Halterhauptkörper beweglich befestigt ist, um eine Positionsbeziehung zwischen den ersten und zweiten Lichttrennungsschichten in eine vorbestimmte Positionsbeziehung aufrechtzuerhalten, die den ersten und zweiten Lichttrennungsschichten gestattet, drei getrennte Lichtstrahlen aus dem einzelnen Lichtstrahl zu generieren.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Die obigen und andere Ziele, Merkmale und Vorteile der Erfindung werden aus dem Lesen der folgenden Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen, genommen in Verbindung mit den begleitenden Zeichnungen, offensichtlicher, in denen:
1 eine Seitenansicht ist, die den Aufbau eines Strahlensplitters gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt,
2 eine Seitenansicht ist, die den Aufbau eines Strahlensplitters gemäß einer ersten Modifikation der ersten Ausführungsform zeigt;
3 eine Seitenansicht ist, die den Aufbau eines Strahlensplitters gemäß einer zweiten Modifikation der ersten Ausführungsform zeigt;
4 eine Seitenansicht ist, die den Aufbau eines Strahlensplitters gemäß einer dritten Modifikation der ersten Ausführungsform zeigt;
5 eine Seitenansicht ist, die den Aufbau eines Strahlensplitters gemäß einer vierten Modifikation der ersten Ausführungsform zeigt;
6 ein erläuterndes Diagramm (Seitenansicht) ist, das eine Lasermarkierungsvorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform zeigt;
7 ein erläuterndes Diagramm (Seitenansicht) ist, das ein Linienstrahlengenerierungsoptiksystem zeigt, das in der Lasermarkierungsvorrichtung von 6 vorgesehen ist;
8 ein erläuterndes Diagramm (Seitenansicht) ist, das eine Modifikation des Linienstrahlengenerierungsoptiksystems zeigt, das in der Lasermarkierungsvorrichtung von 6 vorgesehen ist;
9 ein erläuterndes Diagramm (Seitenansicht) ist, das eine andere Modifikation des Linienstrahlengenerierungsoptiksystems zeigt, das in der Lasermarkierungsvorrichtung von 6 vorgesehen ist;
10 eine perspektivische Ansicht ist, die eine Strahlensplittungseinheit gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
11 eine vergrößerte perspektivische Ansicht ist, die schematisch die Strahlensplittungseinheit gemäß der zweiten Ausführungsform zeigt;
12 eine Draufsicht ist, die die Strahlensplittungseinheit zeigt, die in 11 gezeigt wird;
13 eine vergrößerte Querschnittsansicht ist, die einen wesentlichen Teil der in 11 gezeigten Strahlensplittungseinheit zeigt;
14 eine perspektivische Ansicht ist, die schematisch eine Strahlensplittungseinheit gemäß einer ersten Modifikation der zweiten Ausführungsform zeigt;
15 eine Querschnittsansicht der Strahlensplittungseinheit gemäß der ersten Modifikation ist, die Positionsbeziehungen zwischen einer Emissionsposition E, einer Stützungsposition S und einer Justierungsposition A zeigt;
16 ein erläuterndes Diagramm ist, das einen wesentlichen Teil einer Strahlensplittungseinheit gemäß einer zweiten Modifikation der zweiten Ausführungsform zeigt;
17 ein erläuterndes Diagramm (Seitenansicht) ist, das eine Strahlensplittungseinheit gemäß einer dritten Modifikation der zweiten Ausführungsform zeigt;
18 ein erläuterndes Diagramm (Seitenansicht) ist, das eine Strahlensplittungseinheit gemäß einer vierten Modifikation der zweiten Ausführungsform zeigt;
19 ein erläuterndes Diagramm (Seitenansicht) ist, das ein Linienstrahlengenerierungsoptiksystem zeigt, das in der Lasermarkierungsvorrichtung der zweiten Ausführungsform vorgesehen ist;
20 ein erläuterndes Diagramm (Seitenansicht) ist, das ein anderes Linienstrahlengenerierungsoptiksystem zeigt, das mit der Strahlensplittungseinheit gemäß der vierten Modifikation ausgerüstet ist;
21 ein erläuterndes Diagramm (Seitenansicht) ist, das eine Modifikation des Linienstrahlengenerierungsoptiksystems in 19 zeigt;
22 eine perspektivische Ansicht ist, die ein Strahlenemissionswinkelkompensationselement gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
23 eine Seitenansicht des in 22 gezeigten Strahlenemissionswinkelkompensationselementes ist;
24 eine erläuternde Ansicht ist, die die Prinzipien einer Winkelkorrektur gemäß dem Strahlenemissionswinkelkompensationselement der dritten Ausführungsform zeigt;
25 eine erläuternde Ansicht ist, die ein Beispiel einer Verwendung des Strahlenemissionswinkelkompensationselementes der dritten Ausführungsform zeigt;
26 ein erläuterndes Diagramm (Seitenansicht) ist, das ein Linienstrahlengenerierungsoptiksystem zeigt, das in der Lasermarkierungsvorrichtung der dritten Ausführungsform vorgesehen ist;
27(a) ein erläuterndes Diagramm (perspektivische Ansicht) ist, das einen Strahl zeigt, der von einem optischen System emittiert wird;
27(b) ein erläuterndes Diagramm ist, das eine orthogonale Projektionskomponente zu einer xy-Ebene des Strahls zeigt, der von dem in 27(a) gezeigten optischen System emittiert wird;
27(c) ein erläuterndes Diagramm ist, das eine orthogonale Projektionskomponente zu einer xz-Ebene des Strahls zeigt, der von dem in 27(a) gezeigten optischen System emittiert wird;
27(d) ein erläuterndes Diagramm ist, das eine orthogonale Projektionskomponente zu einer yz-Ebene des Strahls zeigt, der von dem in 27(a) gezeigten optischen System emittiert wird;
28 ein erläuterndes Diagramm (perspektivische Ansicht) ist, das Strahlenemissionswinkelkompensationselemente gemäß einer ersten Modifikation der dritten Ausführungsform zeigt;
29 ein erläuterndes Diagramm (xy-Ebene) ist, das die Prinzipien einer Korrektur eines Strahlenemissionswinkels durch Verwendung eines in 28 gezeigten Strahlenemissionswinkelkompensationselementes zeigt;
30 ein erläuterndes Diagramm (xz-Ebene) ist, das die Prinzipien einer Korrektur eines Strahlenemissionswinkels durch Verwendung des anderen in 28 gezeigten Strahlenemissionswinkelkompensationselementes zeigt;
31 ein erläuterndes Diagramm (perspektivische Ansicht) ist, das ein Strahlenemissionswinkelkompensationselement gemäß einer zweiten Modifikation der dritten Ausführungsform zeigt;
32 ein erläuterndes Diagramm (yz-Ebene) ist, das die Prinzipien einer Korrektur eines Strahlenemissionswinkels durch Verwendung des in 31 gezeigten Strahlenemissionswinkelkompensationselementes zeigt;
33 eine perspektivische Ansicht einer Strahlenemissionswinkelkompensationsoptikeinheit gemäß einer vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist;
34 ein erläuterndes Diagramm der in 33 gezeigten Strahlenemissionswinkelkompensationsoptikeinheit ist;
35 ein erläuterndes Diagramm ist, das die Prinzipien einer Winkelkorrektur gemäß der Strahlenemissionswinkelkompensationsoptikeinheit der vierten Ausführungsform zeigt;
36 ein erläuterndes Diagramm (perspektivische Ansicht) ist, das eine Beispielprismenanordnung in der Strahlenemissionswinkelkompensationsoptikeinheit der vierten Ausführungsform zeigt;
37 ein erläuterndes Diagramm ist, das Strahlenablenkungseffekte der kombinierten Prismen zeigt;
38(a) ein erläuterndes Diagramm (perspektivische Ansicht) ist, das einen Strahl zeigt, der von einem optischen System emittiert wird;
38(b) ein erläuterndes Diagramm ist, das eine orthogonale Projektionskomponente zu einer xz-Ebene des Strahls zeigt, der von dem in 38(a) gezeigten optischen System emittiert wird;
38(c) ein erläuterndes Diagramm ist, das eine orthogonale Projektionskomponente zu einer yz-Ebene des Strahls zeigt, der von dem in 38(a) gezeigten optischen System emittiert wird;
38(d) ein erläuterndes Diagramm ist, das eine orthogonale Projektionskomponente zu einer xy-Ebene des Strahls zeigt, der von dem in 38(a) gezeigten optischen System emittiert wird;
39 ein erläuterndes Diagramm (perspektivische Ansicht) ist, das Keilprismen zeigt, die in Rotationswinkeln gemäß der vierten Ausführungsform aufgestellt sind;
40 ein erläuterndes Diagramm (Seitenansicht) ist, das ein Linienstrahlengenerierungsoptiksystem zeigt, das in der Lasermarkierungsvorrichtung der vierten Ausführungsform vorgesehen ist;
41 ein erläuterndes Diagramm einer Strahlenemissionswinkelkompensationsoptikeinheit gemäß einer ersten Modifikation der vierten Ausführungsform ist;
42 ein erläuterndes Diagramm (perspektivische Ansicht) ist, das Keilprismen zeigt, die in Rotationswinkeln gemäß der ersten Modifikation aufgestellt sind;
43 ein erläuterndes Diagramm einer Strahlenemissionswinkelkompensationsoptikeinheit gemäß einer zweiten Modifikation der vierten Ausführungsform ist;
44 ein erläuterndes Diagramm (perspektivische Ansicht) ist, das ein Keilprisma zeigt, das in einem Rotationswinkel gemäß der zweiten Modifikation aufgestellt ist;
45(a) eine perspektivische Ansicht ist, die Keilprismen mit unterschiedlichen Formen gemäß einer anderen Modifikation zeigt; und
45(b) eine perspektivische Ansicht ist, die eine kreisförmige Säule zeigt, aus der die Keilprismen in 45(a) erhalten werden.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
Es werden eine Strahlensplittungseinheit, eine Strahlenemissionswinkelkompensationsoptikeinheit und eine Lasermarkierungsvorrichtung gemäß bevorzugten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung beschrieben, während auf die begleitenden Zeichnungen verwiesen wird, worin gleiche Teile und Komponenten durch die gleichen Bezugszeichen bestimmt werden, um eine doppelte Beschreibung zu vermeiden.
<Erste Ausführungsform>
1 zeigt einen Strahlensplitter 1 gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Der Strahlensplitter 1 ist aus einem Glas oder Plastik gebildet, welches) zum Übertragen von Licht fähig ist. In der vorliegenden Ausführungsform ist der Strahlensplitter 1 aus BK7-Glasmaterial mit einem Brechungskoeffizienten von 1,5 ausgebildet. Der Strahlensplitter 1 ist aus Lichtdurchlassgliedern 2, 3 und 4 aufgebaut, die miteinander gebondet oder angeheftet sind, um einen rechteckigen Parallelepiped zu bilden, wenn als ein Ganzes genommen. Spezieller werden die Lichtdurchlassglieder 2, 3 und 4 durch Verwenden eines Fusionsbondverfahrens oder Klebstoffs gebondet oder angeheftet.
Es sind erste und zweite Lichttrennungsschichten 5 und 6 an der Schnittstelle zwischen den Lichtdurchlassgliedern 2 und 3 bzw. der Schnittstelle zwischen den Lichtdurchlassgliedern 3 und 4 ausgebildet. Die ersten und zweiten Lichttrennungsschichten 5 und 6 definieren erste und zweite Lichttrennungsflächen 5S und 6S. In der vorliegenden Ausführungsform sind die ersten und zweiten Lichttrennungsflächen 5S und 6S parallel zueinander mit einem Abstand von 40 mm, der die beiden trennt, ausgebildet. Der Strahlensplitter 1 hat eine Länge von 50 mm, eine Breite von 10 mm und eine Dicke von 7 mm. Eine Normale S5 der ersten Lichttrennungsfläche 5S bildet einen Winkel von 45° mit einer optischen Achse x von einfallendem Licht B1. Ähnlich bildet eine Normale S6 der zweiten Lichttrennungsfläche 6S einen Winkel von 45° mit einer optischen Achse y von einfallendem Licht R1.
Ein Teil des einfallenden Lichts B1 wird von der ersten Lichttrennungsfläche 5S reflektiert und wird das reflektierte Licht R1. Das verbleibende Licht durchläuft den Strahlensplitter 1 als übertragenes Licht T1. Ein Teil des reflektierten Lichts R1 wird von der zweiten Lichttrennungsfläche 6S reflektiert und wird reflektiertes Licht R2. Das verbleibende Licht in dem reflektierten Licht R1 durchläuft die zweite Lichttrennungsschicht 6 und wird übertragenes Licht T2.
Daher kann der Strahlensplitter 1 leicht drei Strahlen von Licht bilden, inkludierend das übertragene Licht T1 und reflektierte Licht R2 parallel zu dem einfallenden Licht B1 und das übertragene Licht T2, das dem einfallenden Licht B1 orthogonal ist.
Spezieller inkludiert der Strahlensplitter 1 den ersten Lichttrennungsabschnitt 5 und den zweiten Lichttrennungsabschnitt 6. Der erste Lichttrennungsabschnitt 5 empfängt den einzelnen Lichtstrahl B1, der darauf einfällt, und trennt den einzelnen Lichtstrahl B1 in übertragenes Licht T1 und reflek tiertes Licht R1. Der zweite Lichttrennungsabschnitt 6 empfängt das reflektierte Licht R1 von dem ersten Lichttrennungsabschnitt 5 und trennt das empfangene Licht in anderes übertragenes Licht T2 und anderes reflektiertes Licht R2. Der Strahlensplitter 1 inkludiert auch das Hauptlichtdurchlassglied 3, das die Positionsbeziehung zwischen dem ersten Lichttrennungsabschnitt 5 und dem zweiten Lichttrennungsabschnitt 6 in die vorbestimmte Positionsbeziehung aufrechterhält, die dem reflektierten Licht R1 von dem ersten Lichttrennungsabschnitt 5 gestattet, den zweiten Lichttrennungsabschnitt 6 zu erreichen. Entsprechend kann die Strahlensplittungseinheit 1 dem ersten Lichttrennungsabschnitt 5 und dem zweiten Lichttrennungsabschnitt 6 gestatten, drei getrennte Lichtstrahlen T1, T2, R2 aus dem einzelnen Lichtstrahl B1 zu erhalten.
Das Hauptlichtdurchlassglied 3 hat eine erste Fläche 3a und eine zweite Fläche 3b, die einander parallel sind. Der erste Lichttrennungsabschnitt 5 ist in der Form der ersten Lichttrennungsschicht 5. Der zweite Lichttrennungsabschnitt 6 ist in der Form der zweiten Lichttrennungsschicht 6. Die Strahlensplittungseinheit 1 inkludiert ferner das erste zusätzliche Lichtdurchlassglied 2 und das zweite zusätzliche Lichtdurchlassglied 4. Das erste zusätzliche Lichtdurchlassglied 2 ist in Kontakt mit der ersten Lichttrennungsschicht 5 vorgesehen. Die erste Lichttrennungsschicht 5 befindet sich zwischen dem Hauptlichtdurchlassglied 3 und dem ersten zusätzlichen Lichtdurchlassglied 2. Das zweite zusätzliche Lichtdurchlassglied 4 ist in Kontakt mit der zweiten Lichttrennungsschicht 6 vorgesehen. Die zweite Lichttrennungsschicht 6 befindet sich zwischen dem Hauptlichtdurchlassglied 3 und dem zweiten zusätzlichen Lichtdurchlassglied 4. Das Hauptlichtdurchlassglied 3, das erste zusätzliche Lichtdurchlassglied 2 und das zweite zusätzliche Lichtdurchlassglied 4 bilden als ein Ganzes eine Form eines rechteckigen Parallelepiped.
Die erste Lichttrennungsschicht 5 definiert die erste Lichttrennungsfläche 5S und die zweite Lichttrennungsschicht 6 definiert die zweite Lichttrennungsfläche 6S. Die erste Lichttrennungsfläche 5S bildet einen Winkel von 45° mit der ersten Fläche 3a. Die zweite Lichttrennungsfläche 6S bildet einen Winkel von 45° mit der ersten Fläche 3a. Die ersten und zweiten Lichttrennungsflächen 5S, 6S sind deshalb parallel zueinander. Je zwei getrennte Lichtstrahlen unter den drei getrennten Lichtstrahlen T1, T2, R2 haben deshalb eine von einer parallelen und orthogonalen Beziehung miteinander.
Die erste Fläche 3a des Hauptlichtdurchlassglieds 3 empfängt den einzelnen Lichtstrahl B1, der darauf einfällt. Die optische Achse x des Lichtstrahls B1 ist normal (lotrecht) zu der ersten Fläche 3a. Das Hauptlichtdurchlassglied 3 leitet den einzelnen Lichtstrahl B1 zu dem ersten Lichttrennungsabschnitt 5. Das erste zusätzliche Lichtdurchlassglied 2 hat eine Endfläche 2a und eine Endfläche 2b. Die Endfläche 2a ist zu der ersten Fläche 3a und der zweiten Fläche 3b orthogonal. Die Endfläche 2b ist parallel zu der ersten Fläche 3a und der zweiten Fläche 3b. Spezieller ist die Endfläche 2b auf der gleichen Ebene mit der zweiten Fläche 3b. Die Endfläche 2b überträgt den übertragenen Lichtstrahl T1 von dem ersten Lichttrennungsabschnitt 5.
Das Hauptlichtdurchlassglied 3 leitet das reflektierte Licht R1 von dem ersten Lichttrennungsabschnitt 5 zu dem zweiten Lichttrennungsabschnitt 6. Der zweite Lichttrennungsabschnitt 6 empfängt das reflektierte Licht R1 von dem ersten Lichttrennungsabschnitt 5 und trennt das empfangene Licht R1 in das übertragene Licht T2 und das reflektierte Licht R2. Das zweite zusätzliche Lichtdurchlassglied 4 hat eine Endfläche 4a und eine Endfläche 4b. Die Endfläche 4a ist zu der ersten Fläche 3a und der zweiten Fläche 3b orthogonal und gibt das übertragene Licht T2 von der zweiten Lichtungsschicht 6 aus. Die Endfläche 4b ist zu der ersten Fläche 3a und der zweiten Fläche 3b parallel. Spezieller ist die Endfläche 4b auf der gleichen Ebene mit der ersten Fläche 3a. Die zweite Fläche 3b gibt das reflektierte Licht R2 von der zweiten Lichttrennungsschicht 6 aus.
<Erste Modifikation>
2 zeigt einen Strahlensplitter 11 gemäß einer ersten Modifikation der vorliegenden Ausführungsform.
Gemäß dieser Modifikation bildet die Normale S5 zu der ersten Lichttrennungsfläche 5S einen Winkel von 45° mit der optischen Achse x des einfallenden Lichts B1, während die Normale S6 zu der zweiten Lichttrennungsfläche 6S einen Winkel von 45°+ α (wobei 0° < α < 45° ist) mit der optischen Achse y des reflektierten Lichts R1 bildet. Wie in der ersten Ausführungsform ist der Strahlensplitter 11 aus den Lichtdurchlassglieder 2, 3 und 4 konfiguriert, die miteinander gebondet oder angeheftet sind, um einen rechteckigen Parallelepiped zu bilden, wenn als ein Ganzes genommen. Die ersten und zweiten Lichttrennungsschichten 5 und 6 sind an den Schnittstellen zwischen den Lichtdurchlassgliedern 2 und 3 bzw. den Lichtdurchlassgliedern 3 und 4 ausgebildet. Während die Normale S5 zu der ersten Lichttrennungsfläche 5S einen Winkel von 45° mit der optischen Achse x des einfallenden Lichts B1 bildet, bildet die Normale S6 zu der zweiten Lichttrennungsfläche 6S einen Winkel von 45°+ α mit der optischen Achse y des reflektierten Lichts R1. Mit anderen Worten bildet die zweite Lichttrennungsfläche 6S einen Winkel von 45° – α mit der Fläche 3a. Deshalb bildet das reflektierte Licht R2 einen Winkel von 45° + α mit der Normalen S6. D.h. das reflektierte Licht R2 bildet einen Winkel von 2(45° + α) mit dem reflektierten Licht R1. Deshalb bildet das reflektierte Licht R2 einen Winkel von 2(45° + α) – 90° – 2α mit einer horizontalen Linie hl. Das reflektierte Licht R2 wird gebrochen, wenn es die Fläche 3b überträgt und wird reflektiertes Licht R2'. Aus Snell's Gesetz bildet das reflektierte Licht R2' einen Winkel von sin^–1( 1,5sin2α) mit der horizontalen Linie h1. Mit dieser Konstruktion kann der Strahlensplitter 1 leicht nicht nur Lichtstrahlen parallel und orthogonal zu dem einfallenden Licht bilden, sondern auch einen Lichtstrahl mit einem beliebigen Winkel bilden.
<Zweite Modifikation>
3 zeigt einen Strahlensplitter 13 gemäß einer zweiten Modifikation der vorliegenden Ausführungsform. Der Strahlensplitter 13 hat den gleichen Aufbau wie der Strahlensplitter 1, der in 1 gezeigt wird. Einfallendes Licht trifft jedoch auf die Endfläche 2a des Strahlensplitters 13. Die optische Achse x des einfallenden Lichts ist normal zu der Endfläche 2a. Die Normale S5 zu der ersten Lichttrennungsfläche 5 bildet einen Winkel von 45° mit der optischen Achse x des einfallenden Lichts B1. Ähnlich bildet die Normale S6 zu der zweiten Lichttrennungsfläche 6 einen Winkel von 45° mit der optischen Achse x des einfallenden Lichts B1.
Das einfallende Licht B1 bewegt sich in der Längsrichtung des Parallelepipeds. Ein Teil des einfallenden Lichts B1 wird das reflektierte Licht R1, wenn von der ersten Lichttrennungsfläche 5S reflektiert. Das verbleibende Licht durchläuft den Strahlensplitter 1 als das übertragene Licht T1. Ein Teil des übertragenen Lichts T1 wird das reflektierte Licht R2, wenn von der zweiten Lichttrennungsfläche 6S reflektiert. Das verbleibende Licht des übertragenen Lichts T1 durchläuft die zweite Lichttrennungsfläche 6S und wird das übertragene Licht T2.
Der Strahlensplitter 13 kann leicht drei Lichtstrahlen bilden, inkludierend das übertragene Licht T2, das dem einfallenden Licht B1 parallel ist, und das reflektierte Licht R1 und R2, die zu dem einfallenden Licht B1 orthogonal sind. Da der Strahlensplitter 13 von Seite zu Seite länger ausgebildet ist, ist der Strahlensplitter 13 zu einer Verwendung in Auslegungen mit wenig Raum in der vertikalen Richtung geeignet.
Wie oben beschrieben, hat gemäß dieser Modifikation das erste zusätzliche Lichtdurchlassglied 2 die Endfläche 2a, die zu der ersten Fläche 3a und der zweiten Fläche 3b orthogonal ist und die den einzelnen Lichtstrahl B1 empfängt, der darauf einfällt. Das erste zusätzliche Lichtdurchlassglied 2 leitet den einzelnen Lichtstrahl zu der ersten Lichttrennungsschicht 5. Das erste zusätzliche Lichtdurchlassglied 2 hat eine andere Endfläche 2b, die der ersten Fläche 3a und der zweiten Fläche 3b parallel ist und die das reflektierte Licht R1 von der ersten Lichttrennungsschicht 5 reflektiert. Der zweite Lichttrennungsabschnitt 6 empfängt das übertragene Licht T1 von dem ersten Lichttrennungsabschnitt 5 und trennt das empfangene Licht T1 in das übertragene Licht T2 und das reflektierte Licht R2. Das Hauptlichtdurchlassglied 3 leitet das übertragene Licht T1 von dem ersten Lichttrennungsabschnitt 5 zu dem zweiten Lichttrennungsabschnitt 6. Das zweite zusätzliche Lichtdurchlassglied 4 hat die Endfläche 4a. Die Endfläche 4a ist zu der ersten Fläche 3a und der zweiten Fläche 3b orthogonal und gibt das übertragene Licht T2 von der zweiten Lichttrennungsschicht 6 aus. Die zweite Fläche 3b des Hauptlichtdurchlassglieds 3 gibt das reflektierte Licht R2 von der zweiten Lichttrennungsschicht 6 aus.
<Dritte Modifikation>
4 zeigt einen Strahlensplitter 14 gemäß einer dritten Modifikation der vorliegenden Ausführungsform. Der Strahlen splitter 14 ist konfiguriert, aus einem einzelnen einfallenden Licht B1 fünf Lichtstrahlen zu erhalten.
Der Strahlensplitter 14 wird aus einem BK7-Glasmaterial mit einem Brechungskoeffizienten von 1,5 gebildet. Der Strahlensplitter 14 ist aus den Lichtdurchlassgliedern 20, 21, 22, 30, 31, 40, 41 und 42 konfiguriert. Die erste Lichttrennungsschicht 5 (erste Lichttrennungsfläche 5S) ist an der Schnittstelle zwischen den Lichtdurchlassgliedern 20 und 30 ausgebildet, während die zweite Lichttrennungsschicht 6 (zweite Lichttrennungsfläche 6S) an der Schnittstelle zwischen den Lichtdurchlassgliedern 30 und 31 ausgebildet ist. Außerdem ist eine Lichtreflexionsschicht 7 (Lichtreflexionsfläche 7S) an der Schnittstelle zwischen den Lichtdurchlassgliedern 31 und 40 ausgebildet; eine dritte Lichttrennungsschicht 8 (dritte Lichttrennungsfläche 8S) ist an der Schnittstelle zwischen den Lichtdurchlassgliedern 21 und 22 ausgebildet; und eine vierte Lichttrennungsschicht 9 (vierte Lichttrennungsfläche 9S) ist an der Schnittstelle zwischen den Lichtdurchlassgliedern 41 und 42 ausgebildet. Das einfallende Licht B1 wird in übertragenes Licht und reflektiertes Licht durch die erste Lichttrennungsschicht 8 gesplittet. Das reflektierte Licht wird weiter in das übertragene Licht T1 und das reflektierte Licht R1 durch die Lichttrennungsschicht 8 gesplittet. Der Teil vom Licht, der die erste Lichttrennungsschicht 5 durchläuft, wird in übertragenes Licht und das reflektierte Licht R2 durch die zweite Lichttrennungsschicht 6 gesplittet. Das übertragene Licht, das die zweite Lichttrennungsschicht 6 durchläuft, wird durch die Lichtreflexionsschicht 7 umgelenkt, um auf die Lichttrennungsschicht 9 einzufallen. Das Licht, das auf die Lichttrennungsschicht 9 einfällt, wird in reflektiertes Licht R3 und das übertragene Licht T2 gesplittet. Als ein Ergebnis werden fünf Strahlen von Licht aus einem einzelnen einfallenden Strahl B1 erhalten.
Hier bilden die Normalen zu der ersten Lichttrennungsfläche 5S, der zweiten Lichttrennungsfläche 6S und der Lichtreflexionsfläche 7S alle einen Winkel von 45° mit der optischen Achse x des einfallenden Lichts B1. Ferner bildet die Normale zu der Lichttrennungsfläche 8 einen Winkel von 45° mit der optischen Achse y, während die Normale zu der Lichttrennungsfläche 9S einen Winkel von 45° zu der optischen Achse y bildet.
Deshalb kann der Strahlensplitter 14 leicht fünf Lichtstrahlen bilden, inkludierend das reflektierte Licht R1 und das reflektierte Licht R3, die zu dem einfallenden Licht B1 parallel sind, und das übertragene Licht T1, das übertragene Licht T2 und das reflektierte Licht R2, die zu dem einfallenden Licht B1 orthogonal sind. Der Strahlensplitter 14 kann das reflektierte Licht R1 und das reflektierte Licht R3 in dem gleichen Abstand von der optischen Achse x bilden.
Spezieller inkludiert die Strahlensplittungseinheit 14 das Hauptlichtdurchlassglied 30. Das Hauptlichtdurchlassglied 30 hat eine erste Fläche 30a und eine zweite Fläche 30b, die einander parallel sind. Die Strahlensplittungseinheit 14 inkludiert ferner das erste zusätzliche Lichtdurchlassglied 20, das andere Hauptlichtdurchlassglied 31, die Lichtreflexionsschicht 7, das zweite zusätzliche Lichtdurchlassglied 21, die dritte Lichttrennungsschicht 8, das dritte zusätzliche Lichtdurchlassglied 22, das vierte zusätzliche Lichtdurchlassglied 41, die vierte Lichttrennungsschicht 9, das fünfte zusätzliche Lichtdurchlassglied 42 und ein sechstes zusätzliches Lichtdurchlassglied 40.
Das erste zusätzliche Lichtdurchlassglied 20 ist in Kontakt mit der ersten Lichttrennungsschicht 5 vorgesehen. Die erste Lichttrennungsschicht 5 befindet sich zwischen dem Haupt lichtdurchlassglied 30 und dem ersten zusätzlichen Lichtdurchlassglied 20. Das erste zusätzliche Lichtdurchlassglied 20 hat eine Endfläche 20a, die zu der ersten Fläche 30a und de:r zweiten Fläche 30b orthogonal ist und die den einzelnen Lichtstrahl B1 empfängt, der darauf einfällt. Die optische Achse x des Lichtstrahls B1 ist zu der Endfläche 20a normal. Das erste zusätzliche Lichtdurchlassglied 20 leitet den einzelnen Lichtstrahl B1 zu der ersten Lichttrennungsschicht 5. Das andere Hauptlichtdurchlassglied 31 ist in Kontakt mit der zweiten Lichttrennungsschicht 6 vorgesehen. Das andere Hauptlichtdurchlassglied 31 hat eine erste Fläche 31a, die sich auf der gleichen Ebene der ersten Fläche 30a befindet, und eine zweite Fläche 31b, die sich auf der gleichen Ebene der zweiten Fläche 30b befindet. Die zweite Lichttrennungsschicht 6 befindet sich zwischen dem Hauptlichtdurchlassglied 30 und dem anderen Hauptlichtdurchlassglied 31. Die Lichtreflexionsschicht 7 ist in Kontakt mit dem anderen Hauptlichtdurchlassglied 31 vorgesehen. Die Lichtreflexionsschicht 7 definiert die Lichtreflexionsfläche 7S. Das sechste zusätzliche Lichtdurchlassglied 40 ist in Kontakt mit der Lichtreflexionsschicht 7 vorgesehen. Die Lichtreflexionsschicht 7 befindet sich zwischen dem anderen Hauptlichtdurchlassglied 31 und dem sechsten zusätzlichen Lichtdurchlassglied 40.
Das zweite zusätzliche Lichtdurchlassglied 21 ist in Kontakt mit dem ersten zusätzlichen Lichtdurchlassglied 31 vorgesehen. Die dritte Lichttrennungsschicht 8 ist in Kontakt mit dem zweiten zusätzlichen Lichtdurchlassglied 21 vorgesehen. Die dritte Lichttrennungsschicht 8 definiert die dritte Lichttrennungsfläche 8S. Das dritte zusätzliche Lichtdurchlassglied 22 ist in Kontakt mit der dritten Lichttrennungsschicht 8 vorgesehen. Die dritte Lichttrennungsschicht 8 befindet sich zwischen dem zweiten zusätzlichen Lichtdurchlassglied 21 und dem dritten zusätzlichen Lichtdurchlassglied 22.
Das vierte zusätzliche Lichtdurchlassglied 41 ist in Kontakt mit dem anderen Hauptlichtdurchlassglied 31 vorgesehen. Die vierte Lichttrennungsschicht 9 ist in Kontakt mit dem vierten zusätzlichen Lichtdurchlassglied 41 vorgesehen. Die vierte Lichttrennungsschicht 9 definiert die vierte Lichttrennungsfläche 9S. Das fünfte zusätzliche Lichtdurchlassglied 42 ist in Kontakt mit der vierten Lichttrennungsschicht 9 vorgesehen. Die vierte Lichttrennungsschicht 9 befindet sich zwischen dem vierten zusätzlichen Lichtdurchlassglied 41 und dem fünften zusätzlichen Lichtdurchlassglied 42.
Das zweite zusätzliche Lichtdurchlassglied 21 hat eine Endfläche 21a, die zu der Endfläche 20a parallel ist und die Licht überträgt, das von der dritten Lichttrennungsschicht 8 reflektiert wird. Das dritte zusätzliche Lichtdurchlassglied 22 hat eine Endfläche 22a, die zu der Endfläche 20a orthogonal ist und die Licht überträgt, das durch die dritte Lichttrennungsschicht 8 übertragen wird. Das vierte zusätzliche Lichtdurchlassglied 41 hat eine Endfläche 41a, die parallel zu der Endfläche 20a ist und die Licht überträgt, das von der vierten Lichttrennungsschicht 9 reflektiert wird. Das fünfte zusätzliche Lichtdurchlassglied 42 hat eine Endfläche 42a, die zu der Endfläche 20a orthogonal ist und die Licht überträgt, das durch die vierte Lichttrennungsschicht 9 übertragen wird. Die ersten, zweiten und vierten Lichttrennungsflächen 5S, 6S, 9S und die Lichtreflexionsfläche 7S sind parallel zueinander und bilden Winkel von 45° mit der Endfläche 20a. Die dritte Lichttrennungsfläche 8S ist zu den ersten, zweiten und vierten Lichttrennungsflächen 5S, 6S, 9S orthogonal.
<Vierte Modifikation>
Während in 4 fünf Lichtstrahlen aus einem einzelnen einfallenden Strahl generiert werden, ist es auch möglich, die zweite Lichttrennungsschicht 6 wegzulassen und zwei horizontale Strahlen R1 und R3 und zwei vertikale Strahlen T1 und T2 zu bilden, wie in 5 gezeigt wird.
Als nächstes wird eine Lasermarkierungsvorrichtung 85 der ersten Ausführungsform beschrieben.
Wie in 6 gezeigt, inkludiert die Lasermarkierungsvorrichtung 85 im Wesentlichen ein Linienstrahlengenerierungsoptiksystem 86, das später zu beschreiben ist, einen Stützungsmechanismus 87, um das Linienstrahlengenerierungsoptiksystem 86 gerade zu halten, und ein Gehäuse 84, das das Linienstrahlengenerierungsoptiksystem 86 und den Stützungsmechanismus 87 abdeckt. Das Linienstrahlengenerierungsoptiksystem 86 inkludiert den Strahlensplitter 1 der ersten Ausführungsform, wie später beschrieben wird.
Der Stützungsmechanismus 87 setzt einen Tragrahmenmechanismus ein, der in der Technik gut bekannt ist. Der Tragrahmenmechanismus inkludiert einen Stützrahmen 80, einen großen Ring 81, einen kleinen Ring 82 und eine Befestigungsplattform 83. Der große Ring 81 ist zum Drehen um eine horizontale Achse H1 in Bezug auf den Stützrahmen 80 mittels Lager (nicht gezeigt) fähig. Der kleine Ring 82 ist zum Drehen um eine andere horizontale Achse H2 (senkrecht zu der Fläche der Zeichnung) in Bezug auf den großen Ring 81 mittels Lager (nicht gezeigt) fähig. Die Befestigungsplattform 83 ist mit dem kleinen Ring 82 fixiert und stützt das Linienstrahlengenerierungsoptiksystem 86. Mit dieser Konstruktion kann die Befestigungsplattform 83, an der das Linienstrahlengenerierungsoptiksystem 86 befestigt ist, waagerecht gehalten werden.
Wie in 7 gezeigt, inkludiert das Linienstrahlengenerierungsoptiksystem 86 einen Halbleiterlaser 56, der in Bezug auf die Lasermarkierungsvorrichtung 85 horizontal aufgestellt ist. Eine Kollimationslinse 57 konvertiert den Laserstrahl, der von dem Halbleiterlaser 56 emittiert wird, in parallel gerichtetes Licht (parallele Strahlen) oder einfallendes Licht B1 mit einem kreisförmigen Strahlenquerschnitt. In der vorliegenden Ausführungsform ist der Durchmesser des parallel gerichteten Lichts B1 auf 2 mm eingestellt.
Gemäß den Eigenschaften der ersten Lichttrennungsschicht 5 werden 67% vom einfallenden Licht reflektiert, während 33% übertragen werden. Entsprechend werden 67% des parallel gerichteten Lichts B1 durch die erste Lichttrennungsschicht 5 reflektiert und werden das reflektierte Licht R1. Die verbleibenden 33% des Lichts durchlaufen den Strahlensplitter 1 und werden das übertragene Licht T1. Gemäß den Eigenschaften der zweiten Lichttrennungsschicht 6 werden 50% vom einfallenden Licht reflektiert und 50% werden übertragen. Entsprechend werden 33,5 vom ursprünglichen B1 durch die zweite Lichttrennungsschicht 6 reflektiert und werden das reflektierte Licht R2. Die verbleibenden 33,5 des ursprünglichen B1 durchlaufen die zweite Lichttrennungsschicht 6 als das übertragene Licht T2. Durch Aufstellen einer Stablinse entlang des optischen Pfads von jedem Strahl können Linienstrahlen erhalten werden. Eine Stablinse 51 ist in dem optischen Pfad des übertragenen Lichts T1 derart aufgestellt, dass die axiale Richtung der Linse vertikal und orthogonal zu der Lichtemissionsrichtung des Halbleiterlasers 56 ist. Entsprechend erzeugt die Stablinse 51 einen horizontalen Linienstrahl, der sich entlang einer imaginären horizontalen Ebene ausbreitet, die normal zu dem Blatt der Zeichnung verläuft. Somit generiert die Stablinse 51 einen horizontalen Linienstrahl vorn und hinten von der Vorrichtung. Außerdem ist eine Stablinse 52 in dem optischen Pfad des reflektierten Lichts R2 aufgestellt und in einer Richtung orthogonal zu der Stablinse 51 ausgerichtet. Entsprechend erzeugt die Stablinse 52 einen vertikalen Linienstrahl, der sich entlang einer imaginären vertikalen Ebene ausbreitet, die auf dergleichen Ebene des Blattes der Zeichnung ist. Somit generiert die Stablinse 52 einen vertikalen Linienstrahl vorn und hinten von der Vorrichtung.
Ferner ist eine Stablinse 53 in dem optischen Pfad des übertragenen Lichts T2 derart aufgestellt, dass die axiale Richtung der Stablinse 53 parallel zu der Lichtemissionsrichtung des Halbleiterlasers 56 ist. Entsprechend erzeugt die Stablinse 53 einen vertikalen Linienstrahl, der sich entlang einer imaginären vertikalen Ebene ausbreitet, die normal zu dem Blatt der Zeichnung verläuft. Somit generiert die Stablinse 53 einen vertikalen Linienstrahl links und rechts der Vorrichtung.
Wie oben beschrieben, inkludiert die Lasermarkierungsvorrichtung 85 den Laser 56, der einen Lichtstrahl generiert, die Strahlensplittungseinheit 1, die Vielzahl von Linienstrahlengenerierungsoptikelementen 51, 52, 53 und die Stützungseinheit 87. Jedes Linienstrahlengenerierungsoptikelement 51, 52, 53 generiert einen Linienstrahl aus einem entsprechenden der Vielzahl von Lichtstrahlen, die durch die Strahlensplittungseinheit 1 generiert werden. Die Stützungseinheit 87 stützt den Laser 56, die Strahlensplittungseinheit 1 und die Vielzahl von Linienstrahlengenerierungsoptikelementen 51, 52, 53.
<Modifikation>
8 zeigt eine Modifikation des Linienstrahlengenerierungsoptiksystems, das zum Erzeugen von fünf Linienstrahlen aus einem einzelnen einfallenden Strahl fähig ist und das in der Lasermarkierungsvorrichtung 85 von 6 angebracht werden kann.
Das Linienstrahlengenerierungsoptiksystem 87 dieser Modifikation setzt den Strahlensplitter 14 der dritten Modifikation (4) ein. Der Halbleiterlaser 56 ist horizontal aufgestellt und emittiert einen Laserstrahl. Die Kollimationslinse 57 konvertiert den Laserstrahl, der von dem Halbleiterlaser 56 emittiert wird, in parallel gerichtetes Licht (parallele Strahlen) B1 mit einem kreisförmigen Strahlenquerschnitt. Einfallendes Licht wird in insgesamt fünf Strahlen unterteilt, inkludierend übertragenes Licht T1 und T2 und reflektiertes Licht R1, R2 und R3, durch die Lichttrennungsschichten 5, 6, 8, 9 und die Reflexionsschicht 7. Jeder geteilte Lichtstrahl durchläuft Stablinsen 51A, 51B, 52A, 52B und 53, um Linienstrahlen zu bilden. Die Stablinsen 51A und 51B generieren horizontale Linienstrahlen, die sich entlang einer imaginären horizontalen Ebene ausbreiten, die normal zu dem Blatt der Zeichnung verläuft. Die Stablinsen 51A und 51B generieren daher horizontale Linienstrahlen vorn und hinten von der Vorrichtung. Die Stablinsen 52A und 52B generieren vertikale Linienstrahlen, die sich entlang einer imaginären vertikalen Ebene ausbreiten, die auf der gleichen Ebene des Blattes der Zeichnung ist. Die Stablinsen 52A und 52B generieren daher vertikale Linienstrahlen vorn und hinten von der Vorrichtung. Ferner erzeugt die Stablinse 53 einen vertikalen Linienstrahl, der sich entlang einer imaginären vertikalen Ebene ausbreitet, die normal zu dem Blatt der Zeichnung verläuft. Die Stablinse 53 generiert daher einen vertikalen Linienstrahl links und rechts von der Vorrichtung.
<Andere Modifikation>
9 zeigt eine andere Modifikation des Linienstrahlengenerierungsoptiksystems, das in der Lasermarkierungsvorrichtung 85 von 6 angebracht werden kann.
Das Linienstrahlengenerierungsoptiksystem 88 dieser Modifikation hat den gleichen Aufbau wie das oben beschriebene Linienstrahlengenerierungsoptiksystem 87 (8).
Wenn das reflektierte Licht R2 auf die Stablinse 53 ausgestrahlt wird, wird ein Teil des reflektierten Lichts R2 durch die Stablinse 53 reflektiert. Als ein Ergebnis wird anderes reflektiertes Licht R2' generiert. Das reflektierte Licht R2' bewegt sich in der entgegengesetzten Richtung zu dem reflektierten Licht R2, durchläuft die Lichttrennungsschicht 6 und wird ein Lichtstrahl R2'' , der sich in der Richtung entgegengesetzt zu dem reflektierten Licht R2 bewegt, d.h. vertikal abwärts. Dieser Lichtstrahl kann für eine Bodenmarkierung verwendet werden. Während diese Konstruktion der des Linienstrahlengenerierungsoptiksystems 87 in 8 identisch ist, kann der Strahlensplitter 14 daher insgesamt sechs unterteilte Strahlen aus einem einzelnen einfallenden Strahl erzeugen.
<Zweite Ausführungsform>
10 zeigt eine Strahlensplittungseinheit 101A gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Eine Strahlensplittungseinheit 101A setzt kubisch geformte Strahlensplitter 121 und 122 mit einer Seitenlänge von 5 mm und ausgebildet aus einem BK7-Glasmaterial mit einem Brechungskoeffizienten von 1,5 ein. Die Strahlensplittungseinheit 101A ist mit dem ersten Strahlensplitter 121 und dem zweiten Strahlensplitter 122, aufgestellt entlang einer vertikalen Linie darin, aufgebaut. Der erste Strahlensplitter 121 ist mit dem Boden eines Halters 103 an dem Ende der Strahlensplittungseinheit 101A fixiert, auf das einfallendes Licht A ausgestrahlt wird, während der zweite Strahlensplitter 122 in einem beweglichen Halter 104 aufgestellt ist. Wie in 11 und 12 gezeigt, wird der bewegliche Halter 104 in dem Halter 103 an vier Stellen gestützt. Jeder Stützungspunkt ist aus einem sphärischen Presskörper konfiguriert, inkludierend eine Stahlkugel 105 und eine Feder 106, die ermöglichen, dass die Positionierung des beweglichen Halters 104 in Bezug auf den Halter 103 subtil modifiziert wird. Die Positionierung des beweglichen Halters 104 wird derart justiert, dass Licht, das von dem zweiten Strahlensplitter 122 emittiert wird, einen vorbestimmten Bestrahlungspunkt bestrahlen wird. Die Positionierung des beweglichen Halters 104 wird unter Verwendung von Schrauben 107 justiert (inkludierend Justierungen über Steigungsachsenrichtung P und Rollachsenrichtung R) und fixiert, die nahe der Stützungspunkte vorgesehen sind. Wenn notwendig, können auch Rotationsjustierungen (Justierungen über Gierachsenrichtung L) des beweglichen Halters 104 durchgeführt werden. In der vorliegenden Ausführungsform hat der Halter 103 eine Form eines hohlen Zylinders mit einem äußeren Durchmesser von 18 mm, einem inneren Durchmesser von 15 mm und einer Höhe von 30 mm. Der bewegliche Halter 104 hat auch eine Form eines hohlen Zylinders mit einem äußeren Durchmesser von 12 mm, einem inneren Durchmesser von 9 mm und einer Höhe von 9 mm. Die Stahlkugeln 105 haben einen Durchmesser von 1,5 mm. Der erste Strahlensplitter 121 und der zweite Strahlensplitter 122 sind durch einen Abstand von 28 mm getrennt. Die Strahlensplittungseinheit 101A mit dieser Konstruktion kann leicht drei Lichtstrahlen inkludierend Lichtstrahlen B und C, die parallel zu dem einfallenden Licht A sind, und einen Lichtstrahl D, der orthogonal zu dem einfallenden Licht A ist, bilden. Obwohl in den Zeichnungen nicht gezeigt, ist ein Paar von Fenstern in den peripheren Seiten des Halters 103 zum Übertragen der Strahlen A und B dahin durch vorgesehen, und ein anderes Fenster ist in der peripheren Seite des beweglichen Halters 104 zum Übertragen des Strahls C dahin durch vorgesehen.
Während die sphärischen Presskörper aus Stahlkugeln 105 konfiguriert sind, sind die sphärischen Presskörper nicht auf Stahlkugeln begrenzt, sondern können z.B. aus keramischen Kugeln konfiguriert sein.
13 ist eine vergrößerte Querschnittsansicht, die zeigt, wie der bewegliche Halter 104 mit dem Halterhauptkörper 103 gestützt wird. Der hohle Zylinder 103 hat eine äußere Fläche 103A, die einen äußeren Durchmesser definiert, und eine innere Fläche 103B, die einen inneren Durchmesser definiert. Der hohle Zylinder 104 hat eine äußere Fläche, die einen äußeren Durchmesser definiert, der kleiner als der innere Durchmesser des Halterhauptkörpers 103 ist.
Der Halterhauptkörper 103 wird mit vier Unterbringungslöchern 103h an Stellen gebildet, die nahe zu einem oberen Ende 103C des Halterhauptkörpers 103 entlang seiner zentralen Achse L sind. Die Unterbringungslöcher 103h sind auf dem Kreisumfang des Halterhauptkörpers 103 angeordnet und sind voneinander um 90 Grad getrennt. Jedes Unterbringungsloch 103h erstreckt sich orthogonal zu der zentralen Achse L. Das Unterbringungsloch 103h erstreckt sich zwischen der inneren Fläche 103B und der äußeren Fläche 103A. Das innerseitige Ende des Unterbringungslochs 103h ist auf der inneren Fläche 103B offen, aber das außenseitige Ende des Unterbringungslochs 103h ist auf der äußeren Fläche 103A nicht offen. In einem Abschnitt 103k des Unterbringungslochs 103h nahe dem innerseitigen Ende verringert sich der innere Durchmesser des Unterbringungslochs 103h zu dem innerseitigen Ende. Es ist eine Feder 106 in jedem Unterbringungsloch 103h angebracht. Die Feder 106 hat ein Paar von entgegenliegenden freien Enden 106A (außenseitiges Ende 106A) und 106B (innerseitiges Ende 106B). Die Kugel 105 ist an dem innerseitigen Ende 106B der Feder 106 angebracht. Ein Teil der Kugel 105 ragt aus dem Unterbringungsloch 103h hervor und wird in einer Einbuchtung oder Nut 104a aufgenommen, die in der äußeren Fläche des beweglichen Halters 104 ausgebildet ist. Die Einbuchtung 104a erstreckt sich um eine gewisse Länge entlang des Kreisumfangs des beweglichen Halters 104. Die Einbuchtung 104a hat im Wesentlichen einen halbkreisförmigen Querschnitt. Die Feder 106 ist in einem zusammengedrückten Zustand und drückt den beweglichen Halter 104 über die Kugel 105 zu der zentralen Achse L des Halterhauptkörpers 103.
Wie in 10-13 gezeigt, wird der erste Strahlensplitter 121 mit einer ersten Lichttrennungsschicht 121L gebildet. Der zweite Strahlensplitter 122 wird mit einer zweiten Lichttrennungsschicht 122L gebildet. Der Halterhauptkörper 103 ist mit dem ersten Strahlensplitter 121 befestigt. Der bewegliche Halter 104 ist mit dem zweiten Strahlensplitter 122 befestigt. Der bewegliche Halter 104 ist an dem Halterhauptkörper 103 beweglich befestigt, um die Positionsbeziehung zwischen den ersten und zweiten Lichttrennungsschichten 121L und 122L in eine vorbestimmte Positionsbeziehung zu erhalten, die den ersten und zweiten Lichttrennungsschichten 121L und 122L gestattet, drei getrennte Lichtstrahlen aus dem einzelnen Lichtstrahl zu generieren.
Wie in 11-13 gezeigt, wird der bewegliche Halter 104 durch die Stützungseinheiten 105, 106 auf eine Art und Weise befestigt, dass der bewegliche Halter 104 bezüglich des Halterhauptkörpers 103 in Hinsicht auf drei axiale Richtungen (Gierachsenrichtung L, Rollachsenrichtung R und Steigungsachsenrichtung P), die zueinander orthogonal sind, drehbar ist. Der Halterhauptkörper 103 hat eine Form eines hohlen Zylinders mit der zentralen Achse L, die als die Gierachsenrichtung L dient. Der erste Strahlensplitter 121 befindet sich in einer Position auf der Achse L des hohlen Zylinders 103. Der bewegliche Halter 104 hat eine Form eines hohlen Zylinders mit einer zentralen Achse L'. Der zweite Strahlensplitter 122 befindet sich in einer Position auf der Achse L' des hohlen Zylinders 104. Der bewegliche Halter 104 ist bezüglich des Halterhauptkörpers 103 angeordnet, wobei sich die Achse des beweglichen Halters 104 auf der Achse L des Halterhauptkörpers 103 befindet.
Wie in 13 gezeigt, kooperieren die Stützungseinheiten 105, 106, mit mindestens einem Teil des hohlen Zylinders 104, der innerhalb des hohlen Zylinders 103 eingefügt ist, um den hohlen Zylinder 104 zu stützen. Die vier Paare von Stützungseinheiten 105, 106 befinden sich in der Stützungsposition 5, die entlang der Achse L des Haupthalterkörpers 103 definiert ist. Die Feder 106 hat das erste Ende und das zweite Ende und generiert eine Drängungskraft. Das erste Ende kontaktiert und drückt den Halterhauptkörper 103 durch die Drängungskraft. Der sphärische Körper 105 kontaktiert das zweite Ende der Feder und wird durch das zweite Ende der Feder gedrückt. Der sphärische Körper 105 kontaktiert auch die äußere Fläche des hohlen Zylinders 104 und drückt den hohlen Zylinder 104 durch die Drängungskraft der Feder.
Die Schrauben 107 werden zum Justieren der Rotationsposition des beweglichen Halters 104 in Bezug auf den Halterhauptkörper 103 in Hinsicht auf die Roll- und Steigungsachsenrichtungen R und P verwendet. Die Schrauben 107 befinden sich in der Justierungsposition A, die entlang der zentralen Achse L definiert ist. Jede Verschiebungsanwendungseinheit 107 legt eine Verschiebung an eine Lücke zwischen der inneren Fläche des Halterhauptkörpers 103 und der äußeren Fläche des beweglichen Halters 104 in der Justierungsposition A an, wobei dadurch die Rotationsposition des beweglichen Halters 104 um die Roll- und Steigungsachsenrichtungen R, P in Bezug auf den Halterhauptkörper 103 justiert wird.
Der erste Strahlensplitter 121 ist in dem Halterhauptkörper befestigt, sodass die erste Lichttrennungsfläche 121L einen Winkel von 45° in Bezug auf die Achse L des Halterhauptkör pers 103 bildet. Der bewegliche Halter 104 wird durch die Stützungseinheiten 105, 106 und die Schrauben 107 ausgerichtet, um die zweite Lichttrennungsfläche 122L in dem zweiten Strahlensplitter 122 parallel zu der ersten Lichttrennungsfläche 121L zu halten und einen Winkel von 45° in Bezug auf die Achse L des Halterhauptkörpers 103 zu bilden, wobei dadurch den ersten und zweiten Lichttrennungsschichten 121L und 122L gestattet wird, drei getrennte Lichtstrahlen zu erzeugen. In diesem Fall hat jeder von zwei getrennten Lichtstrahlen unter den drei getrennten Lichtstrahlen eine von einer parallelen und orthogonalen Beziehung zueinander.
<Erste Modifikation>
In einigen Fällen ist es schwierig, feine Positionierungsjustierungen mit der Strahlensplittungseinheit 101A der vorliegenden Ausführungsform unter Verwendung der Schrauben 107, die nahe den Stützungspunkten vorgesehen sind, durchzuführen. Eine Strahlensplittungseinheit 101B gemäß einer Modifikation ist zum Durchführen derartiger feiner Positionierungsjustierungen besser geeignet. Wie in 14 und 15 gezeigt, hat der Halter 103 eine Form eines hohlen Zylinders mit einem äußeren Durchmesser von 18 mm, einem inneren Durchmesser von 15 mm und einer Höhe von 42 mm. Der bewegliche Halter 104 hat auch eine Form eines hohlen Zylinders mit einem äußeren Durchmesser von 12 mm, einem inneren Durchmesser von 9 mm und einer Höhe von 38 mm. Die Schrauben 107 sind in Positionen (Justierungsposition A) 30 mm von den Stützungspunkten S vorgesehen. Da der Abstand von den Stützungspunkten S zu der oberen Emissionsfläche 122E (Emissionsposition E) des zweiten Strahlensplitters 122 6 mm ist und der Abstand von den Stützungspunkten zu den Schrauben 107 (Justierungspunkte A) 30 mm ist., wird, wenn der bewegliche Halter 104 durch Drehen der Schrauben 107 verschoben wird, nur ein Fünftel dieser Verschiebung auf die obere Emissionsfläche 122E des zweiten Strahlensplitters 122 angewendet. Es ist mit anderen Worten leichter, Justierungen mit der Strahlensplittungseinheit 101B durchzuführen, da der Betrag einer Verschiebung reduziert ist.
Auf diesem Weg hat der zweite Strahlensplitter 122 eine Emissionsfläche 122E zum Emittieren von übertragenem Licht, das durch die zweite Lichttrennungsschicht 122L übertragen wurde. Der Abstand entlang der Achse L des Haupthalterkörpers 103 zwischen der Stützungsposition S und der Justierungsposition A ist fünfmal so lang wie ein Abstand entlang der Achse L zwischen der Emissionsfläche 122E und der Stützungsposition 5.
Es ist jedoch ausreichend, dass der Abstand entlang der Achse L zwischen der Stützungsposition S und der Justierungsposition A größer als ein Abstand entlang der Achse L zwischen der Emissionsfläche 122E und der Stützungsposition S ist. Es ist wünschenswert, dass der Abstand entlang der Achse L zwischen der Stützungsposition S und der Justierungsposition A größer oder gleich dem Doppelten eines Abstands entlang der Achse L zwischen der Emissionsfläche 122E und der Stützungsposition S ist.
<Zweite Modifikation>
16 zeigt eine Strahlensplittungseinheit 101C gemäß einer zweiten Modifikation. Die Strahlensplittungseinheit 101C hat den gleichen Aufbau wie den der Strahlensplittungseinheit 101B mit Ausnahme des Strahlensplitters 122. 16 zeigt deshalb nur die Strahlensplitter 121 und 122 in der Strahlensplittungseinheit 101C. In dem ersten Strahlensplitter 121 bildet eine Normale S21 zu der Lichttrennungsfläche einen Winkel von 45° mit der optischen Achse des einfallenden Lichts A auf die gleiche Art und Weise wie die Strahlensplit ter 121 in den Strahlensplittungseinheiten 101A und 101B. Gemäß der vorliegenden Ausführungsform bildet eine Normale S22 zu der Lichttrennungsfläche in dem zweiten Strahlensplitter 122 einen Winkel von 45° + α mit der optischen Achse vom reflektierten Licht E.
Die Normale S21 zu der ersten Lichttrennungsfläche 121L bildet einen Winkel von 45° mit der optischen Achse x des einfallenden Lichts A, während die Normale 522 zu der zweiten Lichttrennungsfläche 122L einen Winkel von 45° + α (wobei 0° < α < 45° ist) mit der optischen Achse y des reflektierten Lichts E bildet. Mit anderen Worten bildet die zweite Lichttrennungsfläche 122L einen Winkel von 45° – α mit der optischen Achse y des reflektierten Lichts E. Deshalb bildet das reflektierte Licht C einen Winkel von 45° + α mit der Normalen 522. D.h. das reflektierte Licht C bildet einen Winkel von 2(45° + α) mit dem reflektierten Licht E. Deshalb bildet das reflektierte Licht C einen Winkel von 2(45° + α) – 90° = 2α mit einer horizontalen Linie h1. Das reflektierte Licht C wird gebrochen, wenn es eine Fläche 122a überträgt und wird reflektiertes Licht C'. Nach Snell's Gesetz bildet das reflektierte Licht C' einen Winkel von sin^–1(1,5sin2α) mit der horizontalen Linie h1. Mit dieser Konstruktion kann die Strahlensplittungseinheit 101C leicht nicht nur Lichtstrahlen parallel und orthogonal zu dem einfallenden Licht bilden, sondern auch einen Lichtstrahl mit einem beliebigen Winkel.
Wie oben beschrieben, ist der erste Strahlensplitter 121 in dem Halterhauptkörper 103 befestigt, sodass die erste Lichttrennungsfläche 121L einen Winkel von 45° in Bezug auf die Achse L des Halterhauptkörpers 103 bildet. Der bewegliche Halter 104 hält einen Winkel, der zwischen der zweiten Lichttrennungsfläche 122L und der Achse L des Halterhauptkörpers 103 gebildet wird, in einem Winkel von 45°– α aufrecht, wobei α in einem Bereich von 0° < α < 45° liegt.
<Dritte Modifikation>
17 zeigt eine Strahlensplittungseinheit 101D gemäß einer dritten Modifikation. Die Strahlensplittungseinheit 101D ist in der horizontalen Richtung verlängert. Die Strahlensplittungseinheit 101D hat im Wesentlichen die gleiche Konstruktion zu der Strahlensplittungseinheit 101B mit Ausnahme dessen, dass einfallendes Licht A' durch den Boden des Halters 103 zu dem ersten Strahlensplitter 121 geleitet wird. Obwohl in der Zeichnung nicht gezeigt, ist ein Fenster in dem Boden des Halters 103 zum Übertragen des einfallenden Lichts A' dahin durch ausgebildet. Das einfallende Licht A' fällt auf ein Ende der Strahlensplittungseinheit 101D ein. Das einfallende Licht A' bewegt sich entlang der Längsrichtung der Strahlensplittungseinheit lOlD. Ein Teil des einfallenden Lichts A' wird von der Lichttrennungsfläche 121L des ersten Strahlensplitters 121 reflektiert und wird reflektiertes Licht B'. Das verbleibende Licht wird übertragenes Licht E'. Ein Teil des übertragenen Lichts E' wird von der Lichttrennungsfläche 122L des zweiten Strahlensplitters 122 reflektiert und wird reflektiertes Licht C'. Der verbleibende Teil des übertragenen Lichts E' durchläuft die Lichttrennungsfläche 122L des zweiten Strahlensplitters 122 und wird übertragenes Licht D'.
Die Strahlensplittungseinheit 101D kann leicht drei Lichtstrahlen bilden, inkludierend das übertragene Licht D', das parallel zu dem einfallenden Licht A' ist, und das reflektierte Licht B' und C', die orthogonal zu dem einfallenden Licht A' sind. Da die Strahlensplittungseinheit lOlD von Seite zu Seite länger ausgebildet ist, ist der Strahlensplitter 101D außerdem zur Verwendung in Anordnungen geeignet, die in der vertikalen Richtung wenig Raum haben.
<Vierte Modifikation>
18 zeigt eine Strahlensplittungseinheit 101E gemäß einer vierten Modifikation. Die Strahlensplittungseinheit 101E ist konfiguriert, vier geteilte Lichtstrahlen aus einem einzelnen einfallenden Licht zu erzeugen.
In der vorliegenden Modifikation werden der erste Strahlensplitter 121 und der zweite Strahlensplitter 122 aus einem BK7-Glasmaterial mit einem Brechungskoeffizienten von 1,5 gebildet. Einfallendes Licht A'' wird in übertragenes Licht F" und reflektiertes Licht B'' durch den ersten Strahlensplitter 121 gesplittet. Das übertragene Licht F'' wird in übertragenes Licht G'' und reflektiertes Licht C'' durch den zweiten Strahlensplitter 122 geteilt. Das übertragene Licht G'' , das den zweiten Strahlensplitter 122 durchläuft, wird in übertragenes Licht E'' und reflektiertes Licht D'' durch einen dritten Strahlensplitter 123 gesplittet. Entsprechend werden vier Lichtstrahlen aus einem einzelnen Strahl von einfallendem Licht getrennt. Eine Normale zu jeder Lichttrennungsfläche in den Strahlensplittern 121, 122 und 123 bildet einen Winkel von 45° mit der optischen Achse des einfallenden Lichts A''. Deshalb kann die Strahlensplittungseinheit 101E leicht einen Strahl von Licht parallel zu dem einfallenden Licht und drei Strahlen von Licht orthogonal zu dem einfallenden Licht bilden. In der Strahlensplittungseinheit 101E werden der erste Strahlensplitter 121 und der dritte Strahlensplitter 123 durch bewegliche Halter 104' bzw. 104 gestützt, während der zweite Strahlensplitter 122 in dem Halter 103 gestützt wird.
Wie oben beschrieben, sind die beiden beweglichen Halter 104 und 104' beweglich in dem Halterhauptkörper 103 befestigt, um die Positionsbeziehungen zwischen den Strahlensplittern 121, 122 und 123 in die vorbestimmten Positionsbeziehungen zu erhalten, sodass die ersten, zweiten und dritten Lichttren nungsschichten 121L, 122L und 123L vier getrennte Lichtstrahlen aus dem einzelnen Lichtstrahl generieren.
<Lasermarkierungsvorrichtung>
Eine Lasermarkierungsvorrichtung 185 gemäß der zweiten Ausführungsform hat im Wesentlichen die gleiche Konstruktion wie die Lasermarkierungsvorrichtung 85 gemäß der ersten Ausführungsform, wie in 6 gezeigt. Die Lasermarkierungsvorrichtung 185 ist mit einem Linienstrahlengenerierungsoptiksystem 186 an Stelle des Linienstrahlengenerierungsoptiksystems 86 versehen. Mit Ausnahme dessen hat die Lasermarkierungsvorrichtung 185 die gleiche Konstruktion wie die Lasermarkierungsvorrichtung 85.
Wie in 19 gezeigt, inkludiert das Linienstrahlengenerierungsoptiksystem 186 einen Halbleiterlaser 156, der horizontal in Bezug auf die Lasermarkierungsvorrichtung 185 aufgestellt ist. Eine Kollimationslinse 157 konvertiert den Laserstrahl, der von dem Halbleiterlaser 156 emittiert wird, in parallel gerichtetes Licht (parallele Strahlen) oder einfallendes Licht A mit einem kreisförmigen Strahlenquerschnitt. In der vorliegenden Ausführungsform ist der Durchmesser des parallel gerichteten Lichts A eingestellt, 2 mm zu sein. Das Linienstrahlengenerierungsoptiksystem 186 inkludiert ferner die Strahlensplittungseinheit 101A.
Gemäß den Eigenschaften des ersten Strahlensplitters 121 werden 67% des einfallenden Lichts A reflektiert, während 33% übertragen werden. Daher werden 67% des einfallenden Lichts A durch den ersten Strahlensplitter 121 reflektiert, während die verbleibenden 33% des Lichts durch die Strahlensplittungseinheit 101A übertragen werden und übertragenes Licht B werden. Gemäß den Eigenschaften des zweiten Strahlensplitters 122 werden 50% vom einfallenden Licht reflektiert und 50% werden übertragen. Es ist auch möglich, Linienstrahlen durch Aufstellen von Stablinsen 151, 152 und 152 in den optischen Pfaden von jedem Lichtstrahl zu erzeugen. Die Stablinse 151 ist in dem optischen Pfad des Lichtstrahls B derart aufgestellt, dass sich die Längsrichtung der Stablinse 151 vertikal und orthogonal zu der Lichtemissionsrichtung des Halbleiterlasers 156 erstreckt. Entsprechend erzeugt die Stablinse 151 einen horizontalen Linienstrahl. Ferner ist die Stablinse 152 in dem optischen Pfad des reflektierten Lichts C aufgestellt und ist orthogonal zu der Stablinse 151 ausgerichtet. Entsprechend erzeugt die Stablinse 152 einen vertikalen Linienstrahl.
Ferner ist eine Stablinse 153 in dem optischen Pfad des übertragenen Lichts D derart aufgestellt, dass die axiale Richtung der Stablinse 53 parallel zu der Lichtemissionsrichtung des Halbleiterlasers 156 ist. Entsprechend erzeugt die Stablinse 153 einen vertikalen Linienstrahl, der sich entlang einer imaginären vertikalen Ebene ausbreitet, die normal zu dem Blatt der Zeichnung verläuft. Somit generiert die Stablinse 153 einen vertikalen Linienstrahl links und rechts von der Vorrichtung.
Wie oben beschrieben, kooperieren der Laser 156 und die Kollimationslinse 157, um einen parallel gerichteten Lichtstrahl zu generieren. Die Strahlensplittungseinheit 101 empfängt den parallel gerichteten Lichtstrahl und generiert die Vielzahl von getrennten Lichtstrahlen. Die Stützungseinheit 87 stützt den Laser 156, die Kollimationslinse 157, die Strahlensplittungseinheit 101 und die Vielzahl von Linienstrahlengenerierungsoptikelementen 151, 152 und 153.
<Modifikation>
20 zeigt ein Linienstrahlengenerierungsoptiksystem 187, das in der Lasermarkierungsvorrichtung 185 befestigt ist und mit der Strahlensplittungseinheit 101E ausgerüstet ist, die zum Erhalten von vier geteilten Lichtstrahlen aus einem einzelnen einfallenden Lichtstrahl fähig ist.
Der Halbleiterlaser 156 ist horizontal in der Lasermarkierungsvorrichtung 110 zum Emittieren eines Laserstrahls aufgestellt. Die Kollimationslinse 157 konvertiert den Laserstrahl, der von dem Halbleiterlaser 156 emittiert wird, in parallel gerichtetes Licht (parallele Strahlen) A'' mit einem kreisförmigen Strahlenquerschnitt. Der Durchmesser des parallel gerichteten Lichts A'' ist auf 2 mm eingestellt. Das einfallende Licht wird in insgesamt vier Strahlen von übertragenem Licht und reflektiertem Licht durch die Strahlensplitter 121, 122 und 123 unterteilt. Linienstrahlen können durch Durchlaufen von jedem geteilten Lichtstrahl durch die Stablinsen 151-154 erzeugt werden. In der vorliegenden Modifikation generiert die Stablinse 151 horizontale Linienstrahlen vor und hinter der Lasermarkierungsvorrichtung der Lasermarkierungsvorrichtung 185, während die Stablinse 152 einen vertikalen Linienstrahl vor der Lasermarkierungsvorrichtung 185 generiert. Ferner generiert die Stablinse 153 eine vertikale Linie auf der linken und rechten Seite der Lasermarkierungsvorrichtung 185, während die Stablinse 154 eine vertikale Linie hinter der Lasermarkierungsvorrichtung 110 generiert.
21 zeigt ein anderes Linienstrahlengenerierungsoptiksystem 188. Mit der äquivalenten Konstruktion zu dem Linienstrahlengenerierungsoptiksystem 186 kann der Lichtstrahl D reflektiertes Licht D' erzeugen, wenn er auf die Stablinse 153 einfällt. Das reflektierte Licht D' bewegt sich in der Richtung entgegengesetzt zu der des übertragenen Lichts D, durchläuft die Lichttrennungsflächen des zweiten Strahlensplitters 122 und ersten Strahlensplitters 121 und setzt nach unten in der Richtung entgegengesetzt zu der des Lichtstrahls D fort. Entsprechend kann das reflektierte Licht D' für eine Bodenmarkierung verwendet werden. Durch Verwenden der gleichen Konstruktion ist es daher möglich, insgesamt vier unterteilte Lichtstrahlen aus einem einzelnen Strahl von einfallendem Licht zu erhalten.
Wie oben beschrieben, empfängt und reflektiert die Linse 153 einen Teil des übertragenen Lichts von der zweiten Lichttrennungsschicht 122L. Die zweite Lichttrennungsschicht 122L überträgt das reflektierte Licht von der Linse 153, wobei dadurch vier getrennte Lichtstrahlen aus dem einzelnen Lichtstrahl erhalten werden.
<Dritte Ausführungsform>
22 und 23 zeigen ein Strahlenemissionswinkelkompensationsoptikelement 201 gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. In der vorliegenden Ausführungsform wird das Winkelkompensationselement 201 aus einem BK7-Glasmaterial mit einem Brechungskoeffizienten von 1,5 gebildet, obwohl anderes lichtdurchlassendes Material, wie etwa Glas oder Plastik, auch verwendet werden kann. Das Winkelkompensationselement 201 hat eine Form eines Prismas mit trapezförmigen Flächen 220, wie in 22 und 23 gezeigt. Das Winkelkompensationselement 201 hat auch eine Einfallfläche 202 und eine Emissionsfläche 203 derart, dass die Einfallfläche 202 und die Emissionsfläche 203 einen vorbestimmten Winkel α bilden. Es sollte vermerkt werden, dass die Form des Winkelkompensationselementes 201 nicht auf das Prisma mit trapezförmigen Flächen 220 begrenzt ist und dass andere Formen verwendet werden können, solange wie die Einfallfläche 202 und die Emissionsfläche 203 einen vorbestimmten Winkel α bilden.
Als Nächstes werden die Prinzipien, wie das Winkelkompensationselement 201 Winkelkompensation oder Winkelkorrektur durchführt, mit Bezug auf 24 beschrieben. Hier wird der Fall betrachtet, in dem ein Strahl B1 von einem anderen Optiksystem (nicht gezeigt) emittiert wird, der um einen Winkel δ von der Linie eines idealen Strahls (x-Achse) abweicht. Die Einfallfläche 202 des Winkelkompensationselementes 201 ist bei einem Winkel von n/2 – ξ zu der x-Achse geneigt. Auch fällt der Strahl B1 bei einem Winkel 0₁ zu der Normalen zu der Einfallfläche 202 ein. Ferner bewegt sich ein Strahl B2, der das Winkelkompensationselement 201 durchläuft, bei einem Winkel γ zu der gleichen Normalen. Angenommen, dass der Brechungskoeffizient des Winkelkompensationselementes 201n ist, kann gemäß Snell's Gesetz die folgende Gleichung gebildet werden: sinθ1 = n·sinγ (1)
Da Luft das Äußere des Winkelkompensationselementes 201 umgibt, ist der Brechungskoeffizient der Außenseite des Winkelkompensationselementes 201 1.
Der Strahl B2, der das Winkelkompensationselement 201 durchläuft, bildet auch einen Winkel α – γ zu der Normalen zu der Emissionsfläche 203. Wenn der Winkel, in dem ein Strahl B3, der von dem Winkelkompensationselement 201 emittiert wird, mit der Normalen zu der Emissionsfläche 203 Θ₂ bezeichnet wird, dann ist gemäß Snell's Gesetz n·sin (α – γ) = sinθ2 (2)
Aus Gleichung (1) ist dann sinγ = (1/n)·sinθ1 (3)
Durch Modifizieren von Gleichung (3) ist cosγ = (1/n) · (n2 – sin2θ1)1/2 (4)
Aus Gleichung (2) ergibt sich als Nächstes: sinθ2 = n · sin(α – γ) =n · (sinα · cosγ – cosα · sinγ) =n · (sinα · (1/n) · (n2 – sin2θ1) 1/2 – cosα · (1/n) · sinθ1) =sinα · (n2 – sin2θ1) 1/2 – cosα · sinθ1 (5)
Der Winkel δ , der durch den Strahl B1 und die x-Achse gebildet wird, wird durch das Folgende gefunden: δ = ξ – θ1 (6) Ferner wird ein Winkel Φ, der durch den ausgehenden Strahl B3 und die x-Achse gebildet wird, durch die folgende Gleichung gefunden: Φ = α – ξ – θ2 (7)
Wenn α, θ₁, θ₂ und δ ausreichend klein sind, können die folgenden Gleichungen erhalten werden: sinθ1 = θ1 , sinθ2 = θ2 , sinα = α , cosα = 1 , und θ1 2 = 0.
Daher ist aus Gleichung (5) θ2 = α · (n2 – θ1 2 ) 1/2 – θ1 = n · α – θ1 (8)
Durch Einsetzen von Gleichung (8) in Gleichung (7) kann der Winkel Φ, der durch den Strahl B3 und die x-Achse gebildet wird, wie folgt gefunden werden: Φ = α – ξ – (n · α – θ1) = α – n · α – (ξ – θ1 ) = α – n · α – δ (9) Um hier Φ 0 zu machen, wird Φ = 0 in Gleichung (9) eingesetzt. α – n · α – δ = 0
Durch Umstellung der obigen Gleichung ergibt sich: α = –δ/(n – 1) (10)
Mit anderen Worten kann durch Übertragen eines Strahls durch das Winkelkompensationselement 201 mit einem Winkel α, der 1/(n – 1) mal der Winkel δ ist, der durch den Strahl B1 und die x-Achse gebildet wird, das Licht, das von dem Winkelkompensationselement 201 emittiert wird, korrigiert werden, um einen Winkel von 0° mit der x-Achse zu bilden. Wenn z.B. n gleich 1,5 ist, kann die Gleichung (10) als α = –δ/(1,5 – 1) = –2δ umgeschrieben werden.
Wie aus Gleichung (10) klar ist, hängt ferner die Winkelkorrektur nicht von dem Winkel ab, in dem das Winkelkompensationselement 201 in Bezug auf die x-Achse aufgestellt oder installiert ist.
Wenn ein Strahl, der von einem vorbestimmten Optiksystem emittiert wird, z.B. einen Winkel von 0,01° mit der x-Achse bildet, kann eine Winkelkorrektur unter Verwendung des Winkelkompensationselementes 201 mit einem Winkel α = –0,01/(n – 1) aus Gleichung (10) durchgeführt werden, um die Richtung des Strahls mit der x-Achse auszurichten. Wenn das Winkelkompensationselement 201 aus einem BK7-Material mit einem Brechungskoeffizienten von 1,5 gebildet wird, ist α = –0,01/(1,5 – 1) = –0,02° Wie oben beschrieben, ist die Gestaltung des Winkelkompensationselementes 201 äußerst einfach gemacht, da der Winkel α des Winkelkompensationselementes 201, das für eine Winkelkorrektur verwendet wird, einfach aus dem Einfallwinkel des einfallenden Strahls und dem Brechungskoeffizienten des Winkelkompensationselementes bestimmt werden kann.
25 zeigt ein Beispiel zum Einsetzen des Strahlenemissionswinkelkompensationselementes 201 der vorliegenden Ausführungsform. Während die Wirkungen einer Winkelkorrektur nicht von dem Installationswinkel ξ abhängen, der durch das Winkelkompensationselement 201 und die x-Achse gebildet wird, wie oben beschrieben, ist die Installationsrichtung des Winkelkompensationselementes 201 wichtig. Die Installationsrichtung des Winkelkompensationselementes 201 hängt von dem Vorzeichen des Winkels α = –δ/(n – 1) ab. Wie in 25 gezeigt, ist, wenn der Strahl B1 um 6 = +0,01° in Bezug auf die x-Achse in dem vorliegenden Beispiel geneigt ist, der Strahl B1 aufwärts geneigt. Der Winkel α = –δ/(n – 1)) hat einen Wert von –0,02° und hat deshalb ein negatives Vorzeichen. Entsprechend wird das Winkelkompensationselement 201 derart aufgestellt, dass der Abschnitt, der den Winkel von 0,02° (= |α| = |–δ/(n – 1)|) bildet, abwärts gerichtet ist. Mit anderen Worten wird das Winkelkompensationselement 201 derart aufgestellt, dass der engere Abschnitt des Winkelkompensationselementes 201 unterhalb der x-Achse und der breitere Abschnitt oberhalb der x-Achse positioniert ist. Falls im Gegensatz dazu der Strahl B1 um δ = –0,01° in Bezug auf die x-Achse geneigt ist, ist der Strahl B1 in Bezug auf die x-Achse abwärts geneigt. Der Winkel α = – δ/(n-1) hat einen Wert von +0,02° und hat deshalb ein positives Vorzeichen. Entsprechend ist das Winkelkompensationselement 201 derart ausgerichtet, dass der Abschnitt, der den Winkel von 0,02° (= |α| = |–δ/(n – 1)|) bildet, aufwärts gerichtet ist. Zusammengefasst gesagt ist das Winkelkompensationselement 201 mit einem Winkel von |α| = |–δ/(n – 1)| ausgerichtet, wobei der Abschnitt, der den Winkel |α| bildet, oberhalb oder unterhalb der Bezugsachse x abhängig von dem Vorzeichen des Werts α = –δ/(n – 1) angeordnet ist.
Es wird jedoch vermerkt, dass da die Dicke und externe Größe des Elementes 201 keine Auswirkung auf die Winkelkorrektureffekte haben, das Winkelkompensationselement 201 auf einem beliebigen Weg gestaltet werden kann, um sich der Größe des optischen Systems anzupassen, das Winkelkorrektur benötigt.
Mit dieser Konstruktion kann ein Strahlenemissionswinkel leicht und mit Präzision korrigiert werden. Da die Wirkungen der Winkelkorrekturen nicht von der Präzision abhängen, bei der das Winkelkompensationselement 201 angeordnet ist, ist Präzision nicht erforderlich, wenn das Winkelkorrekturoptikelement 201 in das optische System einbezogen wird.
Wie oben beschrieben, ist die Strahlenemissionswinkelkorrekturoptikeinheit 201 der vorliegenden Ausführungsform aus dem einzelnen optischen Element aufgebaut, das aus einem Lichtdurchlassglied mit einem Brechungskoeffizienten n gebildet wird. Gemäß der Strahlenemissionswinkelkorrekturoptikeinheit 201 empfängt die Lichteinfallfläche 202 einen einfallenden Lichtstrahl in einer Einfallstrahlenrichtung, die in Bezug auf die Bezugsachse x definiert ist. Die Lichtemissionsfläche 203 emittiert einen Ausgangslichtstrahl in einer Ausgangsstrahlenrichtung, die in Bezug auf die Bezugsachse x definiert ist. Die Lichteinfallfläche 202 und die Lichtemissionsfläche 203 bilden einen Winkel α dazwischen, wobei der Winkel α einen Wert hat, der von dem Brechungskoeffizienten n abhängt.
Wie in 22, 24 und 25 gezeigt, definieren die Lichteinfallfläche 202 und die Lichtemissionsfläche 203 eine imaginäre normale Ebene 201N, die zu sowohl der Lichteinfallfläche 202 als auch der Lichtemissionsfläche 203 orthogonal oder normal ist und die sich entlang der Bezugsachse x erstreckt. In 24 und 25 befindet sich die imaginäre normale Ebene 201N auf der gleichen Ebene wie die Blätter der Zeichnungen. Die Lichtstrahlen B1, B2 und B3 bewegen sich entlang der einzelnen imaginären normalen Ebene 201N. Spezieller fällt entlang der imaginären normalen Ebene 201N der Lichtstrahl B1 auf die Lichteinfallfläche 202 ein und wird in der Lichteinfallfläche 202 gebrochen. Entlang der imaginären normalen Ebene 201N bewegt sich der Lichtstrahl B2 in dem Winkelkompensationselement 201 und wird in der Lichtemissionsfläche 203 gebrochen. Der Lichtstrahl B3 emittiert von der Lichtemissionsfläche 203 entlang der imaginären normalen Ebene 201N nach außen. Wenn die Einfalllichtrichtung ursprünglich von der Bezugsachse x um den Winkel 6 verschoben ist, wird durch Einstellen des Winkels a, einen Wert zu haben, der im Wesentlichen eine Gleichung α = –δ/(n – 1) erfüllt, die Ausgangsstrahlenrichtung parallel zu der Bezugsachse x.
[Lasermarkierungsvorrichtung] Eine Lasermarkierungsvorrichtung 285 gemäß der dritten Ausführungsform hat im Wesentlichen die gleiche Konstruktion wie die Lasermarkierungsvorrichtung 85 gemäß der ersten Ausführungsform, wie in 6 gezeigt. Die Lasermarkierungsvorrichtung 285 ist mit einem Linienstrahlengenerierungsoptiksystem 286 an Stelle des Linienstrahlengenerierungsoptiksystems 86 versehen. Mit Ausnahme dessen hat die Lasermarkierungsvorrichtung 285 die gleiche Konstruktion wie die Lasermarkierungsvorrichtung 85.
Wie in 26 gezeigt, inkludiert das Linienstrahlengenerierungsoptiksystem 286 einen Halbleiterlaser 216, der horizontal in Bezug auf die Lasermarkierungsvorrichtung 285 aufgestellt ist. Eine Kollimationslinse 217 konvertiert den Laserstrahl, der von dem Halbleiterlaser 216 emittiert wird, in parallel gerichtetes Licht (parallele Strahlen) oder einfallendes Licht B1 mit einem kreisförmigen Strahlenquerschnitt. In der vorliegenden Ausführungsform ist der Durchmesser des parallel gerichteten Lichts B1 auf 2 mm eingestellt.
Das Linienstrahlengenerierungsoptiksystem 286 setzt den Strahlensplitter 1 ein, der in der ersten Ausführungsform beschrieben wird, um das einfallende Licht B1 in drei Strahlen gleicher Intensität zu trennen.
Licht, das von der ersten Lichttrennungsschicht 5 reflektiert wird, bewegt sich durch den Strahlensplitter 1 und wird ferner in reflektiertes Licht und übertragenes Licht durch die zweite Lichttrennungsschicht 6 getrennt, wobei dadurch drei unterteilte Strahlen erhalten werden. Daher werden drei Linienstrahlen durch Aufstellen von Stablinsen 51, 52 und 53 entlang der optischen Pfade von jedem Lichtstrahl erhalten.
Falls der Strahlensplitter 1 Herstellungsabweichungen oder Fehler in einer Bearbeitung inkludiert hat, wird es auch Fehler in dem Winkel geben, in dem die unterteilten Lichtstrahlen emittiert werden. Es ist jedoch eine extrem hohe Präzision in Richtungen von Linienstrahlen erforderlich, die von der Lasermarkierungsvorrichtung emittiert werden. Z.B. muss der Linienstrahl mit einer Präzision innerhalb von 1 mm in einem Abstand von 10 m gerichtet werden. Um eine Präzision innerhalb eines Fehlers von 1 mm bei einem Abstand von 10 m aufrechterhalten, muss der Lichtstrahl, der von dem Strahlensplitter 1 emittiert wird, einen Winkel von 0,005° oder weniger mit der idealen horizontalen Linie (x-Achse) bilden. Daher ist eine Korrektur erforderlich, falls der Winkel, der durch jeden unterteilten Linienstrahl und die ideale Linie gebildet wird, 0,005° überschritten hat. In der vorliegenden Ausführungsform sind Winkelkompensationselemente 201a, 201b und 201c in den jeweiligen optischen Pfaden der Strahlen auf gestellt, die von dem Strahlensplitter 1 emittiert werden. Die Winkelkompensationselemente 201a, 201b und 201c haben die gleichen Konfigurationen wie das Winkelkompensationselement 201 der vorliegenden Ausführungsform. Wenn z.B. der unterteilte Strahl einen Winkel von 0,03° mit der idealen Linie bildet, wird ein Winkelkompensationselement 201 mit einem Winkel α = –0,03/(1,5 – 1) = 0,06° verwendet, um eine Winkelkorrektur durchzuführen, damit das Licht, das von dem Kompensationselement emittiert wird, einen Winkel von 0° mit der idealen Linie bildet. Durch Aufstellen der Stablinse 51, Stablinse 52 und Stablinse 53 auf der stromabwärtigen Seite der Winkelkompensationselemente 201a, 201b und 201c können Linienstrahlen, die durch die Stablinse 51, Stablinse 52 und Stablinse 53 generiert werden, mit idealen Linien bei einer Richtungspräzision von 0 ausgerichtet werden.
Gemäß der Lasermarkierungsvorrichtung 285 der vorliegenden Ausführungsform generiert der Laser 216 einen Lichtstrahl. Das Kollimationsoptikelement 217 richtet den Lichtstrahl in einen parallel gerichteten Lichtstrahl parallel. Die Strahlensplittungseinheit 1 empfängt den parallel gerichteten Lichtstrahl von dem Kollimationsoptikelement 217 und splittet den Lichtstrahl in die Vielzahl von einfallenden Lichtstrahlen. Jede aus der Vielzahl von Strahlenemissionswinkelkorrekturoptikeinheiten 201a, 201b und 201c empfängt einen entsprechenden aus der Vielzahl von einfallenden Lichtstrahlen von der Strahlensplittungseinheit 1 und korrigiert den Strahlenemissionswinkel des empfangenen Lichtstrahls. Jedes aus der Vielzahl von Linienstrahlengenerierungsoptikelementen 51, 52, 53 generiert einen Linienstrahl aus einem Ausgangslichtstrahl, der von der entsprechenden Strahlenemissionswinkelkorrekturoptikeinheit 201a, 201b, 201c emittiert wird.
Die Stützungseinheit 87 stützt den Laser 216, das Kollimationsoptikelement 217, die Strahlensplittungseinheit 1, die Strahlenemissionswinkelkorrekturoptikeinheiten 201a, 201b, 201c und die Linienstrahlengenerierungsoptikelemente 51, 52 und 53.
Es wird vermerkt, dass die Strahlensplittungseinheit 1 weggelassen werden kann. In diesem Fall wird eine Einzelstrahlenemissionswinkelkorrekturoptikeinheit 201 angebracht, um den parallel gerichteten Lichtstrahl als einen einfallenden Lichtstrahl von der Kollimationslinse 217 zu empfangen, und korrigiert seinen Strahlenemissionswinkel.
Wenn gemäß der vorliegenden Ausführungsform der Winkel a die Gleichung α = –2δ erfüllt und wenn sich die Bezugsachse x normal zu der Lichteinfallfläche 202 erstreckt, ist es wünschenswert, dass der Brechungskoeffizient n innerhalb eines Bereichs von 1,45 ≤ n ≤ 1,55 ist, damit das Winkelkompensationselement 201 eine geeignete Korrekturwirkung aufweisen kann.
Es wird der Fall betrachtet, in dem die Einfallfläche 202 des Winkelkompensationselementes 201 orthogonal zu der x-Achse positioniert ist, wie in 25 gezeigt. Dies entspricht dem Fall, in dem ξ = 0 in 24 ist. Aus Gleichung (7) ist Φ = α – ξ – θ2 =α – θZ (11)
Da aus Gleichung (8) θ₂ = n · α – θ₁ ist, ergibt sich durch Einsetzen dieses Ausdrucks in Gleichung (11) und Umstellung der Gleichung Φ = (1 – n) α + θ1 (12)
Hier sind der Scheitelwinkel des Winkelkompensationselementes 201 α = –2δ , wie oben beschrieben, und δ = ξ – θ₁, aus Gleichung (6). Da jedoch ξ = 0 ist, ist δ = –θ₁. Daher ist α = 2θ₁. Durch Einfügen dessen in Gleichung (12) und Umstellung der Gleichung ist Φ = (1 – n) (2θ1) + θ1 = (3 – 2n) θ1 (13)
Durch Umstellung von Gleichung (13) ergibt sich das folgende. n = (3 – Φ/θ1) /2 (14)
Ein übliches optisches Element, wie etwa ein Strahlensplitter, der durch eine Lasermarkierungsvorrichtung eingesetzt wird, hat eine Winkelpräzision von ungefähr 3 Bogenminuten. Entsprechend kann ein derartiges optisches Element einen Linienstrahl mit einer maximalen Linienstrahlenrichtungsgenauigkeit von ungefähr ±0,05° generieren. Da die zulässige Linienstrahlenrichtungsgenauigkeit in der vorliegenden Ausführungsform 0,005° ist, kann n durch Ersetzen von θ₁ = ±0,05 und Φ = 0,005 in Gleichung (14) wie folgt kalkuliert werden: n = 1, 45, n = 1, 55.
Daher wird herausgefunden, dass die Linienstrahlenrichtungsgenauigkeit der Lasermarkierungsvorrichtung innerhalb des Bereichs der Spezifikation erhalten werden kann, vorausgesetzt, dass der Brechungskoeffizient n des Winkelkompensationselementes 201 innerhalb des Bereichs von 1,45 ≤ n < 1,55 liegt.
Da der Brechungskoeffizient von gewöhnlichen Glas- oder Plastikmaterialien innerhalb des Bereichs von 1,45 ≤ n ≤ 1,90 fällt, werden α = –1,1δ und α = –2,2δ durch Einsetzen dieser Werte von n in Gleichung (10) erhalten. Da δ = –θ₁ ist, wenn ξ = 0 ist, werden α = 1,1θ₁ und α = 2,2θ₁ erhalten. Es ist deshalb bekannt, dass wenn sich die Bezugsachse x normal zu der Lichteinfallfläche 202 erstreckt, es wünschenswert ist, dass der Winkel α eine Ungleichung 1,1 θ₁ ≤ α ≤ 2,2θ₁ erfüllt.
Wie oben beschrieben, kann gemäß der vorliegenden Ausführungsform der Scheitelwinkel α des Winkelkompensationselementes 201, das für eine Winkelkorrektur verwendet wird, leicht gestaltet werden, wenn gewöhnliches Glas oder Plastik verwendet wird. Wenn die Einfalllichtrichtung von der Bezugsachse x mit dem Winkel θ verschoben ist, wird durch Einstellen des Winkels α, den Wert zu haben, der im Wesentlichen eine Gleichung α = θ/(n –1) erfüllt, sichergestellt, dass die Ausgangsstrahlenrichtung parallel zu der Bezugsachse x wird. Es ist wünschenswert, dass der Winkel α eine Ungleichung 1,18 ≤ α ≤ 2,2θ erfüllt. Es ist wünschenswert, dass der Brechungskoeffizient n innerhalb eines Bereichs von 1,45 ≤ n ≤ 1,55 ist, wenn der Winkel α die Gleichung α = 2θ erfüllt.
Es gibt auch einen Fall, in dem ein optisches Element einen Linienstrahl mit einer maximalen Linienstrahlenrichtungsgenauigkeit von ungefähr ±0,08° generieren kann. Zu diesem Zeitpunkt kann n durch Ersetzen von θ₁= ±0,08° und Φ = 0,005 in Gleichung (14) kalkuliert werden. n = 1,4688, n = 1,5313
In diesem Fall wird herausgefunden, dass die Linienstrahlenrichtungsgenauigkeit der Lasermarkierungsvorrichtung innerhalb des Bereichs der Spezifikation aufrechterhalten werden kann, vorausgesetzt, dass der Brechungskoeffizient n des Winkelkompensationselementes 201 innerhalb des Bereichs von 1,4688 ≤ n ≤ 1,5313 ist. Daher ist bekannt, dass der Brechungskoeffizient des Winkelkompensationselementes 201 ungefähr innerhalb des Bereichs von 1,47 ≤ n ≤ 1,53 sein muss, wenn der Winkel α die Gleichung α = 2θ erfüllt.
<Erste Modifikation>
Als Nächstes wird eine Winkelkorrektur gemäß einer ersten Modifikation der dritten Ausführungsform mit Bezug auf 27(a) bis 30 beschrieben. Diese Winkelkorrektur wird durchgeführt, wenn der Ausgangsstrahl B1, der von einem Strahlengenerierungsoptiksystem 260 emittiert wird, in Bezug auf die x-Achse dreidimensional geneigt ist. Das Strahlengenerierungsoptiksystem 260 inkludiert den Laser 216, die Kollimationslinse 217 und die Strahlensplittungseinheit 1 (26). Es wird ein Koordinatensystem x, y und z festgesetzt, wie in 27(a) gezeigt. In diesem Beispiel ist der Strahl B1 um einen Winkel δ von der x-Achse verschoben. 27(b)-27(d) zeigen jeweils orthogonale Projektionskomponenten B1xy, B1xz und B1yz des Strahls B1 in Bezug auf die xy-Ebene, die xz-Ebene und die yz-Ebene. Spezieller ist die Richtung des Strahls B1 von der x-Achse um den Winkel von δ verschoben, sodass ein Winkel δxy zwischen der x-Achse und der orthogonalen Projektionskomponente B1_xy des Strahls B1 in der xy-Ebene gebildet wird, wie in 27(b) gezeigt, sodass ein Winkel δxz zwischen der x-Achse und der orthogonalen Projektionskomponente B1_xz des Strahls B1 in der xz-Ebene gebildet wird, wie in 27(c) gezeigt, und sodass ein Winkel δyz zwischen der y-Achse und der orthogonalen Projektionskomponente B1_yz des Strahls B1 in der yz-Ebene gebildet wird, wie in 27(d) gezeigt.
Wie in 28 gezeigt wird, sind ein Winkelkompensationselement 201_xy und ein Winkelkompensationselement 201_xz in vorbestimmten Positionen auf der x-Achse aufgestellt. Die orthogonale Projektion des Winkelkompensationselementes 201_xy zu der xy-Ebene wird in 29 gezeigt, und die orthogonale Projektion des Winkelkompensationselementes 201_xz zu der xz-Ebene wird in 30 gezeigt. Wenn der einfallende Strahl B1 in Bezug auf die x-Achse dreidimensional geneigt ist, ist es möglich, den einfallenden Strahl B1 in einen Ausgangsstrahl B3, der parallel zu der x-Achse ist, durch Aufstellen des Winkelkompensationselementes 201_x _y und des Winkelkompensationselementes 201_xz orthogonal zueinander zu korrigieren, wie in 28 gezeigt wird. Das heißt das Winkelkompensationselement 201_xy ist entlang der xy-Ebene ausgerichtet, während das Winkelkompensationselement 201_xz entlang der xz-Ebene ausgerichtet ist.
Da der Winkel, der durch die x-Achse und die orthogonale Projektion B1_xy gebildet wird, δ_x _y genannt wird, wie in 27(b) und 29 gezeigt, ist dann aus Gleichung (10) bekannt, dass die Größe des Scheitelwinkels in dem Winkelkompensationselement 201_xy auf –δ_xy/(n – 1) einzustellen ist. Wenn das Winkelkompensationselement 201_x _y aus BK7 mit einem Brechungskoeffizienten von 1,5 gebildet wird, ist α = –2δ_x _y. Das Winkelkompensationselement 201_xy führt eine Winkelkorrektur durch, um den Strahl B1 in einen ausgehenden Lichtstrahl B2 zu konvertieren, der parallel zu der xz-Ebene ist, wie in 28 gezeigt wird. Die orthogonale Projektionskomponente B2_x _y des ausgehenden Lichtstrahls B2 in der xy-Ebene wird in 29 gezeigt, während die orthogonale Projektionskomponente B2_xz des ausgehenden Lichtstrahls B2 in der xz-Ebene in 30 gezeigt wird. Der Winkel, der zwischen der orthogonalen Projektionskomponente B2_xy und der x-Achse gebildet wird, ist Null (0). Der Winkel, der zwischen der orthogonalen Projektionskomponente B2_xz und der x-Achse gebildet wird, ist gleich dem Winkel δ_xz, der zwischen der x-Achse und der orthogonalen Projektionskomponente B1_xz des ursprünglichen Strahls B1 zu der xz-Ebene gebildet wird.
Da der Winkel, der zwischen der x-Achse und der orthogonalen Projektion B1_xz gebildet wird, δ_xz genannt wird, wie in 27(c) und 30 gezeigt wird, ist dann aus Gleichung (10) bekannt, dass die Größe des Scheitelwinkels in dem Winkelkom pensationselement 201_xz auf –δ_xz/(n – 1) einzustellen ist. Wenn das Winkelkompensationselement 201_xz aus BK7 mit einem Brechungskoeffizienten von 1,5 gebildet wird, wie in 30 gezeigt wird, hat das Winkelkompensationselement 201_xz einen Scheitel α = –2δ_xz . Das Winkelkompensationselement 201_xz führt eine Winkelkorrektur durch, um den Strahl B2, der von dem Winkelkompensationselement 201_xy emittiert wird, und der die orthogonale Projektionskomponente B2_xz in der xz-Ebene hat, in einen ausgehenden Lichtstrahl B3 zu konvertieren, der zu der x-Achse parallel ist. Die orthogonale Projektionskomponente B3_xz des ausgehenden Lichtstrahls B3 in der xz-Ebene wird in 30 gezeigt. Der Winkel, der zwischen der x-Achse und der orthogonalen Projektionskomponente B3_xz gebildet wird, ist Null (0). Der Winkel, der zwischen der orthogonalen Projektionskomponente B3_xy und der x-Achse gebildet wird, ist gleich dem Winkel (0), der zwischen der x-Achse und der orthogonalen Projektionskomponente B2_xy des Zwischenstrahls B2 zu der xy-Ebene gebildet wird (29).
Spezieller wird gemäß der vorliegenden Modifikation die Bezugsachse in dem xyz-Raum definiert. Der xyz-Raum wird durch die x-Achse, die y-Achse und die z-Achse definiert, die zueinander normal sind. Die x-Achse und die y-Achse definieren die xy-Ebene, die x-Achse und die z-Achse definieren die xz-Ebene und die y-Achse und die z-Achse definieren die yz-Ebene. Die Bezugsachse erstreckt sich entlang der x-Achse. Die Einfallstrahlenrichtung ist von der x-Achse um den Winkel von δ verschoben, sodass der Winkel δxy zwischen der x-Achse und der orthogonalen Projektionskomponente B1xy des einfallenden Lichtstrahls B1 in der xy-Ebene gebildet wird, und sodass der Winkel δxz zwischen der x-Achse und der orthogonalen Projektionskomponente B1xz des einfallenden Lichtstrahls B1 in der xz-Ebene gebildet wird. Das erste optische Element 201xy und das zweite optische Element 201xz sind entlang der Bezugsachse x angeordnet. Das erste optische Element 201xy empfängt den einfallenden Lichtstrahl B1 und gibt den Zwischenlichtstrahl B2 aus. Das zweite optische Element 201xz empfängt den Zwischenlichtstrahl B3 und gibt einen Ausgangslichtstrahl B3 aus.
Das erste optische Element 201xy wird aus einem Lichtdurchlassglied mit einem Brechungskoeffizienten n gebildet (in diesem Beispiel 1,5). Das erste optische Element 201xy hat eine erste Lichteinfallfläche 202xy und eine erste Lichtemissionsfläche 203xy. Die erste Lichteinfallfläche 202xy empfängt den einfallenden Lichtstrahl B1 in der Einfallstrahlenrichtung, und die erste Lichtemissionsfläche 203xy emittiert den Zwischenlichtstrahl B2 in der Zwischenstrahlrichtung, die in Bezug auf die Bezugsachse x definiert ist. Die erste Lichteinfallfläche 202xy und die erste Lichtemissionsfläche 203xy bilden einen Winkel α₁ dazwischen. Der Winkel α₁ hat einen Wert, der im Wesentlichen gleich δxy/(n – 1) ist (=2 δxy in diesem Beispiel). Die erste Lichteinfallfläche 202xy und die erste Lichtemissionsfläche 203xy definieren die erste imaginäre normale Ebene 201Nxy, die sowohl zu der ersten Lichteinfallfläche 202xy als auch der ersten Lichtemissionsfläche 203xy normal ist, und die sich entlang der Bezugsachse x erstreckt. Das erste optische Element 201xy ist aufgestellt, sodass die erste imaginäre normale Ebene 201Nxy ausgerichtet ist, sich entlang der xy-Ebene zu erstrecken. Mit anderen Worten ist die erste imaginäre normale Ebene 201Nxy mit einem Rotationswinkel Φ ausgerichtet, definiert von der xy-Ebene mit einem Wert gleich 0°. In 29 befindet sich die erste imaginäre normale Ebene 201Nxy auf der gleichen Ebene des Blattes der Zeichnung. Entsprechend gibt das erste optische Element 201xy den Zwischenlichtstrahl B2 in der Zwischenstrahlrichtung aus, die sich parallel zu der xz-Ebene erstreckt.
Das zweite optische Element 201xz wird aus einem anderen Lichtdurchlassglied mit einem Brechungskoeffizienten n gebildet (in diesem Beispiel 1,5). Wie in 30 gezeigt wird, hat das zweite optische Element 201xz eine zweite Lichteinfallfläche 202xz und eine zweite Lichtemissionsfläche 203xz. Die zweite Lichteinfallfläche 202xz empfängt den Zwischenlichtstrahl B2 in der Zwischenstrahlrichtung von dem ersten optischen Element 201xy. Die zweite Lichtemissionsfläche 203xz emittiert den Ausgangslichtstrahl B3 in der Ausgangsstrahlenrichtung, die in Bezug auf die Bezugsachse x definiert ist. Die zweite Lichteinfallfläche 202xz und die zweite Lichtemissionsfläche 203xz bilden einen Winkel α₂ dazwischen. Der Winkel α₂ hat einen Wert, der im Wesentlichen gleich δxz/(n – 1) ist ( =2 δxz in diesem Beispiel). Die zweite Lichteinfallfläche 202xz und die zweite Lichtemissionsfläche 203xz definieren eine zweite imaginäre normale Ebene 201Nxz, die zu sowohl der zweiten Lichteinfallfläche 202xz als auch der zweiten Lichtemissionsfläche 203xz normal ist, und die sich entlang der Bezugsachse x erstreckt. Das zweite optische Element 201xz ist aufgestellt, wobei die zweite imaginäre normale Ebene 201Nxz ausgerichtet ist, sich entlang der xz-Ebene zu erstrecken. Mit anderen Worten ist die zweite imaginäre normale Ebene 201Nxz mit einem Rotationswinkel Φ ausgerichtet, der von der xy-Ebene mit einem Wert gleich 90° definiert ist. In 30 befindet sich die zweite imaginäre normale Ebene 201Nxz auf der gleichen Ebene mit dem Blatt der Zeichnung. Entsprechend gibt das zweite optische Element 201xz den Ausgangslichtstrahl B3 in der Ausgangsstrahlenrichtung aus, die sich parallel zu der xy-Ebene erstreckt. Dies führt dazu, dass sich die Ausgangsstrahlenrichtung parallel zu der x-Achse erstreckt.
<Zweite Modifikation>
Als Nächstes wird eine Winkelfehlerkorrektur gemäß einer zweiten Modifikation der dritten Ausführungsform beschrieben. In dieser Modifikation wird, wie in 31 gezeigt, ein Einzelwinkelkompensationselement 201 mit einem Scheitelwinkel von –δ/(n – 1) verwendet, um einen Strahl parallel zu der x-Achse zu erhalten.
Der Winkel, der durch den einfallenden Strahl B1 und die x-Achse gebildet wird, ist δ, wie in 31 gezeigt wird. Eine ausreichende oder angemessene Korrektur kann durch Aufstellen des Winkelkompensationselementes 201 mit dem Scheitelwinkel von –δ/(n – 1) parallel zu der y-Achse oder der z-Achse nicht erreicht werden. Das Winkelkompensationselement 201 muss in einem vorbestimmten Winkel zu der y-Achse aufgestellt sein. Der Winkel, in dem das Winkelkompensationselement 201 in Bezug auf die y-Achse aufgestellt wird, wird wie folgt bestimmt: Die orthogonale Projektion B1_yz des Strahls B1 zu der yz-Ebene wird in 27(d) und 32 gezeigt. Da der Winkel, der durch die orthogonale Projektion B1yz mit der y-Achse gebildet wird, δ_yz genannt wird, ist dann δ_y _z der Winkel, in dem das Winkelkompensationselement 201 aufgestellt sein sollte. Wenn das Winkelkompensationselement 201 aus BK7 mit einem Brechungskoeffizienten von 1,5 gebildet wird, kann dann ein ausgehender Strahl parallel zu der x-Achse durch Aufstellen des Strahlenemissionswinkelkompensationselementes 201 mit dem Scheitelwinkel α = –2δ in einem Winkel δ_yz zu der y-Achse erhalten werden, wie in 31 und 32 gezeigt wird. Für praktische Zwecke kann das Winkelkompensationselement 201 geeignet um die x-Achse rotiert und in einer Position fixiert werden, wenn der ausgehende Strahl B3 einen Winkel von 0° mit der x-Achse bildet. Mit dieser Konstruktion ist es möglich, einen Winkelfehler dreidimensional unter Verwendung eines Einzelwinkelkompensationselementes zu korrigieren.
Auf diesem Weg muss gemäß der vorliegenden Modifikation, wenn die Einfallstrahlenrichtung von der Bezugsachse x um den Winkel δ verschoben ist, sodass ein Winkel δyz zwischen der y-Achse und der orthogonalen Projektionskomponente B1yz des einfallenden Lichtstrahls B1 in der yz-Ebene gebildet wird, der Winkel α zwischen der Lichteinfallfläche 202 und der Lichtemissionsfläche 203 auf einen Wert eingestellt werden, der im Wesentlichen eine Gleichung α = δ/(n-1) erfüllt. Das optische Element 201 ist aufgestellt, sodass seine imaginäre normale Ebene 201N (31) um einen Rotationswinkel δyz von der xy-Ebene um die x-Achse verschoben ist, wie in 32 gezeigt, und sodass sich die imaginäre normale Ebene 201N auf der gleichen Ebene mit der Projektionskomponente B1yz des einfallenden Lichtstrahls B1 zu der yz-Ebene befindet. Mit anderen Worten ist die imaginäre normale Ebene 201N mit einem Rotationswinkel Φ ausgerichtet, der von der xy-Ebene definiert wird, mit einem Wert gleich dem Wert von δyz. Entsprechend gibt die Lichtemissionsfläche 203 den Ausgangslichtstrahl in der Ausgangsstrahlenrichtung aus, die parallel mit der x-Achse ist.
Auf diesem Weg hängt der Winkel δ zwischen der Ausgangsstrahlenrichtung und der Einfallstrahlenrichtung von dem Brechungskoeffizienten n, dem Winkel α und der Rotationsposition der imaginären normalen Ebene 201N der Strahlenemissionswinkelkorrekturoptikeinheit 201 in Bezug auf die Bezugsachse x ab. Entsprechend ist es möglich, einen Strahlenmissionswinkel des empfangenen Lichts um den Winkel δ durch richtiges Einstellen des Brechungskoeffizienten n, des Winkels α und der Rotationsposition der imaginären normalen Ebene 201N der Strahlenemissionswinkelkorrekturoptikeinheit 201 in Bezug auf die Bezugsachse x zu korrigieren.
Wie oben beschrieben, kann durch Einsetzen des Strahlenemissionswinkelkompensationselementes 201 der vorliegenden Ausführungsform der Winkel einer Strahlenemission gemäß einem einfachen Verfahren korrigiert werden. Ferner kann ein Linienstrahl mit einer äußerst hohen Richtungsgenauigkeit durch Anbringen des Strahlenemissionswinkelkompensationselementes 201 in dem optischen System einer Lasermarkierungsvorrichtung erhalten werden. Entsprechend ist es möglich, eine Vielzahl von Laserlinienstrahlen für eine präzise Markierung bei geringen Kosten zu generieren. Als ein Ergebnis kann eine Lasermarkierungsvorrichtung zum Ausstrahlen einer Vielzahl von Linienstrahlen, die eine äußerst hohe Richtungspräzision aufweisen, bei geringen Kosten erhalten werden.
<Vierte Ausführungsform>
33 und 34 zeigen eine Strahlenemissionswinkelkompensationsoptikeinheit 301 gemäß einer vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
Wie in 33 gezeigt, umfasst die Optikeinheit 301 ein erstes Keilprisma 302A, ein zweites Keilprisma 302B, einen Prismenhalter 303A, einen Prismenhalter 303B, eine Halterstütze 330A und eine Halterstütze 330B.
Das erste Keilprisma 302A und das zweite Keilprisma 302B sind aus einem BK7-Glasmaterial mit einem Brechungskoeffizienten von 1,5 gebildet. Es können auch andere Lichtdurchlassmaterialien verwendet werden, wie etwa Glas oder Plastik. Das erste Keilprisma 302A hat eine Form eines Dreieckprismas und hat eine erste Lichteinfallfläche 302A in und eine erste Lichtemissionsfläche 302A out, die einen vorbestimmten Winkel dazwischen bilden. Das zweite Keilprisma 302B hat auch eine Form eines Dreieckprismas und hat eine zweite Lichteinfall fläche 302B in und eine zweite Lichtemissionsfläche 302B out, die einen anderen vorbestimmten Winkel dazwischen bilden.
Der Prismenhalter 303A hat im Wesentlichen eine Form eines hohlen Zylinders mit einer äußeren Fläche 303Ao und einer inneren Fläche 303Ai. Die innere Fläche 303Ai definiert einen hohlen αbschnitt 303Ah zum Unterbringen des ersten Keilprismas 302A. Es sind Schraubengewinde (nicht gezeigt) an der äußeren Fläche 303Ao ausgebildet. Das erste Keilprisma 302A ist in dem hohlen Abschnitt 303Ah des Prismenhalters 303A untergebracht und ist mit dem Prismenhalter 303A fixiert.
Die Halterstütze 330A hat eine Form eines anderen hohlen Zylinders oder eines Rings mit einer äußeren Fläche 330Ao und einer inneren Fläche 330Ai. Es sind Schraubengewinde (nicht gezeigt) an der inneren Fläche 330Ai der Halterstütze 330A zum Eingreifen mit dem Schraubengewinde an der äußeren Fläche 303Ao ausgebildet. Die Halterstütze 330A ist mit einem Teil einer Lasermarkierungsvorrichtung fixiert, was später zu beschreiben ist.
Der Prismenhalter 303A wird durch die Halterstütze 330A drehbar gestützt. Spezieller kann der Prismenhalter 303A um eine imaginäre Achse A-A' rotieren, wobei sein Schraubengewinde mit dem Schraubengewinde der Halterstütze 330A eingreift. Die Achse A-A' befindet sich in einer Position ungefähr einer halben Höhe h des ersten Keilprismas 302A, wie in 34 gezeigt.
Ähnlich wird der Prismenhalter 303B durch die Halterstütze 330B drehbar gestützt. Spezieller kann der Prismenhalter 303B um eine Achse A-A' rotieren, wobei sein Schraubengewinde mit dem Schraubengewinde der Halterstütze 330B eingreift. Der Prismenhalter 303B kann unabhängig von dem Prismenhalter 303A rotieren.
In dieser Ausführungsform sind die erste Lichtemissionsfläche 302Aout und die zweite Lichteinfallfläche 302Bin in Berührung miteinander. Die Flächen 302Aout und 302Bin sind jedoch nicht notwendigerweise in Berührung miteinander, solange wie die Flächen 302Aout und 302Bin parallel zueinander sind. In den 33 und 34 sind die Flächen 302Aout und 302Bin nicht in Berührung, oder mit anderen Worten, zur Vereinfachung der Erläuterung, voneinander beabstandet.
Eine imaginäre normale Ebene 302AN erstreckt sich normal zu sowohl der Fläche 302Ain als auch 302Bout. Eine andere imaginäre normale Fläche 302BN erstreckt sich normal zu sowohl der Fläche 302Bin als auch 302Bout. Die Ebenen 302AN und 302BN sind auf der gleichen Ebene mit dem Blatt der Zeichnung von 34.
Mit dieser Konstruktion fällt ein Laserstrahl auf die erste Lichteinfallfläche 302Ain des ersten Keilprismas 302A ein, fährt durch das erste Keilprisma 302A und das zweite Keilprisma 302B fort und wird anschließend von der zweiten Lichtemissionsfläche 302Bout des zweiten Keilprismas 302B emittiert.
Als Nächstes werden die Prinzipien der Strahlenemissionswinkelkompensationsoptikeinheit 301 beschrieben. 35 zeigt das erste Keilprisma 302A und das zweite Keilprisma 302B von 33 und 34, die benachbart zu oder fixiert mit einander platziert sind, wobei ein Prisma 302 mit einem vorbestimmten Scheitelwinkel α gebildet wird. Zuerst wird der Winkel einer Abweichung eines Strahls, der das Prisma 302 durchläuft, mit Bezug auf 35 beschrieben.
Ein Strahl B1, der von einer Laserlichtquelle emittiert wird (nicht gezeigt), fällt auf die Einfallfläche des Prismas 302 in einem Winkel I₁ mit der Normalen zu seiner Einfallfläche 302in ein. Dieses einfallende Licht setzt sich durch das Prisma 302 fort und wird als ein Strahl B2 gebrochen und αnschließend als ein Strahl B3 in einer Richtung emittiert, die einen Winkel I₂ mit der Normalen zu der ausgehenden Fläche 302out bildet. Der Winkel, den der Strahl B2 mit der Normalen zu der Einfallfläche 302 in in dem Prisma 302 bildet, wird I₁, und der Winkel, den der Strahl B2 mit der Normalen zu der ausgehenden Fläche 302out bildet, I₂ genannt. Es wird eine imaginäre normale Ebene 302N definiert, die sowohl zu der Fläche 302 in als auch 302out normal ist. Die imaginäre normale Ebene 302N befindet sich auf der gleichen Ebene mit dem Blatt der Zeichnung von 35.
Falls der Brechungskoeffizient des Prismas 302n ist und der Brechungskoeffizient von Luft 1 ist, dann werden aus Snell's Gesetz die folgenden Gleichungen erhalten. sin I1 = n · sin I1' (101) n · sin I2 = sin I2 ' (102)
Falls α ausreichend klein ist, dann werden die folgenden αngenäherten Gleichungen aus Gleichungen (101) und (102) erhalten. I1 = n · I1' (103) n · I2 =I2 ' (104)
Falls als Nächstes der Winkel, der durch den einfallenden Strahl B1 und den ausgehenden Strahl B3 gebildet wird, als der "Winkel einer Abweichung δ'' definiert wird, dann wird das Folgende erhalten. δ = (I1 – I2')+(I1'– I2) = (I1 + I2') – (I1'+ I2) =(n·I1' + n·I2) – α = n (I1'– I2) – α = n·α – α = (n – 1) α (105) Mit anderen Worten kann der Winkel einer Abweichung δ wie folgt ausgedrückt werden.
Winkel einer Abweichung δ = (Brechungskoeffizient vom Prisma –1) x (Scheitelwinkel vom Prisma) (106)
Als Nächstes wird ein Fall betrachtet, in dem das Prisma 302 eine vertikale Fläche 302V (302in) und eine geneigte Fläche 3025 (302out) hat und derart aufgestellt ist, dass die vertikale Fläche 302V parallel zu der xy-Ebene ist, wie in 36 gezeigt. Das Prisma 302 ist zum Rotieren in einem beliebigen Winkel Φ um die Rotationsachse A-A' fähig. In diesem Fall ist die Rotationsachse A-A' mit der z-Achse ausgerichtet. Der Rotationswinkel Φ des Prismas 302 ist in dem Anfangszustand 0°. Der Rotationswinkel Φ wird von der XY-Ebene definiert. D.h. der Rotationswinkel Φ ist gleich Null (0°), wenn das Prisma 302 ausgerichtet ist, wobei sich seine imaginäre normale Ebene 302N auf der gleichen Ebene mit der YZ-Ebene befindet, wie in 36 gezeigt.
Es werden die orthogonalen Projektionen der Normalen 302SN zu der geneigten Fläche 302S des Prismas 302 auf der xz-Ebene und der yz-Ebene betrachtet. Die Normale 302SN erstreckt sich entlang der imaginären normalen Ebene 302N.
Falls der Rotationswinkel Φ ist und der Scheitelwinkel des Prismas α ist, dann ergibt sich die Gleichung für die orthogonale Projektion der Normalen 302SN zu der yz-Ebene wie folgt: y = tanα · cosΦ · z
Entsprechend ergibt sich die orthogonale Projektion des Scheitelwinkels wie folgt: tan–1 (tanα · cosΦ ) ≒ α · cosΦ
Daher kann der Winkel einer Abweichung δ_Φ _yz in der yz-Ebene aus Gleichung (106) wie folgt gefunden werden. δΦyz = (n – 1) α · cosΦ (107)
Ähnlich ergibt sich eine Gleichung für die orthogonale Projektion der Normalen 302SN wie folgt: x = tαnα · sinΦ · z
Entsprechend ergibt sich die orthogonale Projektion des Scheitelwinkels wie folgt: tan– 1 (tanα · sinΦ ) ≒ α · sinΦ
Daher kann der Winkel einer Abweichung δ_Φxz in der xz-Ebene aus Gleichung (106) wie folgt gefunden werden. δΦ xz = (n – 1) α · sinΦ (108)
Wie in 37 gezeigt, werden zwei Prismen 302A und 302B mit Scheitelwinkeln A1 bzw. A2 kombiniert, um ein einzelnes Prisma zu bilden. Die imaginären normalen Ebenen 302AN und 302BN befinden sich auf der gleichen Ebene mit dem Blatt der Zeichnung von 37. Wie aus der Zeichnung gesehen werden kann, ist dann, wenn ein Strahl B1 auf das kombinierte Prisma in einem Einfallwinkel I₁ auf der Einfallfläche 302Ain (302in) einfällt, ein Winkel β, der durch den ausgehenden Strahl B3, der von der Emissionsfläche 302Bout (302out) emittiert wird, und einer Bezugsachse (z-Achse) gebildet wird, β = δ – I₁ + α₁. Falls der Winkel, der durch den einfallenden Strahl B1 und die Bezugsachse z gebildet wird, γ ist, ist dann β = δ – (γ + α1) + α1 = δ – γ da γ = I₁ – α₁ ist.
Deshalb kann β wie folgt dargestellt werden.
β = (Winkel einer Abweichung von kombinierten Prismen) – (Winkel, der durch Bezugsachse und einfallenden Strahl gebildet wird) (109)
Falls andererseits δi der Winkel einer Abweichung ist, der durch das erste Keilprisma 302α mit einem Scheitelwinkel α₁ erhalten wird, und δ₂ der Winkel einer Abweichung ist, der durch das zweite Keilprisma 302B mit dem Scheitelwinkel α₂ erhalten wird, ist dann der Winkel einer Abweichung δ, der durch die kombinierten Prismen erhalten wird, wie folgt. δ = δ1 + δ2 (110)
Es wird ein Fall einer Kombination zweier Prismen betrachtet, die beide einen Scheitelwinkel α haben. Die Komponenten der yz-Ebene (die orthogonale Projektionskomponente zu der yz-Ebene) des Winkels einer Abweichung, erhalten, wenn das Prisma 302A auf der Seite des einfallenden Strahls Φ₁ rotiert wird und das Prisma 302B auf der Seite des ausgehenden Strahls Φ₂ rotiert wird, werden wie folgt aus Gleichung (107) gefunden. δΦ 1yz = (n – 1) α · cosΦ1 (111) δΦ 2yz = (n – 1) α · cosΦ2 (112)
Entsprechend kann der Winkel einer Abweichung δ_Φ _yz der kombinierten Prismen aus Gleichung (110) gefunden werden. δΦ yz= (n – 1) α · cosΦ1+ (n – 1) α · cosΦ2 (113)
Ähnlich werden die Komponenten der xz-Ebene (die orthogonale Projektionskomponente zu der xz-Ebene) des Winkels einer Abweichung aus Gleichung (108) gefunden. δΦ 1xz = (n – 1) α · sinΦ1 (114) δΦ 2xz= (n – 1) α · sinΦ2 (115)
Entsprechend kann der Winkel einer Abweichung δ_Φ _yz der kombinierten Prismen aus Gleichung (110) gefunden werden. δΦ xz=(n – 1) α · sinΦ1+(n – 1) α · sinΦ2 (116)
Daher wird die Komponente der yz-Ebene β_y _z des Winkels β, der durch den ausgehenden Strahl B3 und die Bezugsachse (z-Achse) gebildet wird, aus Gleichungen (113) und (109) gefunden. βy z = (n – 1) α · cosΦ1+ (n – 1) α · cosΦ2 – γ1yz = (n – 1) α · (cosΦ1+cosΦ2) – γ1yz (117)
Ähnlich wird die Komponente der xz-Ebene β_x _z des Winkels β, der durch den ausgehenden Strahl B3 und die Bezugsachse (z-Achse) gebildet wird, aus Gleichungen (116) und (109) gefunden. βx z=(n – 1) α · sinΦ1 + (n – 1) α · sinΦ2-Y1x2 =(n – 1) α · (sinΦ1+sinΦ2) – γ1xz (118)
β_y _z und β_x _z sollten in Gleichungen (117) und (118) auf 0 gesetzt werden, um eine Winkelkorrektur oder Kompensation derart durchzuführen, dass der Winkel zwischen dem ausgehenden Strahl B3 und der Bezugsachse z 0° ist, wenn der einfallende Strahl B1 einen gewissen Winkel γ mit der Bezugsachse z bildet.
Daher können die folgenden Gleichungen gleichzeitig gebildet werden. cosΦ1 + cosΦ2 = γ1yz / ( (n – 1) α) (119) sinΦ1 + sinΦ2 = γ1xz / ( (n – 1) α) (120)
Da Φ₁ und Φ₂ in einem Bereich von 0° ≤ Φ₁ ≤ 360°, 0° ≤ Φ₂ ≤ 360° sind, ist –2 ≤ cosΦ1 + cosΦ2 ≤ 2
Daher sind –2 ≤ γ1yz/ ( (n – 1) α ) ≤ 2 –2 ≤ γ1xz/ ( (n – 1) α ) ≤ 2
Deshalb sind –2 (n – 1) α ≤ γ1yz ≤ 2 (n – 1) α (121) –2(n – 1)α ≤ γ1xz ≤ 2(n – 1)α (122)
Normalerweise fällt der Brechungskoeffizient von Glas oder Plastikmaterial innerhalb des Bereichs von 1,45 ≤ n ≤ 1,90, aber in der tatsächlichen Praxis haben gewöhnliche Materia lien einen Brechungskoeffizienten von ungefähr 1,5. Daher wird durch Einsetzen von n = 1,5 in Gleichungen (121) und (122) das Folgende erhalten: –α ≤ γ1yz ≤ α (123) und –α ≤ γ1xz ≤ α (124).
Daher ist klar, dass der Winkel einer Abweichung vollständig zu 0° kompensiert oder korrigiert werden kann, vorausgesetzt, dass γ_1yz und γ_1xzkleiner als der Scheitelwinkel α des Prismas sind. Der Rotationswinkel des Prismas in diesem Zeitpunkt kann aus Gleichungen (119) und (120) gefunden werden.
In der vorliegenden Ausführungsform wird das Prisma aus BK7 gebildet, was ein gewöhnliches optisches Glas mit einem Brechungskoeffizienten von n = 1,5 ist. Daher wird ein Fall zum Korrigieren des Winkels des ausgehenden Strahls detailliert beschrieben, wenn zwei Prismen mit einem Scheitelwinkel α von 1° verwendet werden.
[Orthogonale Projektion]
Es wird nun angenommen, dass ein Strahl B1, der von einem Strahlengenerierungsoptiksystem 360 (später zu beschreiben) emittiert wird, in Bezug auf die Bezugsachse (z-Achse) dreidimensional geneigt ist. Das Strahlengenerierungsoptiksystem 360 inkludiert einen Laser 316, eine Kollimationslinse 317 und eine Strahlensplittungseinheit 1, wie später mit Bezug auf 40 beschrieben wird. Es wird ein Koordinatensystem x, γ und z festgesetzt, wie in 38(A) gezeigt. In diesem Beispiel ist der Strahl B1 um einen Winkel γ von der z-Achse verschoben. 38(A)-38(d) zeigen jeweils orthogonale Projektionskomponenten B1xz, B1yz und B1xy des Strahls B1 in Bezug auf die xz-Ebene, die yz-Ebene und die xy-Ebene. Spezieller ist die Richtung des Strahls B1 von der z-Achse um den Winkel von y verschoben, sodass ein Winkel γ1xz zwischen der z-Achse und der orthogonalen Projektionskomponente B1_xz des Strahls B1 in der xz-Ebene gebildet wird, wie in 38(b) gezeigt wird, sodass ein Winkel γ1yz zwischen der z-Achse und der orthogonalen Projektionskomponente B1_yz des Strahls B1 in der yz-Ebene gebildet wird, wie in 38(c) gezeigt wird, und sodass ein Winkel γ1xy zwischen der x-Achse und der orthogonalen Projektionskomponente B1_x _Y des Strahls B1 in der xy-Ebene gebildet wird, wie in 38(d) gezeigt wird.
Wenn der Strahl B1, der so in Bezug auf die z-Achse dreidimensional geneigt ist, auf die Einfallfläche 302Ain des Prismas 302A einfällt (Einfallfläche 302in des kombinierten Prismas 302), wie in 39 gezeigt wird, wird ein Zwischenstrahl B2 von der Emissionsfläche 302 des Prismas 302A emittiert und fällt auf die Einfallfläche 302Bin des Prismas 302B ein. Mit anderen Worten bewegt sich der Zwischenstrahl B2 durch die Prismen 302A und 302B, wie in 37 gezeigt wird. Dann wird ein ausgehender Strahl B3 von der Emissionsfläche 302Bout des Prismas 302B (Emissionsfläche 302out des kombinierten Prismas 302) emittiert. Wenn der Strahl B3 von dem kombinierten Prisma 302 emittiert wird, wird der Strahl B3 um einen Winkel β von der z-Achse verschoben. Es wird vermerkt, dass der Strahl B3 orthogonale Projektionskomponenten B3xz, B3yz und B3xy in Bezug auf die xz-Ebene, die yz-Ebene und die xy-Ebene ähnlich zu dem Strahl B1 hat, wie in 38(A)-38(d) gezeigt wird. Falls spezieller die Richtung des Strahls B3 von der z-Achse um den Winkel von β verschoben ist, wie in 38(A) gezeigt wird, wird ein Winkel βxz zwischen der z-Achse und der orthogonalen Projektionskomponente B3_x _z des Strahls B3 in der xz-Ebene gebildet, wie in 38(b) gezeigt wird, wird ein Winkel βyz zwischen der z-Achse und der orthogonalen Projektionskomponente B3_yz des Strahls B3 in der yz-Ebene gebildet, wie in 38(c) gezeigt wird, und wird ein Winkel βxy zwischen der x-Achse und der orthogonalen Pro jektionskomponente B3_xy des Strahls B3 in der xy-Ebene gebildet, wie in 38(d) gezeigt wird. Wenn die Winkel βyz und βxz gleich null Grad sind, ist der Strahl B3 parallel zu der z-Achse gerichtet. Wenn der Winkel βyz gleich null Grad ist, ist der Strahl B3 parallel zu der xz-Ebene gerichtet. Wenn der Winkel βxz gleich null Grad ist, ist der Strahl B3 parallel zu der yz-Ebene gerichtet.
Falls der Winkel γ, der durch den einfallenden Strahl B1 und die Bezugsachse z gebildet wird, auf γ_1yz = 0,05° und γ_1xz = 0,5° gesetzt ist, dann können Φ₁ und Φ₂ durch Einfügen dieser Werte in Gleichungen (119) und (120) gefunden werden. cosΦ1 + cosΦ2 = 0,05/((1,5 – 1) · 1) sinΦ1 + sinΦ2 = 0, 5/ ((1, 5 – 1) · 1) Φ1 = 24, 46° Φ2 = 144,12°
Falls deshalb der einfallende Strahl einen Winkel mit der Bezugsachse z derart bildet, dass γ_1yz = 0, 05° und γ_1yz = 0, 5° sind, dann kann der Winkel, der durch den ausgehenden Strahl B3 und die Bezugsachse z gebildet wird, durch Aufstellen der imaginären normalen Ebene 302AN des Prismas 302A auf der Einfallseite in einer Position, die um Φ₁ von 24,46° von der yz-Ebene gedreht ist, und der imaginären normalen Ebene 302BN des Prismas 302B auf der ausgehenden Seite in einer Position, die um Φ₂ von 144,12° von der yz-Ebene gedreht ist, auf 0° korrigiert werden. 39 zeigt, dass das erste Keilprisma 302A mit seiner Ebene 302AN, die in einer Position Φ₁ von 24,46° von der yz-Ebene gedreht ist, aufgestellt ist, und das zweite Keilprisma 302B mit seiner Ebene 302BN, die in einer Position Φ₂ von 144,12° von der yz-Ebene gedreht ist, aufgestellt ist.
[Lasermarkierungsvorrichtung]
Eine Lasermarkierungsvorrichtung 385 gemäß der vierten Ausführungsform hat im Wesentlichen die gleiche Konstruktion wie die Lasermarkierungsvorrichtung 85 gemäß der ersten Ausführungsform, wie in 6 gezeigt wird. Die Lasermarkierungsvorrichtung 385 ist mit einem Linienstrahlengenerierungsoptiksystem 386 an Stelle des Linienstrahlengenerierungsoptiksystems 86 versehen. Mit Ausnahme dessen hat die Lasermarkierungsvorrichtung 385 die gleiche Konstruktion wie die Lasermarkierungsvorrichtung 85.
Wie in 40 gezeigt, inkludiert das Linienstrahlengenerierungsoptiksystem 386 den Halbleiterlaser 316, der in Bezug auf die Lasermarkierungsvorrichtung 385 horizontal aufgestellt ist. Die Kollimationslinse 317 konvertiert den Laserstrahl, der von dem Halbleiterlaser 316 emittiert wird, in parallel gerichtetes Licht (parallele Strahlen) oder einfallendes Licht B1 mit einem kreisförmigen Strahlenquerschnitt. In der vorliegenden Ausführungsform ist der Durchmesser des parallel gerichteten Lichts B1 auf 2 mm eingestellt.
Das Linienstrahlengenerierungsoptiksystem 386 setzt den Strahlensplitter 1, der in der ersten Ausführungsform beschrieben wird, zum Trennen des einfallenden Lichts B1 in drei Strahlen B1 gleicher Intensität ein. Wie in der dritten Ausführungsform erläutert, ist eine äußerst hohe Präzision in Richtungen von Linienstrahlen erforderlich, die von der Lasermarkierungsvorrichtung emittiert werden. In der vorliegenden Ausführungsform sind Strahlenemissionswinkelkompensationsoptikeinheiten 301A, 301b und 301c in den jeweiligen optischen Pfaden der Strahlen aufgestellt, die von dem Strahlensplitter 1 emittiert werden. Die Strahlenemissionswinkelkompensationsoptikeinheiten 301A, 301b und 301c haben die gleichen Konfigurationen wie die Strahlenemissionswinkelkompensationsoptikeinheit 301 der vorliegenden Ausführungsform. Durch Aufstellen der Stablinse 51, der Stablinse 52 und der Stab linse 53 auf der stromabwärtigen Seite der Strahlenemissionswinkelkompensationsoptikeinheiten 301A, 301b und 301c können Linienstrahlen, die durch die Stablinse 51, Stablinse 52 und Stablinse 53 generiert werden, mit der idealen Linie bei einer Richtungsgenauigkeit von 0 ausgerichtet werden.
Es wird nun ein Beispiel über einen der Linienstrahlen gezeigt, der von dem Strahlensplitter 1 emittiert wird. Falls der Strahl, der auf die optische Einheit 301A einfällt, Winkelfehler von γ_1yz = 0, 05° und γ_1xz = 0, 5° mit der Bezugsachse hat, dann können Φ₁ und Φ₂ durch Einfügen dieser Werte in Gleichungen (119) und (120) kalkuliert werden. cosΦ1 + cosΦ2 = 0,05/((1,5 – 1) · 1) sinΦ1 + sinΦ2 = 0, 5/ ((1,5 – 1) · 1) Φ1 = 24 46 ° Φ2 = 144,12 °
Entsprechend kann der Winkel, der durch den ausgehenden Strahl und die Bezugsachse gebildet wird, durch Aufstellen des Prismas 302A auf der Einfallseite der Strahlenemissionswinkelkompensationsoptikeinheit 301A in einer Position, die 24,46° gedreht ist, und des Prismas 302B auf der ausgehenden Seite in einer Position, die 144,12° gedreht ist, auf 0° korrigiert werden, wie in 39 gezeigt wird. Auf dem gleichen Weg kann eine Winkelkorrektur oder Kompensation in den verbleibenden geteilten Lichtstrahlen unter Verwendung der Strahlenemissionswinkelkompensationsoptikeinheiten 301b und 301c durchgeführt werden. Als ein Ergebnis ist es möglich, Winkelfehler in Linienstrahlen, die durch die Stablinsen 51, 52 und 53 generiert werden, auf 0° zu korrigieren, wobei ideale Linien gebildet werden.
Gemäß der Strahlenemissionswinkelkompensationsoptikeinheit 301 der vorliegenden Ausführungsform ist die Bezugsachse in einem xyz-Raum definiert, wobei der xyz-Raum durch die x- Achse, y-Achse und z-Achse definiert wird, die einander orthogonal sind, definieren die x-Achse und die y-Achse eine xy-Ebene, definieren die x-Achse und die z-Achse eine xz-Ebene und definieren die y-Achse und die z-Achse eine yz-Ebene, wobei sich die Bezugsachse entlang der z-Achse erstreckt.
Wie in 39 gezeigt, sind das erste Keilprisma 302A und das zweite Keilprisma 302B entlang der Bezugsachse z angeordnet. Das erste Keilprisma 302A empfängt den einfallenden Lichtstrahl B1 und gibt einen Zwischenlichtstrahl B2 aus. Das Keilprisma 302B empfängt den Zwischenlichtstrahl B2 und gibt den Ausgangslichtstrahl B3 aus. Die erste Halteeinheit 303A hält das erste Keilprisma 302A. Die zweite Halteeinheit 303B hält das zweite Keilprisma 302B.
Die erste Halteeinheit 303A hält das erste Keilprisma 302A derart, dass das erste Keilprisma 302A um die Bezugsachse z rotieren kann. Die zweite Halteeinheit 303B hält das zweite Keilprisma 302B derart, dass das zweite Keilprisma 302B um die Bezugsachse z unabhängig von dem ersten Keilprisma 302A rotieren kann.
Wie in 38(b) und 38(c) gezeigt, wird die Richtung eines einfallenden Strahls durch einen Winkel γ_1yz, der zwischen der z-Achse und der orthogonalen Projektionskomponente B1yz des einfallenden Lichtstrahls in der yz-Ebene gebildet wird, und durch einen anderen Winkel γ_1xz, der zwischen der z-Achse und der orthogonalen Projektionskomponente B1xz des einfallenden Lichtstrahls in der xz-Ebene gebildet wird, definiert.
Wie in 39 gezeigt, wird das erste optische Element 302A aus einem Lichtdurchlassglied mit einem Brechungskoeffizienten n und inkludierend eine erste Lichteinfallfläche 302Ain und eine erste Lichtemissionsfläche 302Aout gebildet. Die erste Lichteinfallfläche 302Ain empfängt den einfallenden Lichtstrahl in der Einfallstrahlenrichtung mit γ_1yz, γ_1xz. Die erste Lichtemissionsfläche 302Aout emittiert den Zwischenlichtstrahl B2 in einer Zwischenstrahlrichtung, die in Bezug auf die Bezugsachse z definiert ist. Die erste Lichteinfallfläche 302Ain und die erste Lichtemissionsfläche 302Aout bilden einen Winkel α dazwischen und definieren eine erste imaginäre normale Ebene 302AN, die zu sowohl der ersten Lichteinfallfläche 302Ain als auch der ersten Lichtemissionsfläche 302Aout normal ist und die sich entlang der Bezugsachse z erstreckt.
Das zweite optische Element 302B wird aus einem anderen Lichtdurchlassglied mit einem Brechungskoeffizienten n und inkludierend eine zweite Lichteinfallfläche 302Bin und eine zweite Lichtemissionsfläche 302Bout gebildet. Die zweite Lichteinfallfläche empfängt den Zwischenlichtstrahl B2 in der Zwischenstrahlrichtung. Die zweite Lichtemissionsfläche 302Bout emittiert den Ausgangslichtstrahl B3 in der Ausgangsstrahlenrichtung β_yz, β_xz, die in Bezug auf die Bezugsachse z definiert ist. Die zweite Lichteinfallfläche 302Bin und die zweite Lichtemissionsfläche 302Bout bilden den Winkel α dazwischen und definieren eine zweite imaginäre normale Ebene 302BN, die zu sowohl der zweiten Lichteinfallfläche 302Bin als auch der zweiten Lichtemissionsfläche 302Bout normal ist und die sich entlang der Bezugsachse z erstreckt.
Der Winkel α erfüllt die Ungleichungen: –2 ≤ γ1yz/ (n – 1) α) ≤ 2 und –2 ≤ γ1xz/ / (n – 1) α) ≤ 2
Die erste Halteeinheit 303A richtet das erste optische Element 302A aus, sodass die erste imaginäre normale Ebene 302AN einen Rotationswinkel Φ₁ von der yz-Ebene um die z-Achse bildet. Die zweite Halteeinheit 303B richtet das zweite optische Element 302B aus, sodass die zweite imaginäre normale Ebene 302BN einen Rotationswinkel Φ₂ von der yz-Ebene um die z-Achse bildet.
Die zweite Lichtemissionsfläche 302Bout des zweiten optischen Elementes 302B emittiert den Ausgangslichtstrahl B3 mit einem Winkel β_yz, der zwischen der z-Achse und der orthogonalen Projektionskomponente B3yz des Ausgangslichtstrahls B3 in der yz-Ebene (38(c)) definiert wird, und einem Winkel β_xz, der zwischen der z-Achse und der orthogonalen Projektionskomponente B3xz des Ausgangslichtstrahls B3 in der xz-Ebene definiert wird. Die Winkel β_yz und β_xz erfüllen Gleichungen: βyz = (n – 1) α (cosΦl + cosΦ2) – γ1yz und βxz = (n – 1)α · (sinΦl + sinΦ2) – γ1xz.
Entsprechend erstreckt sich die Ausgangsstrahlenrichtung pαrallel mit der z-Achse, wenn die Rotationswinkel Φ₁ und Φ₂ Gleichungen von βyz = 0 = (n – 1) α · (cosΦ1 + cosΦ2) – γ1yz und ßxz = 0 = (n – 1) α · (sinΦ1 + sinΦ2) – γ1xz erfüllen.
Gemäß der Lasermarkierungsvorrichtung 386 der vorliegenden Ausführungsform (40) generiert der Laser 316 einen Lichtstrahl. Das Kollimationsoptikelement 317 richtet den Lichtstrahl in einen parallel gerichteten Lichtstrahl parallel. Die Strahlensplittungseinheit 1 empfängt den parallel gerichteten Lichtstrahl von dem Kollimationsoptikelement 317 und splittet den Lichtstrahl in die Vielzahl von einfallenden Lichtstrahlen. Jede aus der Vielzahl von Strahlenemissionswinkelkompensationsoptikeinheiten 301A, 301b, 301c empfängt einen entsprechenden aus der Vielzahl von einfallenden Licht strahlen von der Strahlensplittungseinheit 1 und korrigiert den Strahlenmissionswinkel des empfangenen Lichtstrahls. Jedes aus der Vielzahl von Linienstrahlengenerierungsoptikelementen 51, 52, 53 generiert einen Linienstrahl aus einem Ausgangslichtstrahl, der von der entsprechenden Strahlenemissionswinkelkompensationsoptikeinheit 301A, 301b, 301c emittiert wird.
Die Stützungseinheit 87 stützt den Laser 316, das Kollimationsoptikelement 317, die Strahlensplittungseinheit 1, die Strahlenemissionswinkelkompensationsoptikeinheiten 301A, 301b, 301c und die Linienstrahlengenerierungsoptikelemente 51, 52 und 53.
Es wird vermerkt, dass die Strahlensplittungseinheit 1 weggelassen werden kann. In diesem Fall wird eine Einzelstrahlenemissionswinkelkompensationsoptikeinheit 301 angebracht, um den parallel gerichteten Lichtstrahl als einen einfallenden Lichtstrahl von der Kollimationslinse 317 zu empfangen, und korrigiert seinen Strahlenmissionswinkel.
<Erste Modifikation>
41 zeigt eine optische Einheit 301' gemäß einer ersten Modifikation der vierten Ausführungsform. Wie in 33 und 34 inkludiert die optische Einheit 301' ein erstes Keilprisma 302A und ein zweites Keilprisma 302B, die nahe zueinander oder in Kontakt miteinander platziert sind. Der Prismenhalter 303A, der das erste Keilprisma 302A hält, ist jedoch fixiert vorgesehen, während nur der Prismenhalter 303B, der das zweite Keilprisma 302B hält, zum Rotieren in der Richtung des Pfeils, der in der Zeichnung gezeigt wird, um die Achse A-A' fähig ist.
In dieser Modifikation wird der ausgehende Strahlenwinkel durch Rotieren nur des zweiten Keilprismas 302B auf der ausgehenden Seite korrigiert, was dem Fall entspricht, in dem in Gleichungen (117) und (118) Φ₁ = 0°ist. Das heißt βyz = (n – 1) α · (1 + cosΦ2) – γ1yz (125) βxz = (n – 1) α · sinΦ2 – γ1xz (126)
Hier sind β_yz = O und β_xz = O in den obigen Gleichungen, wenn β_yz und β_xz 0° werden. Deshalb sind 1 + cosΦ2 = γ1yz/ ( (n – 1) α ) sinΦ2 = γ1xz/(n – 1)α )
Da Φ₂ in einem Bereich von 0 ≤ Φ₂ ≤ 360° ist, sind 0 ≤ γ1yz/ ( (n – 1) α) ≤ 2 –1 ≤ γ1xz/ ( (n – 1) α) ≤ 1
Daher sind 0 ≤ γ1yz ≤ 2(n – 1)α (127) –(n – 1)α ≤ γ1xz ≤ (n – 1)α (128)
Durch Einsetzen von n = 1,5 in Gleichungen (127) und (128) sind 0 ≤ γ1yz ≤ α (129) –0, 5α ≤ γ1xz ≤ 0, 5α (130)
Wenn der ausgehende Strahlenwinkel durch Rotieren nur des zweiten Keilprismas 302B auf der ausgehenden Seite korrigiert wird, kann deshalb entweder die Komponente der yz-Ebene β_yz oder die Komponente der xz-Ebene β_xz des Winkels des ausgehenden Strahls B3 von der Bezugsachse z auf 0° korrigiert werden. In diesem Zeitpunkt muss die Beziehung, die in Glei chungen (129) und (130) gezeigt wird, zwischen dem Prismenscheitelwinkel α und dem Winkel γ, gebildet durch den einfallenden Strahl B1 und die Bezugsachse z, erfüllt werden.
Als Nächstes wird der Fall zum Korrigieren des Winkels des ausgehenden Strahls (Komponente von yz-Ebene β_yz) in der vorliegenden Modifikation detailliert beschrieben. In diesem Fall wird BK7 mit einem Brechungskoeffizienten n = 1,5 als das Prismenmaterial verwendet und es werden zwei Prismen 302A und 302B mit einem Scheitelwinkel α von 1° verwendet, aber nur das Prisma 302B wird rotiert. Falls der Winkel y, der durch den einfallenden Strahl B1 und die Bezugsachse z gebildet wird, derart ist, dass γ_1yz = 0,05° ist, dann kann die folgende Gleichung durch Einfügen dieses Werts in Gleichung (125) gefunden werden. 0 = (1,5-1) · 1 · (1+cosΦ2) – 0,05 Φ2 = 154,16°
Wenn der Winkel, der durch den einfallenden Strahl B1 und die Bezugsachse z gebildet wird, γ_1yz = 0,05° ist, kann daher β_yz durch Aufstellen des zweiten Keilprismas 302B, wobei sich seine imaginäre normale Ebene 302BN in einer Position befindet, die Φ₁ von 154,16° von der yz-Ebene rotiert ist, auf 0° korrigiert werden. 42 zeigt, dass das erste Keilprisma 302A in der Bezugsposition fixiert aufgestellt ist. D.h. die imaginäre normale Ebene 302AN des Prismas 302A ist um Φ₁ von 0° von der yz-Ebene ausgerichtet. D.h. die imaginäre normale Ebene 302AN befindet sich auf der yz-Ebene. Das zweite Keilprisma 302B ist aufgestellt, wobei sich seine imaginäre normale Ebene 302BN in einer Position befindet, die Φ₂ von 154,16° von der yz-Ebene rotiert ist.
Gemäß dieser Modifikation hält die erste Halteeinheit 303A das erste Keilprisma 302A fixiert in der vorbestimmten Rota tionsposition Φ₁ = 0°, während die zweite Halteeinheit 303B das zweite Keilprisma 302B derart hält, dass das zweite Keilprisma 302B um die Bezugsachse z unabhängig von dem ersten Keilprisma 302α rotieren kann.
Die Einfallstrahlenrichtung wird durch einen Winkel γ_1yz, der zwischen der z-Achse und der orthogonalen Projektionskomponente B1yz des einfallenden Lichtstrahls in der yz-Ebene gebildet wird, und durch einen anderen Winkel γ_1xz, der zwischen der z-Achse und der orthogonalen Projektionskomponente B1xz des einfallenden Lichtstrahls in der xz-Ebene gebildet wird, definiert.
In dieser Modifikation erfüllt der Winkel α die Ungleichungen: 0 ≤ γ1yz/ ( (n – 1) α) ≤ 2 und –1 ≤ γ1xz/ ( (n – 1) α) ≤ 1.
Wie in 42 gezeigt, richtet die erste Halteeinheit 303AA das erste optische Element 302A aus, sodass die erste imaginäre normale Ebene 302AN einen Rotationswinkel Φ₁ von null Grad (0°) von der yz-Ebene um die z-Achse bildet. Die zweite Halteeinheit 303B richtet das zweite optische Element 302B aus, sodass die zweite imaginäre normale Ebene 302BN einen Rotationswinkel Φ₂ von der yz-Ebene um die z-Achse bildet.
Die zweite Lichtemissionsfläche 302Bout des zweiten optischen Elementes 302B emittiert den Ausgangslichtstrahl B3 mit einem Winkel β_yz, der zwischen der z-Achse und der orthogonalen Projektionskomponente B3yz des Ausgangslichtstrahls B3 in der yz-Ebene definiert ist, und einem Winkel β_xz, der zwischen der z-Achse und der orthogonalen Projektionskomponente B3xz des Ausgangslichtstrahls B3 in der xz-Ebene definiert ist. Die Winkel β_yz und β_xz erfüllen Gleichungen: βyz = (n – 1) α · (1 + cosΦ2) – γ1yz und βxz = (n – 1) α sinΦ2 – γ1xz ·
Entsprechend erstreckt sich die Ausgangsstrahlenrichtung pαrallel mit der xz-Ebene, wenn der Rotationswinkel Φ₂ eine Gleichung von β_yz = 0 =(n – 1) α · (1+cosΦ₂) – γ_1yz erfüllt.
Die Ausgangsstrahlenrichtung erstreckt sich parallel mit der yz-Ebene, wenn der Rotationswinkel Φ₂ eine Gleichung von β_xz = 0 = (n – 1) α · sinΦ₂ – γ_1xz erfüllt .
Es wird vermerkt, dass die zweite Halteeinheit 303B das zweite optische Element 302B fixiert um die Bezugsachse z halten kann, während die erste Halteeinheit 303α das erste optische Element 302α drehbar um die Bezugsachse z unabhängig von dem zweiten optischen Element 302B hält.
<Zweite Modifikation>
43 zeigt eine optische Einheit 301'' gemäß einer zweiten Modifikation der vierten Ausführungsform, wobei ein einzelnes Keilprisma 302 durch den Prismenhalter 303A und den Prismenhalter 303B gehalten wird. Das Keilprisma 302 ist zum Rotieren um die A-A'-Achse fähig.
Ein Einsatz eines einzelnen Keilprismas 302, um den ausgehenden Strahlenwinkel zu korrigieren, entspricht dem Fall, in dem ein Term von (n – 1)α·cosΦ₁ in Gleichung (117) und ein Term von (n – 1)α·sinΦ₁ in Gleichung (118) gelöscht werden. Daher sind βyz = (n – 1) α · cosΦ2 – γ1yz (131) βxz = (n – 1) α · sinΦ2 – γ1xz (132)
Hier sind β_yz = 0 und β_xz = 0, wenn β_yz und β_xz 0° werden. Deshalb sind cosΦ2 = γ1yz/ ( (n – 1) α) sinΦ2 = γ1xz/ ( (n – 1) α)
Da Φ₂ in einem Bereich von 0 ≤ Φ₂ ≤ 360° ist, sind –1 ≤ γ1yz/ ( (n – 1)) α) ≤ 1 –1 ≤ γ1xz/ ( (n – 1) α) ≤ 1
Daher sind –(n – 1) α ≤ γ1yz ≤ (n – 1)α (133) –(n – 1) α ≤ γ1xz ≤ (n – 1)α (134)
Durch Einsetzen von n = 1,5 in Gleichungen (133) und (134) sind –0, 5α ≤ γ1yz ≤ 0, 5α (135) –0, 5α ≤ γ1xz ≤ 0, 5α (136)
Wenn der ausgehende Strahlenwinkel unter Verwendung eines einzelnen Prismas korrigiert wird, kann entsprechend entweder die Komponente der yz-Ebene β_yz oder die Komponente der xz-Ebene β_xz des Winkels des ausgehenden Strahls B3 von der z-Achse auf 0° korrigiert werden. Zu diesem Zeitpunkt müssen die Beziehungen in Gleichungen (135) und (136) zwischen dem Prismenscheitelwinkel α und dem Winkel γ, gebildet durch den einfallenden Strahl B1 und die Bezugsachse z, erfüllt sein.
Als Nächstes wird der Fall der vorliegenden Modifikation zum Korrigieren des Winkels des ausgehenden Strahls (Komponente der yz-Ebene β_yz ) detailliert beschrieben. In diesem Fall wird BK7 mit einem Brechungskoeffizienten n = 1,5 als das Prismenmaterial verwendet, und es wird ein einzelnes Prisma mit einem Scheitelwinkel α von 1° rotiert. Falls der Winkel γ, der durch den einfallenden Strahl und die Bezugsachse z gebildet wird, derart ist, dass γ_1yz = 0,05° ist, dann kann die folgende Kalkulation durch Einfügen dieses Werts in Gleichung (131) vorgenommen werden. 0 = (1,5 – 1) · 1 · cosΦ2 – 0,05 Φ2 = 84,26°
Wenn mit anderen Worten der Winkel, der durch den einfallenden Strahl und die Bezugsachse z gebildet wird, γ_1yz = 0,05° ist, dann kann β_yz durch Aufstellen des Prismas 302, wobei sich seine imaginäre normale Ebene 302N in einer Position befindet, die Φ von 84,26° von der YZ-Ebene rotiert ist, auf 0° korrigiert werden. 44 zeigt, dass das Keilprisma 302 aufgestellt ist, wobei seine imaginäre normale Ebene in einer Position ausgerichtet ist, die Φ von 84,26° von der YZ-Ebene rotiert ist.
Das Keilprisma 302 wird aus einem Lichtdurchlassglied gebildet und inkludiert eine erste Fläche 302in und eine zweite Fläche 302out. Die erste Fläche 302in empfängt einen einfallenden Lichtstrahl B1. Die zweite Fläche 302out emittiert einen Ausgangslichtstrahl B3. Die erste Fläche 302in und die zweite Fläche 302out bilden einen Scheitelwinkel α dazwischen. Die Halteeinheiten 302A, 303B halten das Keilprisma 302 derart, dass das Keilprisma 302 zum Rotieren um die Bezugsachse z fähig ist. Die Halteeinheiten 303A, 303B halten das Keilprisma 302 in einem Rotationswinkel Φ um die Bezugsachse Z von einer Bezugsrotationsposition (YZ-Ebene).
Das optische Element 302 wird aus einem Lichtdurchlassglied mit einem Brechungskoeffizienten n gebildet und inkludiert: eine Lichteinfallfläche 302in und eine Lichtemissionsfläche 302out. Die Lichteinfallfläche 302in empfängt einen einfal Lenden Lichtstrahl B1 in einer Einfallstrahlenrichtung, die in Bezug auf die Bezugsachse z definiert ist. Die Lichtemissionsfläche 302out emittiert einen Ausgangslichtstrahl B3 in einer Ausgangsstrahlenrichtung, die in Bezug auf die Bezugsachse z definiert ist. Die Lichteinfallfläche 302in und die Lichtemissionsfläche 302out bilden einen Winkel α dazwischen, und definieren eine imaginäre normale Ebene 302N, die zu sowohl der Lichteinfallfläche 302in als auch der Lichtemissionsfläche 302out normal ist und die sich entlang der Bezugsachse z erstreckt. Die Ausgangsstrahlenrichtung ist um einen Winkel δ von der Einfallstrahlenrichtung verschoben. Der Winkel δ hat einen Wert, der von dem Brechungskoeffizienten n, dem Winkel α und der Rotationsposition der imaginären normalen Ebene 302N bezüglich der Bezugsachse z von der YZ-Ebene abhängt.
Spezieller wird die Einfallstrahlenrichtung durch einen Winkel γ_1yz, der zwischen der z-Achse und der orthogonalen Projektionskomponente B1yz des einfallenden Lichtstrahls in der yz-Ebene gebildet wird, und durch einen anderen Winkel γ_1xz. der zwischen der z-Achse und der orthogonalen Projektionskomponente B1xz des einfallenden Lichtstrahls in der xz-Ebene gebildet wird, definiert. Der Winkel α erfüllt Ungleichungen: –1 ≤ γ1yz/ ( (n – 1) α) ≤ 1 und –1 ≤ γ1xz/ ( (n – 1) α) ≤ 1.
Wie in 44 gezeigt, richten die Halteeinheiten 303α, 303B die imaginäre normale Ebene 302N des optischen Elementes 302 aus, um einen Rotationswinkel Φ von der yz-Ebene um die z-Achse zu bilden.
Die Lichtemissionsfläche 302out emittiert den Ausgangslichtstrahl B3 mit einem Winkel β_yz, der zwischen der z-Achse und der orthogonalen Projektionskomponente B3yz des Ausgangslichtstrahls B3 in der yz-Ebene definiert ist, und einem Win kel β_xz, der zwischen der z-Achse und der orthogonalen Projektionskomponente B3xz des Ausgangslichtstrahls B3 in der xz-Ebene definiert ist. Die Winkel β_yz und β_xz erfüllen Gleichungen: βyz = (n – 1) α · cosΦ – γ1yz und βxz = (n – 1) α · sinΦ – γ1xz .
Entsprechend erstreckt sich die Ausgangsstrahlenrichtung pαrallel mit der xz-Ebene, wenn der Rotationswinkel Φ eine Gleichung von β_yz = 0 = (n – 1) α · cosΦ – γ_1yz erfüllt .
Die Ausgangsstrahlenrichtung erstreckt sich parallel mit der yz-Ebene, wenn der Rotationswinkel Φ eine Gleichung von β_xz = 0 = (n – 1)α · sinΦ – γ_1xz erfüllt.
[Andere Modifikationen]
In der vorliegenden Ausführungsform und ihren Modifikationen werden die Keilprismen 302A und 302B mit Formen von Dreieckprismen verwendet. Die Formen der Prismen sind jedoch nicht auf Dreieckprismen begrenzt. Z.B. können auch Keilprismen 302A' und 302B', die in 45(A) gezeigt werden, für eine Strahlenemissionswinkelkompensationsoptikeinheit verwendet werden. Die Keilprismen 302A' und 302B' werden durch Schneiden einer kreisförmigen Säule 390 in einer Fläche S in 45(b) erhalten. In diesem Fall bilden eine erste Lichteinfallfläche 302Ain' und eine erste Lichtemissionsfläche 302Aout' einen vorbestimmten Winkel dazwischen. Ähnlich bilden eine zweite Lichteinfallfläche 302Bin' und eine zweite Lichtemissionsfläche 302Bout' einen anderen vorbestimmten Winkel dazwischen. Die Keilprismen 302A' und 302B' werden leicht in die hohlen Abschnitte der Prismenhalter 303A und 303B (33) eingefügt und aufgestellt, da die Keilprismen 302A' und 302B' kreisförmige Formen haben. Entsprechend sind die Keilprismen 302A' und 302B' in der Herstellung von Vorteil.
In der vorliegenden Ausführungsform und ihren Modifikationen wurden die Rotationswinkel bestimmt, wenn die Keilprismen 302A und 302B den gleichen Scheitelwinkel α haben. Die Scheitelwinkel der Keilprismen 302A und 302B können jedoch unterschiedliche Werte haben.
In der vorliegenden Ausführungsform wurde der Strahlensplitter 1 in dem Linienstrahlengenerierungsoptiksystem 386 zum Trennen eines einfallenden Lichts in drei Strahlen verwendet. Es können jedoch auch andere Strahlensplittungseinrichtungen verwendet werden, wie etwa Halbspiegel.
Während die Erfindung detailliert mit Bezug auf deren spezielle Ausführungsformen beschrieben wurde, wäre einem Durchschnittsfachmann offensichtlich, dass verschiedene Änderungen und Modifikationen darin vorgenommen werden können, ohne von dem Geist der Erfindung abzuweichen.
Z.B. ist in der oben beschriebenen zweiten Ausführungsform der bewegliche Halter 104 in dem Halterkörper 103 durch die Stützungseinheiten 105, 106 und die Schrauben 107 angebracht, um eine Positionierungssteuerung des beweglichen Halters 104 in den Steigungs-, Roll- und Gierrichtungen zu erleichtern. Der bewegliche Halter 104 kann jedoch in dem Halterkörper 103 auf verschiedenen anderen Wegen angebracht sein, um eine Positionierungssteuerung des beweglichen Halters 104 zu erleichtern.

Claims

Strahlensplittungseinheit zum Erhalten einer Vielzahl von getrennten Lichtstrahlen aus einem einzelnen Lichtstrahl, umfassend: eine Vielzahl von Lichttrennungsabschnitten, wobei jeder Lichttrennungsabschnitt einfallendes Licht in übertragenes Licht und reflektiertes Licht trennt; und einen Aufrechterhaltungsabschnitt, der eine Positionsbeziehung unter der Vielzahl von Lichttrennungsabschnitten in eine vorbestimmte Positionsbeziehung aufrechterhält, die es der Vielzahl von Lichttrennungsabschnitten gestattet zu kooperieren, um eine Vielzahl von getrennten Lichtstrahlen aus einem einzelnen Lichtstrahl zu generieren, der ursprünglich auf einen aus der Vielzahl von Lichttrennungsabschnitten einfällt.
Strahlensplittungseinheit, wie in Anspruch 1 beansprucht, wobei die Vielzahl von Lichttrennungsabschnitten einen ersten Lichttrennungsabschnitt und einen zweiten Lichttrennungsabschnitt inkludiert, der erste Lichttrennungsabschnitt den einzelnen Lichtstrahl empfängt, der darauf einfällt, und den einzelnen Lichtstrahl in übertragenes Licht und reflektiertes Licht trennt, der zweite Lichttrennungsabschnitt eines von dem übertragenen Licht und dem reflektierten Licht von dem ersten Lichttrennungsabschnitt empfängt und das empfangene Licht in anderes übertragenes Licht und anderes reflektiertes Licht trennt wobei der Aufrechterhaltungsabschnitt ein Hauptlichtdurchlassglied inkludiert, das die Positionsbeziehung zwischen dem ersten Lichttrennungsabschnitt und dem zweiten Lichttrennungsabschnitt in die vorbestimmte Positionsbeziehung aufrechterhält, die einem von dem übertragenen Licht und dem reflektierten Licht von dem ersten Lichttrennungsabschnitt gestattet, den zweiten Lichttrennungsabschnitt zu erreichen, wobei dadurch dem ersten Lichttrennungsabschnitt und dem zweiten Lichttrennungsabschnitt gestattet wird, drei getrennte Lichtstrahlen aus dem einzelnen Lichtstrahl zu erhalten.
Strahlensplittungseinheit, wie in Anspruch 2 beansprucht;,, wobei das Hauptlichtdurchlassglied eine erste Fläche und; eine zweite Fläche hat, die parallel zueinander sind, wobei der erste Lichttrennungsabschnitt eine erste Lichttrennungsschicht inkludiert, wobei der zweite Lichttrennungsabschnitt eine zweite Lichttrennungsschicht inkludiert, ferner umfassend: ein erstes zusätzliches Lichtdurchlassglied, das in Kontakt mit der ersten Lichttrennungsschicht vorgesehen ist, wobei sich die erste Lichttrennungsschicht zwischen dem Hauptlichtdurchlassglied und dem ersten zusätzlichen Lichtdurchlassglied befindet, ein zweites zusätzliches Lichtdurchlassglied, das in Kontakt mit der zweiten Lichttrennungsschicht vorgesehen ist, wobei sich die zweite Lichttrennungsschicht zwischen dem Hauptlichtdurchlassglied und dem zweiten zusätzlichen Lichtdurchlassglied befindet, und wobei das Hauptlichtdurchlassglied, das erste zusätzliche Lichtdurchlassglied und das zweite zusätzliche Lichtdurchlassglied eine Form eines rechteckigen Parallelepiped als ein Ganzes bilden.
Strahlensplittungseinheit, wie in Anspruch 3 beansprucht, wobei die erste Lichttrennungsschicht eine erste Lichttrennungsfläche definiert und die zweite Lichttrennungsschicht eine zweite Lichttrennungsfläche definiert; wobei die erste Lichttrennungsfläche einen ersten vorbestimmten Winkel mit der ersten Fläche bildet; und wobei die zweite Lichttrennungsfläche einen zweiten vorbestimmten Winkel mit der ersten Fläche bildet.
Strahlensplittungseinheit, wie in Anspruch 4 beansprucht, wobei die ersten und zweiten Lichttrennungsflächen parallel zueinander sind, mit den ersten und zweiten vorbestimmten Winkeln mit Werten von 45°, wobei dadurch drei getrennte Lichtstrahlen erhalten werden, je zwei getrennte Lichtstrahlen unter den drei getrennten Lichtstrahlen eine von einer parallelen und orthogonalen Beziehung zueinander haben.
Strahlensplittungseinheit, wie in Anspruch 4 beansprucht, wobei der erste vorbestimmte Winkel einen Wert von 45° hat und der zweite vorbestimmte Winkel einen Wert von 45° – α hat, wobei α in einem Bereich von 0° < α < 45° ist.
Strahlensplittungseinheit, wie in Anspruch 3 beansprucht, wobei die erste Fläche des Hauptlichtdurchlassglieds den einzelnen Lichtstrahl empfängt, der darauf einfällt, das Hauptlichtdurchlassglied den einzelnen Lichtstrahl zu der ersten Lichttrennungsschicht leitet; wobei das erste zusätzliche Lichtdurchlassglied eine Endfläche hat, die parallel zu der ersten Fläche und der zweite Fläche ist und die den übertragenen Lichtstrahl von dem ersten Lichttrennungsabschnitt überträgt; wobei der zweite Lichttrennungsabschnitt das reflektierte Licht von dem ersten Lichttrennungsabschnitt empfängt und das empfangene Licht in das andere übertragene Licht und andere reflektierte Licht trennt, wobei das Hauptlichtdurchlassglied das reflektierte Licht von dem ersten Lichttrennungsabschnitt zu dem zweiten Lichttrennungsabschnitt leitet, und wobei das zweite zusätzliche Lichtdurchlassglied eine Endfläche hat, die orthogonal zu der ersten Fläche und der zweiten Fläche ist und die das andere übertragene Licht von der zweiten Lichttrennungsschicht ausgibt, wobei die zweite Fläche des Hauptlichtdurchlassglieds das andere reflektierte Licht von der zweiten Lichttrennungsschicht ausgibt.
Strahlensplittungseinheit, wie in Anspruch 3 beansprucht, wobei das erste zusätzliche Lichtdurchlassglied eine Endfläche hat, die der ersten Fläche und der zweiten Fläche orthogonal ist und die den einzelnen Lichtstrahl emp fängt, der darauf einfällt, wobei das erste zusätzliche Lichtdurchlassglied den einzelnen Lichtstrahl zu der ersten Lichttrennungsschicht leitet; wobei das erste zusätzliche Lichtdurchlassglied eine αndere Endfläche hat, die parallel zu der ersten Fläche und der zweiten Fläche ist und die das reflektierte Licht von der ersten Lichttrennungsschicht ausgibt; wobei der zweite Lichttrennungsabschnitt das übertragene Licht von dem ersten Lichttrennungsabschnitt empfängt und das empfangene Licht in das andere übertragene Licht und andere reflektierte Licht trennt, wobei das Hauptlichtdurchlassglied das übertragene Licht von dem ersten Lichttrennungsabschnitt zu dem zweiten Lichttrennungsabschnitt leitet, und wobei das zweite zusätzliche Lichtdurchlassglied eine Endfläche hat, die der ersten Fläche und der zweiten Fläche orthogonal ist und die das andere übertragene Licht von der zweiten Lichttrennungsschicht ausgibt, wobei die zweite Fläche des Hauptlichtdurchlassglieds das andere reflektierte Licht von der zweiten Lichttrennungsschicht ausgibt.
Strahlensplittungseinheit, wie in Anspruch 2 beansprucht, wobei der zweite Lichttrennungsabschnitt das übertragene Licht von dem ersten Lichttrennungsabschnitt empfängt und das empfangene Licht in das andere übertragene Licht und andere reflektierte Licht trennt, wobei das Hauptlichtdurchlassglied das übertragene Licht von dem ersten Lichttrennungsabschnitt zu dem zweiten Lichttrennungsabschnitt leitet, wobei das Hauptlichtdurchlassglied eine erste Fläche und eine zweite Fläche hat, die einander parallel sind, wobei der erste Lichttrennungsabschnitt eine erste Lichttrennungsschicht inkludiert, wobei der zweiten Lichttrennungsabschnitt eine zweite Lichttrennungsschicht inkludiert, ferner umfassend: ein erstes zusätzliches Lichtdurchlassglied, das in Kontakt mit der ersten Lichttrennungsschicht vorgesehen ist, wobei sich die erste Lichttrennungsschicht zwischen dem Hauptlichtdurchlassglied und dem ersten zusätzlichen Lichtdurchlassglied befindet, das erste zusätzliche Lichtdurchlassglied eine erste Endfläche hat, die orthogonal zu der ersten Fläche und der zweiten Fläche ist und die den einzelnen Lichtstrahl empfängt, der darauf einfällt, das erste zusätzliche Lichtdurchlassglied den einzelnen Lichtstrahl zu der ersten Lichttrennungsschicht leitet; ein anderes Hauptlichtdurchlassglied, das in Kontakt mit der zweiten Lichttrennungsschicht vorgesehen ist, wobei sich die zweite Lichttrennungsschicht zwischen dem Hauptlichtdurchlassglied und dem anderen Hauptlichtdurchlassglied befindet; eine Lichtreflexionsschicht, die in Kontakt mit dem anderen Hauptlichtdurchlassglied vorgesehen ist, wobei die Lichtreflexionsschicht eine Lichtreflexionsfläche definiert; ein zweites zusätzliches Lichtdurchlassglied, das in Kontakt mit dem ersten zusätzlichen Lichtdurchlassglied vorgesehen ist; eine dritte Lichttrennungsschicht, die in Kontakt mit dem zweiten zusätzlichen Lichtdurchlassglied vorgesehen ist, wobei die dritte Lichttrennungsschicht eine dritte Lichttrennungsfläche definiert; ein drittes zusätzliches Lichtdurchlassglied, das in Kontakt mit der dritten Lichttrennungsschicht vorgesehen ist, wobei sich die dritte Lichttrennungsschicht zwischen dem zweiten zusätzlichen Lichtdurchlassglied und dem dritten zusätzlichen Lichtdurchlassglied befindet; ein viertes zusätzliches Lichtdurchlassglied, das in Kontakt mit dem anderen Hauptlichtdurchlassglied vorgesehen ist; eine vierte Lichttrennungsschicht, die in Kontakt mit dem vierten zusätzlichen Lichtdurchlassglied vorgesehen ist, wobei die vierte Lichttrennungsschicht eine vierte Lichttrennungsfläche definiert; und ein fünftes zusätzliches Lichtdurchlassglied, das in Kontakt mit der vierten Lichttrennungsschicht vorgesehen ist, wobei sich die vierte Lichttrennungsschicht zwischen dem vierten zusätzlichen Lichtdurchlassglied und dem fünften zusätzlichen Lichtdurchlassglied befindet.
Strahlensplittungseinheit, wie in Anspruch 9 beansprucht, wobei das zweite zusätzliche Lichtdurchlassglied eine zweite Endfläche hat, die parallel zu der ersten Endfläche ist und die Licht überträgt, das von der dritten Lichttrennungsschicht reflektiert wird; wobei das dritte zusätzliche Lichtdurchlassglied eine dritte Endfläche hat, die zu der ersten Endfläche orthogonal ist und die Licht überträgt, das durch die dritte Lichttrennungsschicht übertragen wird; wobei das vierte zusätzliche Lichtdurchlassglied eine vierte Endfläche hat, die der ersten Endfläche parallel ist und die Licht überträgt, das von der vierten Lichttrennungsschicht reflektiert wird; wobei das fünfte zusätzliche Lichtdurchlassglied eine fünfte Endfläche hat, die zu der ersten Endfläche orthogonal ist und die Licht überträgt, das durch die vierte Lichttrennungsschicht übertragen wird; wobei die ersten, zweiten und vierten Lichttrennungsflächen und die Lichtreflexionsschicht einander parallel sind und Winkel von 45° mit der ersten Endfläche bilden; und wobei die dritte Lichttrennungsfläche orthogonal zu den ersten, zweiten und vierten Lichttrennungsflächen ist.
Strahlensplittungseinheit, wie in Anspruch 1 beansprucht, wobei der Aufrechterhaltungsabschnitt eine Lichtdurchlassgliedeinheit mit drei Lichtdurchlassgliedern inkludiert, wobei die drei Lichtdurchlassglieder miteinander an zwei Bondingflächen gebondet sind, wobei die zwei Bondingflächen erste und zweite Bondingflächen inkludieren; wobei die Vielzahl von Lichttrennungsabschnitten inkludiert: eine erste Lichttrennungsschicht, die an der ersten Bondingfläche innerhalb der Lichtdurchlassgliedeinheit gebildet wird, wobei die erste Lichttrennungsschicht einfallendes Licht in reflektiertes Licht und übertragenes Licht trennt, die erste Lichttrennungsschicht eine erste Lichttrennungsfläche definiert; eine zweite Lichttrennungsschicht, die an der zweiten Bondingfläche innerhalb der Lichtdurchlassgliedeinheit gebildet wird, wobei die zweite Lichttrennungsschicht eines von dem übertragenen Licht und dem reflektierten Licht von der ersten Lichttrennungsschicht in reflektiertes Licht und übertragenes Licht trennt, die zweite Lichttrennungsschicht eine zweite Lichttrennungsfläche parallel zu der ersten Lichttrennungsfläche definiert, wobei dadurch drei getrennte Lichtstrahlen aus einem einzelnen Lichtstrahl erhalten werden.
Strahlensplittungseinheit, wie in Anspruch 1 beansprucht, wobei der Aufrechterhaltungsabschnitt inkludiert: eine erste Lichtdurchlassgliedeinheit mit einer Vielzahl von Lichtdurchlassgliedern, wobei die Vielzahl von Lichtdurchlassgliedern miteinander an einer Vielzahl von Bondingflächen gebondet sind, die Vielzahl von Bondingflächen erste, zweite und dritte Bondingflächen inkludiert; eine zweite Lichtdurchlassgliedeinheit, die in Kontakt mit der ersten Lichtdurchlassgliedeinheit aufgestellt ist, wobei die zweite Lichtdurchlassgliedeinheit zwei Lichtdurchlassglieder hat, die zwei Lichtdurchlassglieder miteinander an einer vierten Bondingfläche gebondet sind; und eine dritte Lichtdurchlassgliedeinheit, die in Kontakt mit der ersten Lichtdurchlassgliedeinheit aufgestellt ist, wobei die dritte Lichtdurchlassgliedeinheit zwei Lichtdurchlassglieder hat, die zwei Lichtdurchlassglieder miteinander an einer fünften Bondingfläche gebondet sind, und wobei die Vielzahl von Lichttrennungsabschnitten inkludiert: eine erste Lichttrennungsschicht, die an der ersten Bondingfläche innerhalb der ersten Lichtdurchlassgliedeinheit ausgebildet ist, wobei die erste Lichttrennungsschicht einfallendes Licht in reflektiertes Licht und übertragenes Licht trennt, die erste Lichttrennungsschicht eine erste Lichttrennungsfläche definiert; eine zweite Lichttrennungsschicht, die an der zweiten Bondingfläche innerhalb der ersten Lichtdurchlassgliedeinheit ausgebildet ist, wobei die zweite Lichttrennungsschicht übertragenes Licht von der ersten Lichttrennungsschicht in reflektiertes Licht und übertragenes Licht trennt, die zweite Lichttrennungsschicht eine zweite Lichttrennungsfläche parallel zu der ersten Lichttrennungsfläche definiert; eine Lichtreflexionsschicht, die an der dritten Bondingfläche innerhalb der ersten Lichtdurchlassgliedeinheit ausgebildet ist, wobei die Lichtreflexionsschicht übertragenes Licht von der zweiten Lichttrennungsschicht reflektiert, die Lichtreflexionsschicht eine Lichtreflexi onsfläche parallel zu der ersten Lichttrennungsfläche definiert; eine dritte Lichttrennungsschicht, die an der vierten Bondingfläche innerhalb der zweiten Lichtdurchlassgliedeinheit ausgebildet ist, wobei die dritte Lichttrennungsschicht reflektiertes Licht von der ersten Lichttrennungsschicht in übertragenes Licht und reflektiertes Licht trennt, die dritte Lichttrennungsschicht eine dritte Lichttrennungsfläche orthogonal zu der ersten Lichttrennungsfläche definiert; und eine vierte Lichttrennungsschicht, die an der fünften Bondingfläche innerhalb der dritten Lichtdurchlassgliedeinheit ausgebildet ist, wobei die vierte Lichttrennungsschicht reflektiertes Licht von der Lichtreflexionsschicht in übertragenes Licht und reflektiertes Licht trennt, die vierte Lichttrennungsschicht eine vierte Lichttrennungsfläche parallel zu der ersten Lichttrennungsfläche definiert, wobei dadurch fünf getrennte Lichtstrahlen aus einem einzelnen Lichtstrahl erhalten werden.
Strahlensplittungseinheit, wie in Anspruch 1 beansprucht, wobei der Aufrechterhaltungsabschnitt inkludiert: eine erste Lichtdurchlassgliedeinheit mit einer Vielzahl von Lichtdurchlassgliedern, wobei die Vielzahl von Lichtdurchlassgliedern miteinander an einer Vielzahl von Bondingflächen gebondet sind, die Vielzahl von Bondingflächen erste und zweite Bondingflächen inkludiert; eine zweite Lichtdurchlassgliedeinheit, die in Kontakt mit der ersten Lichtdurchlassgliedeinheit aufgestellt ist, wobei die zweite Lichtdurchlassgliedeinheit zwei Lichtdurchlassglieder hat, die zwei Lichtdurchlassglieder miteinander an einer dritten Bondingfläche gebondet sind; und eine dritte Lichtdurchlassgliedeinheit, die in Kontakt mit der ersten Lichtdurchlassgliedeinheit aufgestellt ist, wobei die dritte Lichtdurchlassgliedeinheit zwei Lichtdurchlassglieder hat, die zwei Lichtdurchlassglieder miteinander an einer vierten Bondingfläche gebondet sind, und wobei die Vielzahl von Lichttrennungsabschnitten inkludiert: eine erste Lichttrennungsschicht, die an der ersten Bondingfläche innerhalb der ersten Lichtdurchlassgliedeinheit ausgebildet ist, wobei die erste Lichttrennungsschicht einfallendes Licht in reflektiertes Licht und übertragenes Licht trennt, die erste Lichttrennungsschicht eine erste Lichttrennungsfläche definiert; eine Lichtreflexionsschicht, die an der zweiten Bondingfläche innerhalb der ersten Lichtdurchlassgliedeinheit ausgebildet ist, wobei die Lichtreflexionsschicht übertragenes Licht von der ersten Lichttrennungsschicht reflektiert, die Lichtreflexionsschicht eine Lichtreflexionsfläche parallel zu der ersten Lichttrennungsfläche definiert; eine zweite Lichttrennungsschicht, die an der dritten Bondingfläche innerhalb der zweiten Lichtdurchlassgliedeinheit ausgebildet ist, wobei die zweite Lichttrennungs schicht reflektiertes Licht von der ersten Lichttrennungsschicht in übertragenes Licht und reflektiertes Licht trennt, die zweite Lichttrennungsschicht eine zweite Lichttrennungsfläche orthogonal zu der ersten Lichttrennungsfläche definiert; und eine dritte Lichttrennungsschicht, die an der vierten Bondingfläche innerhalb der dritten Lichtdurchlassgliedeinheit ausgebildet ist, wobei die dritte Lichttrennungsschicht reflektiertes Licht von der Lichtreflexionsschicht in übertragenes Licht und reflektiertes Licht trennt, die dritte Lichttrennungsschicht eine dritte Lichttrennungsfläche parallel zu der ersten Lichttrennungsfläche definiert, wobei dadurch vier getrennte Lichtstrahlen aus einem einzelnen Lichtstrahl erhalten werden.
Strahlensplittungseinheit, wie in Anspruch 1 beansprucht, wobei die Vielzahl von Lichttrennungsabschnitten inkludiert: einen ersten Strahlensplitter, der mit einer ersten Lichttrennungsschicht ausgebildet ist; und einen zweiten Strahlensplitter, der mit einer zweiten Lichttrennungsschicht ausgebildet ist, und wobei der Aufrechterhaltungsabschnitt inkludiert: einen Halterhauptkörper, der mit dem ersten Strahlensplitter befestigt ist; und einen beweglichen Halter, der mit dem zweiten Strahlensplitter befestigt ist, wobei der bewegliche Halter beweglich in dem Halterhauptkörper befestigt ist, um die Positionsbeziehung zwischen den ersten und zweiten Lichttrennungsschichten in die vorbestimmte Positionsbeziehung aufrechtzuerhalten, die den ersten und zweiten Lichttrennungsschichten gestattet, drei getrennte Lichtstrahlen aus dem einzelnen Lichtstrahl zu generieren.
Strahlensplittungseinheit, wie in Anspruch 14 beansprucht, ferner umfassend eine Stützungseinheit, die den beweglichen Halter auf eine Art und Weise stützt, die in Bezug auf den Halterhauptkörper hinsichtlich vorbestimmter dreier axialer Richtungen, die orthogonal zueinander sind, drehbar ist, wobei die vorbestimmten drei axialen Richtungen eine Hauptaxialrichtung und andere zwei axiale Richtungen inkludieren.
Strahlensplittungseinheit, wie in Anspruch 15 beansprucht, wobei der Halterhauptkörper eine Form eines hohlen Zylinders mit einer ersten Achse hat, die sich entlang der Hauptaxialrichtung erstreckt, der hohle Zylinder eine äußere Fläche hat, die einen äußeren Durchmesser definiert, und eine innere Fläche, die einen inneren Durchmesser definiert, sich der erste Strahlensplitter in einer Position entlang der ersten Achse des hohlen Zylinders befindet; wobei der bewegliche Halter eine Form eines hohlen Zylinders mit einer zweiten Achse hat, der hohle Zylinder eine äußere Fläche hat, die einen äußeren Durchmesser defi niert, der kleiner als der innere Durchmesser des Halterhauptkörpers ist, sich der zweite Strahlensplitter in einer Position entlang der zweiten Achse des hohlen Zylinders befindet, der bewegliche Halter bezüglich des Hαlterhauptkörpers angeordnet ist, wobei sich die zweite Achse auf der ersten Achse befindet und sich entlang der ersten Achse erstreckt; wobei die Stützungseinheit den hohlen Zylinder des beweglichen Halters stützt, wobei mindestens ein Teil des hohlen Zylinders des beweglichen Halters innerhalb des hohlen Zylinders des Halterhauptkörpers eingeführt ist, die Stützungseinheit mindestens vier Stützungseinheiten inkludiert, die sich in einer Stützungsposition befinden, die entlang der ersten Achse definiert ist, wobei jede der mindestens vier Stützungseinheiten inkludiert: eine Feder mit einem ersten Ende und einem zweiten Ende, wobei die Feder eine Drängungskraft generiert, das erste End den Halterhauptkörper durch die Drängungskraft kontaktiert und drückt; und einen sphärischen Körper, der das zweite Ende der Feder kontraktiert und durch das zweite Ende der Feder gedrückt wird, wobei der sphärische Körper auch die äußere Fläche des hohlen Zylinders des beweglichen Halters kontaktiert und den beweglichen Halter durch die Drängungskraft der Feder drückt.
Strahlensplittungseinheit, wie in Anspruch 16 beansprucht, ferner umfassend eine Justierungseinheit, die eine Rotationsposition des beweglichen Halters in Bezug auf den Halterhauptkörper hinsichtlich der anderen beiden axialen Richtungen justiert, wobei die Justierungseinheit eine Verschiebungsanwendungseinheit inkludiert, die sich in einer Justierungsposition befindet, die entlang der ersten Achse definiert ist, wobei die Verschiebungsanwendungseinheit eine Verschiebung zu einer Lücke zwischen der inneren Fläche des Halterhauptkörpers und der äußeren Fläche des beweglichen Halters in der Justierungsposition anwendet, wobei dadurch die Rotationsposition des beweglichen Halters um die anderen beiden axialen Richtungen in Bezug auf den Halterhauptkörper justiert wird.
Strahlensplittungseinheit, wie in Anspruch 17 beansprucht, wobei der zweite Strahlensplitter eine Emissionsfläche hat, die übertragenes Licht emittiert, das durch die zweite Lichttrennungsschicht übertragen wurde; und wobei ein Abstand entlang der ersten Achse zwischen der Stützungsposition und der Justierungsposition größer oder gleich dem Doppelten eines Abstandes entlang der ersten Achse zwischen der Emissionsfläche und der Stützungsposition ist.
Strahlensplittungseinheit, wie in Anspruch 16 beansprucht, wobei die ersten und zweiten Strahlensplitter kubisch geformt sind; wobei die erste Lichttrennungsschicht eine erste Lichttrennungsfläche definiert und die zweite Lichttrennungsschicht eine zweite Lichttrennungsfläche definiert; und wobei der erste Strahlensplitter in dem Halterhauptkörper mit der ersten Lichttrennungsfläche befestigt ist, die einen Winkel von 45° in Bezug auf die erste Achse bildet; wobei der Aufrechterhaltungsabschnitt die zweite Lichttrennungsfläche veranlasst, der ersten Lichttrennungsfläche parallel zu werden und einen Winkel von 45° bezüglich der ersten Achse zu bilden, wobei dadurch den ersten und zweiten Lichttrennungsschichten gestattet wird, die drei getrennten Lichtstrahlen zu erzeugen, wobei je zwei getrennte Lichtstrahlen unter den drei getrennten Lichtstrahlen eine von einer parallelen und orthogonalen Beziehung miteinander haben.
Strahlensplittungseinheit, wie in Anspruch 16 beansprucht, wobei die ersten und zweiten Strahlensplitter kubisch geformt sind; wobei die erste Lichttrennungsschicht eine erste Lichttrennungsfläche definiert und die zweite Lichttrennungsschicht eine zweite Lichttrennungsfläche definiert; und wobei der erste Strahlensplitter in dem Halterhauptkörper mit der ersten Lichttrennungsfläche befestigt ist, einen Winkel von 45° in Bezug auf die erste Achse bildend; und wobei der Aufrechterhaltungsabschnitt einen Winkel aufrechterhält, der durch die zweite Lichttrennungsfläche und die Achse des hohlen Zylinders in einem Winkel von 45° – α gebildet wird, wobei α in einem Bereich von 0° < α < 45° ist.
Strahlensplittungseinheit, wie in Anspruch 14 beansprucht, wobei die Vielzahl von Lichttrennungsabschnitten ferner einen dritten Strahlensplitter inkludiert, der mit einer dritten Lichttrennungsschicht gebildet wird, und wobei der Aufrechterhaltungsabschnitt ferner einen anderen beweglichen Halter inkludiert, der mit dem dritten Strahlensplitter befestigt ist, wobei der bewegliche Hαlter und der andere bewegliche Halter in dem Halterhauptkörper beweglich befestigt sind, um die Positionsbeziehung zwischen den ersten, zweiten und dritten Lichttrennungsschichten in die vorbestimmten Positionsbeziehungen aufrechtzuerhalten, die den ersten, zweiten und dritten Lichttrennungsschichten gestatten, vier getrennte Lichtstrahlen aus dem einzelnen Lichtstrahl zu generieren.
Lasermarkierungsvorrichtung, umfassend: einen Laser, der einen Lichtstrahl generiert; eine Strahlensplittungseinheit, die den Lichtstrahl empfängt, der durch den Laser generiert wird, und eine Vielzahl von getrennten Lichtstrahlen generiert, wobei die Strahlensplittungseinheit inkludiert: eine Vielzahl von Lichttrennungsabschnitten, wobei jeder Lichttrennungsabschnitt einfallendes Licht in übertragenes Licht und reflektiertes Licht trennt; und einen Aufrechterhaltungsabschnitt, der eine Positionsbeziehung zwischen der Vielzahl von Lichttrennungsabschnitten in eine vorbestimmte Positionsbeziehung aufrechterhält, die der Vielzahl von Lichttrennungsabschnitten gestattet zu kooperieren, um eine Vielzahl von getrennten Lichtstrahlen aus einem einzelnen Lichtstrahl zu generieren, der ursprünglich auf einen aus der Vielzahl von Lichttrennungsabschnitten einfällt; eine Vielzahl von Linienstrahlengenerierungsoptikelementen, wobei jedes Linienstrahlengenerierungsoptikelement einen Linienstrahl von einem entsprechenden aus der Vielzahl von Lichtstrahlen generiert, die durch die Strahlensplittungseinheit generiert werden; und eine Stützungseinheit, die den Laser, die Strahlensplittungseinheit und die Vielzahl von Linienstrahlengenerierungsoptikelementen stützt.
Lasermarkierungsvorrichtung, wie in Anspruch 22 beansprucht, wobei die Vielzahl von Lichttrennungsabschnitten einen ersten Lichttrennungsabschnitt und einen zweiten Lichttrennungsabschnitt inkludiert, wobei der erste Lichttrennungsabschnitt den einzelnen Lichtstrahl empfängt, der darauf einfällt, und den einzelnen Lichtstrahl in übertragenes Licht und reflektiertes Licht trennt, der zweite Lichttrennungsabschnitt eines von dem übertragenen Licht und dem reflektierten Licht von dem ersten Lichttrennungsabschnitt empfängt und das empfangene Licht in anderes übertragenes Licht und anderes reflektiertes Licht trennt, wobei der Aufrechterhaltungsabschnitt ein Hauptlichtdurchlassglied inkludiert, das die Positionsbeziehung zwischen dem ersten Lichttrennungsabschnitt und dem zweiten Lichttrennungsabschnitt in die vorbestimmte Positionsbeziehung aufrechterhält, die dem einen von dem übertragenen Licht und dem reflektierten Licht von dem ersten Lichttrennungsabschnitt gestattet, den zweiten Lichttrennungsabschnitt zu erreichen, wobei dadurch dem ersten Lichttrennungsabschnitt und dem zweiten Lichttrennungsabschnitt gestattet wird, drei getrennte Lichtstrahlen aus dem einzelnen Lichtstrahl zu erhalten.
Lasermarkierungsvorrichtung, wie in Anspruch 22 beansprucht, wobei der Aufrechterhaltungsabschnitt inkludiert: eine erste Lichtdurchlassgliedeinheit mit einer Vielzahl von Lichtdurchlassgliedern, wobei die Vielzahl von Lichtdurchlassgliedern miteinander an einer Vielzahl von Bondingflächen gebondet ist, die Vielzahl von Bondingflächen erste, zweite und dritte Bondingflächen inkludiert; eine zweite Lichtdurchlassgliedeinheit, die in Kontakt mit der ersten Lichtdurchlassgliedeinheit aufgestellt ist, wobei die zweite Lichtdurchlassgliedeinheit zwei Lichtdurchlassglieder hat, die zwei Lichtdurchlassglieder miteinander an einer vierten Bondingfläche gebondet sind; und eine dritte Lichtdurchlassgliedeinheit, die in Kontakt mit der ersten Lichtdurchlassgliedeinheit aufgestellt ist, wobei die dritte Lichtdurchlassgliedeinheit zwei Lichtdurchlassglieder hat, die zwei Lichtdurchlassglieder miteinander an einer fünften Bondingfläche gebondet sind, und wobei die Vielzahl von Lichttrennungsabschnitten inkludiert: eine erste Lichttrennungsschicht, die an der ersten Bondingfläche innerhalb der ersten Lichtdurchlassgliedeinheit ausgebildet ist, wobei die erste Lichttrennungsschicht einfallendes Licht in reflektiertes Licht und übertragenes Licht trennt, die erste Lichttrennungsschicht eine erste Lichttrennungsfläche definiert; eine zweite Lichttrennungsschicht, die an der zweiten Bondingfläche innerhalb der ersten Lichtdurchlassgliedeinheit ausgebildet ist, wobei die zweite Lichttrennungsschicht übertragenes Licht von der ersten Lichttrennungsschicht in reflektiertes Licht und übertragenes Licht trennt, die zweite Lichttrennungsschicht eine zweite Lichttrennungsfläche parallel zu der ersten Lichttrennungsfläche definiert; eine Lichtreflexionsschicht, die an der dritten Bondingfläche innerhalb der ersten Lichtdurchlassgliedeinheit ausgebildet ist, wobei die Lichtreflexionsschicht übertragenes Licht von der zweiten Lichttrennungsschicht reflektiert, die Lichtreflexionsschicht eine Lichtreflexionsfläche parallel zu der ersten Lichttrennungsfläche definiert; eine dritte Lichttrennungsschicht, die an der vierten Bondingfläche innerhalb der zweiten Lichtdurchlassgliedeinheit ausgebildet ist, wobei die dritte Lichttrennungsschicht reflektiertes Licht von der ersten Lichttrennungsschicht in übertragenes Licht und reflektiertes Licht trennt, die dritte Lichttrennungsschicht eine dritte Lichttrennungsfläche orthogonal zu der ersten Lichttrennungsfläche definiert; und eine vierte Lichttrennungsschicht, die an der fünften Bondingfläche innerhalb der dritten Lichtdurchlassgliedeinheit ausgebildet ist, wobei die vierte Lichttrennungsschicht reflektiertes Licht von der Lichtreflexionsschicht in übertragenes Licht und reflektiertes Licht trennt, die vierte Lichttrennungsschicht eine vierte Lichttrennungsfläche parallel zu der ersten Lichttrennungsfläche definiert, ferner umfassend eine vorbestimmte Linse, die einen Teil des reflektierten Lichts von der zweiten Lichttrennungsschicht empfängt und reflektiert, die zweite Lichttrennungsschicht das reflektierte Licht von der vorbestimmten Linse überträgt, wobei dadurch sechs getrennte Lichtstrahlen aus einem einzelnen Lichtstrahl erhalten werden.
Lasermarkierungsvorrichtung, wie in Anspruch 22 beansprucht, wobei die Vielzahl von Lichttrennungsabschnitten inkludiert: einen ersten Strahlensplitter, der mit einer ersten Lichttrennungsschicht ausgebildet ist; und einen zweiten Strahlensplitter, der mit einer zweiten Lichttrennungsschicht ausgebildet ist, und wobei der Aufrechterhaltungsabschnitt inkludiert: einen Halterhauptkörper, der mit dem ersten Strahlensplitter befestigt ist; und einen beweglichen Halter, der mit dem zweiten Strahlensplitter befestigt ist, wobei der bewegliche Halter in dem Halterhauptkörper beweglich befestigt ist, um die Positionsbeziehung zwischen den ersten und zweiten Lichttrennungsschichten in die vorbestimmte Positionsbeziehung aufrechtzuerhalten, die den ersten und zweiten Lichttrennungsschichten gestattet, drei getrennte Lichtstrahlen aus dem einzelnen Lichtstrahl zu generieren.
Lasermarkierungsvorrichtung, wie in αnspruch 25 beansprucht, ferner umfassend eine Stützungseinheit, die den beweglichen Halter auf eine Art und Weise stützt, die in Bezug auf den Halterhauptkörper hinsichtlich vorbestimmter dreier axialer Richtungen drehbar ist, die einander orthogonal sind, wobei die vorbestimmten drei axialen Richtungen eine Hauptaxialrichtung und andere zwei axiale Richtungen inkludieren, wobei der Halterhauptkörper eine Form eines hohlen Zylinders mit einer ersten Achse hat, die sich entlang der Hauptaxialrichtung erstreckt, der hohle Zylinder eine äußere Fläche hat, die einen äußeren Durchmesser definiert, und eine innere Fläche, die einen inneren Durchmesser definiert, wobei sich der erste Strahlensplitter in einer Position entlang der ersten Achse des hohlen Zylinders befindet; wobei der bewegliche Halter eine Form eines hohlen Zylinders mit einer zweiten Achse hat, der hohle Zylinder eine äußere Fläche hat, die einen äußeren Durchmesser defi niert, der kleiner als der innere Durchmesser des Halterhauptkörpers ist, sich der zweite Strahlensplitter in einer Position entlang der zweiten Achse des hohlen Zylinders befindet, der bewegliche Halter bezüglich des Hαlterhauptkörpers angeordnet ist, wobei sich die zweite Achse auf der ersten Achse befindet und sich entlang der ersten Achse erstreckt; wobei die Stützungseinheit den hohlen Zylinder des beweglichen Halters stützt, wobei mindestens ein Teil des hohlen Zylinders des beweglichen Halters innerhalb des hohlen Zylinders des Halterhauptkörpers eingeführt ist, die Stützungseinheit mindestens vier Stützungseinheiten inkludiert, die sich in einer Stützungsposition befinden, die entlang der ersten Achse definiert ist, wobei jede der mindestens vier Stützungseinheiten inkludiert: eine Feder mit einem ersten Ende und einem zweiten Ende, wobei die Feder eine Drängungskraft generiert, das erste Ende den Halterhauptkörper durch die Drängungskraft kontaktiert und drückt; und einen sphärischen Körper, der das zweite Ende der Feder kontaktiert und durch das zweite Ende der Feder gedrückt wird, wobei der sphärische Körper auch die äußere Fläche des hohlen Zylinders des beweglichen Halters kontaktiert und den beweglichen Halter durch die Drängungskraft der Feder drückt; und wobei der Laser den Lichtstrahl entlang der ersten Achse emittiert, wobei dadurch dem Laserstrahl, der von dem Laser emittiert wird, und Lichtstrahlen, die durch die ersten und zweiten Strahlensplitter übertragen werden, gestattet wird, linear ausgerichtet zu sein.
Strahlenemissionswinkelkompensationsoptikeinheit zum Korrigieren eines Strahlenmissionswinkels, umfassend: ein optisches Element, das aus einem Lichtdurchlassglied mit einem Brechungskoeffizienten n gebildet wird, inkludierend: eine Lichteinfallfläche, die einen einfallenden Lichtstrahl in einer Einfallstrahlenrichtung empfängt, die in Bezug auf eine Bezugsachse definiert ist; und eine Lichtemissionsfläche, die einen Ausgangslichtstrahl in einer Ausgangsstrahlenrichtung emittiert, die in Bezug auf die Bezugsachse definiert ist, wobei die Lichteinfallfläche und die Lichtemissionsfläche einen Winkel α dazwischen bilden und eine imaginäre normale Ebene definieren, die orthogonal zu sowohl der Lichteinfallfläche als auch der Lichtemissionsfläche ist und die sich entlang der Bezugsachse erstreckt, die Ausgangsstrahlenrichtung um einen Winkel δ von der Einfallstrahlenrichtung verschoben ist, der Winkel δ einen Wert hat, der von dem Brechungskoeffizienten n, dem Winkel α und einer Rotationsposition der imaginären normalen Ebene bezüglich der Bezugsachse abhängt.
Strahlenemissionswinkelkompensationsoptikeinheit, wie in Anspruch 27 beansprucht, wobei der Winkel α einen Wert hat, der im Wesentlichen eine Gleichung α = δ / (n – 1) erfüllt.
Strahlenemissionswinkelkompensationsoptikeinheit, wie in Anspruch 28 beansprucht, wobei die Bezugsachse in einem xyz-Raum definiert ist, der xyz-Raum durch eine x-Achse, eine y-Achse und eine z- Achse definiert wird, die einander orthogonal sind, wobei die x-Achse und die y-Achse eine xy-Ebene definieren, die x-Achse und die z-Achse eine xz-Ebene definieren und die y-Achse und die z-Achse eine yz-Ebene definieren, sich die Bezugsachse entlang der x-Achse erstreckt, die Einfallstrahlenrichtung von der x-Achse um den Winkel δ verschoben ist, der einen Winkel δyz zwischen der y-Achse und einer orthogonalen Projektionskomponente des einfallenden Lichtstrahls in der yz-Ebene definiert; und wobei das optische Element mit seiner imaginären normalen Ebene, die sich in einem Rotationswinkel Φ von der xy-Ebene um die x-Achse befindet, aufgestellt ist, der Rotationswinkel Φ gleich dem Winkel δyz ist, um der Lichtemissionsfläche zu gestatten, den Ausgangslichtstrahl in der Ausgangsstrahlenrichtung auszugeben, die mit der x-Achse parallel ist.
Strahlenemissionswinkelkompensationsoptikeinheit, wie in Anspruch 27 beansprucht, wobei die Bezugsachse in einem xyz-Raum definiert ist, der xyz-Raum durch eine x-Achse, eine y-Achse und eine z-Achse definiert ist, die orthogonal zueinander sind, die x-Achse und die y-Achse eine xy-Ebene definieren, die x-Achse und die z-Achse eine xz-Ebene definieren und die y-Achse und die z-Achse eine yz-Ebene definieren, sich die Bezugsachse entlang der x-Achse erstreckt, die Einfallstrahlenrichtung durch einen Winkel δxy, der zwischen der x-Achse und einer orthogonalen Projektionskomponente des einfallenden Lichtstrahls in der xy-Ebene gebildet wird, und einen anderen Winkel δxz, der zwischen der x-Achse und einer orthogonalen Projektionskomponente des einfallenden Lichtstrahls in der xz-Ebene gebildet wird, definiert wird, wobei das optische Element ein erstes optisches Element und ein zweites optisches Element inkludiert, die entlang der Bezugsachse angeordnet sind, wobei das erste optische Element den einfallenden Lichtstrahls empfängt und einen Zwischenlichtstrahl ausgibt, das zweite optische Element den Zwischenlichtstrahl empfängt und einen Ausgangslichtstrahl ausgibt, wobei das erste optische Element aus einem Lichtdurchlassglied mit einem Brechungskoeffizienten n gebildet wird und inkludiert: eine erste Lichteinfallfläche, die den einfallenden Lichtstrahl in der Einfallstrahlenrichtung empfängt; und eine erste Lichtemissionsfläche, die den Zwischenlichtstrahl in einer Zwischenstrahlrichtung emittiert, die bezüglich der Bezugsachse definiert ist, wobei die erste Lichteinfallfläche und die erste Lichtemissionsfläche einen Winkel α₁ dazwischen bilden, der Winkel α₁ einen Wert hat, der im Wesentlichen gleich δxy/(n – 1) ist und eine erste imaginäre normale Ebene definieren, die zu sowohl der ersten Lichteinfallfläche als auch der ersten Lichtemissionsfläche orthogonal ist und die sich entlang der Bezugsachse erstreckt, das erste optische Element mit der ersten imaginären normalen Ebene aufgestellt ist, die ausgerichtet ist, sich entlang der xy-Ebene zu erstrecken, wobei dadurch der Zwischenlichtstrahl in der Zwischenstrahlrichtung ausgegeben wird, die sich parallel zu der xz-Ebene erstreckt; wobei das zweite optische Element aus einem anderen Lichtdurchlassglied mit einem Brechungskoeffizienten n gebildet wird und inkludiert: eine zweite Lichteinfallfläche, die den Zwischenlichtstrahl in der Zwischenstrahlrichtung empfängt; und eine zweite Lichtemissionsfläche, die den Ausgangslichtstrahl in der Ausgangsstrahlenrichtung emittiert, die bezüglich der Bezugsachse definiert ist, wobei die zweite Lichteinfallfläche und die zweite Lichtemissionsfläche einen Winkel α₂ dazwischen bilden, der Winkel α₂ einen Wert hat, der im Wesentlichen gleich δxz/(n – 1) ist, und eine zweite imaginäre normale Ebene definieren, die zu sowohl der zweiten Lichteinfallfläche als auch der zweiten Lichtemissionsfläche orthogonal ist und die sich entlang der Bezugsachse erstreckt, wobei das zweite optische Element mit der zweiten imaginären normalen Ebene aufgestellt ist, die ausgerichtet ist, sich entlang der xz-Ebene zu erstrecken, wobei dadurch der Ausgangslichtstrahl in der Ausgangsstrahlenrichtung ausgegeben wird, die sich parallel zu der xy-Ebene erstreckt, was dazu führt, dass sich die Ausgangsstrahlenrichtung parallel mit der x-Achse erstreckt.
Strahlenemissionswinkelkompensationsoptikeinheit, wie in Anspruch 27 beansprucht, ferner umfassend eine Halteeinheit, die das optische Element um die Bezugsachse drehbar hält.
Strahlenemissionswinkelkompensationsoptikeinheit, wie in Anspruch 31 beansprucht, wobei die Bezugsachse in einem xyz-Raum definiert ist, der xyz-Raum durch eine x-Achse, eine y-Achse und eine z-Achse definiert wird, die zueinander orthogonal sind, die x-Achse und die y-Achse eine xy-Ebene definieren, die x-Achse und die z-Achse eine xz-Ebene definieren und die y-Achse und die z-Achse eine yz-Ebene definieren, sich die Bezugsachse entlang der z-Achse erstreckt, die Einfallstrahlenrichtung durch einen Winkel γ₁ _yz, der zwischen der z-Achse und einer orthogonalen Projektionskomponente des einfallenden Lichtstrahls in der yz-Ebene gebildet wird, und durch einen anderen Winkel γ₁ _xz, der zwischen der z-Achse und einer orthogonalen Projektionskomponente des einfallenden Lichtstrahls in der xz-Ebene gebildet wird, definiert wird; wobei der Winkel α Ungleichungen erfüllt: -1 ≤ γ1 yz / ( (n – 1) α) ≤ 1 und –1 ≤ γ1 xz/ ( (n – 1) α) ≤ 1wobei die Halteeinheit die imaginäre normale Ebene des optischen Elementes ausrichtet, einen Rotationswinkel Φ von der yz-Ebene um die z-Achse zu bilden, wobei die Lichtemissionsfläche den Ausgangslichtstrahl mit einem Winkel β_yz emittiert, der zwischen der z-Achse und einer orthogonalen Projektionskomponente des Ausgangslichtstrahls in der yz-Ebene definiert wird, und einem Winkel β_xz, der zwischen der z-Achse und einer anderen orthogonalen Projektionskomponente des Ausgangslichtstrahls in der xz-Ebene definiert wird, wobei die Winkel β_yz und β_xz Gleichungen erfüllen: βyz = (n – 1) α cosΦ – γ1 yz und βxz = (n – 1) α · sinΦ – γ1 xz.
Strahlenemissionswinkelkompensationsoptikeinheit, wie in Anspruch 32 beansprucht, wobei sich die Ausgangsstrahlenrichtung parallel mit der xz-Ebene erstreckt, wo der Rotationswinkel Φ eine Gleichung von β_yz = 0 =(n – 1) α cosΦ – γ₁ _yz erfüllt.
Strahlenemissionswinkelkompensationsoptikeinheit, wie in Anspruch 32 beansprucht, wobei sich die Ausgangsstrahlenrichtung parallel mit der yz-Ebene erstreckt, wo der Rotationswinkel Φ eine Gleichung von β_xz = 0 =(n – 1) α · sinΦ – γ₁ _xz erfüllt.
Strahlenemissionswinkelkompensationsoptikeinheit, wie in Anspruch 31 beansprucht, wobei die Bezugsachse in einem xyz-Raum definiert ist, der xyz-Raum durch eine x-Achse, eine y-Achse und eine z-Achse definiert wird, die zueinander orthogonal sind, die x-Achse und die y-Achse eine xy-Ebene definieren, die x-Achse und die z-Achse eine xz-Ebene definieren und die y-Achse und die z-Achse eine yz-Ebene definieren, sich die Bezugsachse entlang der z-Achse erstreckt, die Einfallstrahlenrichtung durch einen Winkel γ₁ _yz, der zwischen der z-Achse und einer orthogonalen Projektionskomponente des einfallenden Lichtstrahls in der yz-Ebene gebildet wird, und durch einen anderen Winkel γ₁ _xz, der zwischen der z-Achse und einer orthogonalen Projektionskomponente des einfallenden Lichtstrahls in der xz-Ebene gebildet wird, definiert wird; wobei das optische Element ein erstes optisches Element und ein zweites optisches Element inkludiert, die entlang der Bezugsachse angeordnet sind, das erste optische Ele ment den einfallenden Lichtstrahl empfängt und einen Zwischenlichtstrahl ausgibt, das zweite optische Element den Zwischenlichtstrahl empfängt und den Ausgangslichtstrahl ausgibt, wobei die Halteeinheit inkludiert: eine erste Halteeinheit, die das erste optische Element drehbar um die Bezugsachse hält; und eine zweite Halteeinheit, die das zweite optische Element drehbar um die Bezugsachse unabhängig von dem ersten optischen Element hält, wobei das erste optische Element aus einem Lichtdurchlassglied mit einem Brechungskoeffizienten n gebildet wird und inkludiert: eine erste Lichteinfallfläche, die den einfallenden Lichtstrahl in der Einfallstrahlenrichtung empfängt; und eine erste Lichtemissionsfläche, die den Zwischenlichtstrahl in einer Zwischenstrahlrichtung emittiert, die in Bezug auf die Bezugsachse definiert ist, wobei die erste Lichteinfallfläche und die erste Lichtemissionsfläche einen Winkel α dazwischen bilden und eine erste imaginäre normale Ebene definieren, die zu sowohl der ersten Lichteinfallfläche als auch der ersten Lichtemissionsfläche orthogonal ist und die sich entlang der Bezugsachse erstreckt, wobei das zweite optische Element aus einem anderen Lichtdurchlassglied mit einem Brechungskoeffizienten n gebildet wird und inkludierend: eine zweite Lichteinfallfläche, die den Zwischenlichtstrahl in der Zwischenstrahlrichtung empfängt; und eine zweite Lichtemissionsfläche, die den Ausgangslichtstrahl in der Ausgangsstrahlenrichtung emittiert, die in Bezug auf die Bezugsachse definiert ist, wobei die zweite Lichteinfallfläche und die zweite Lichtemissionsfläche den Winkel α dazwischen bilden und eine zweite imaginäre normale Ebene definieren, die zu sowohl der zweiten Lichteinfallfläche als auch der zweiten Lichtemissionsfläche orthogonal ist und die sich entlang der Bezugsachse erstreckt, wobei der Winkel α die Ungleichungen erfüllt: –2 ≤ γ1 yz / ( (n – 1) α) ≤ 2 und –2 ≤ γ1 xz/ ( (n – 1) α) ≤ 2 wobei die erste Halteeinheit die erste imaginäre normale Ebene ausrichtet, einen Rotationswinkel Φ₁ von der yz-Ebene um die z-Achse zu bilden, wobei die zweite Halteeinheit die zweite imaginäre normale Ebene ausrichtet, einen Rotationswinkel Φ₂ von der yz-Ebene um die z-Achse zu bilden, wobei die zweite Lichtemissionsfläche des zweiten optischen Elementes den Ausgangslichtstrahl mit einem Winkel β_yz, der zwischen der z-Achse und einer orthogonalen Projektionskomponente des Ausgangslichtstrahls in der yz-Ebene definiert ist, und einem Winkel β_xz, der zwischen der z-Achse und einer anderen orthogonalen Projektionskomponente des Ausgangslichtstrahls in der xz-Ebene definiert ist, emittiert, wobei die Winkel β_yz und β_xz Gleichungen erfüllen: βyz = (n – 1) α · (cosΦ1 + cosΦ2) – γ1 yz und βxz = (n – 1) α · (sinΦ1 + sinΦ2) – γ1 xz .
Strahlenemissionswinkelkompensationsoptikeinheit, wie in Anspruch 35 beansprucht, wobei sich die Ausgangsstrahlenrichtung parallel mit der z-Achse erstreckt, wo die Rotationswinkel Φ₁ und ΦZ Gleichungen von βyz = 0 = (n – 1) α · (cosΦ1 + cosΦ2) – γ1 yz und βxz = 0 =(n – 1) α · (sinΦ1 + sinΦ2) – γ1 xz erfüllen.
Strahlenemissionswinkelkompensationsoptikeinheit, wie in Anspruch 31 beansprucht, wobei die Bezugsachse in einem xyz-Raum definiert ist, der xyz-Raum durch eine x-Achse, eine y-Achse und eine z-Achse definiert wird, die zueinander orthogonal sind, die x-Achse und die y-Achse eine xy-Ebene definieren, die x-Achse und die z-Achse eine xz-Ebene definieren und die y-Achse und die z-Achse eine yz-Ebene definieren, sich die Bezugsachse entlang der z-Achse erstreckt, die Einfallstrahlenrichtung durch einen Winkel γ₁ _yz, der zwischen der z-Achse und einer orthogonalen Projektionskomponente des einfallenden Lichtstrahls in der yz-Ebene gebildet wird, und durch einen anderen Winkel γ₁ _xz, der zwischen der z-Achse und einer orthogonalen Projektionskomponente des einfallenden Lichtstrahls in der xz-Ebene gebildet wird, definiert wird; wobei das optische Element ein erstes optisches Element und ein zweites optisches Element inkludiert, die entlang der Bezugsachse angeordnet sind, wobei das erste optische Element den einfallenden Lichtstrahl empfängt und einen Zwischenlichtstrahl ausgibt, das zweite optische Element den Zwischenlichtstrahl empfängt und den Ausgangslichtstrahl ausgibt, wobei die Halteeinheit inkludiert: eine erste Halteeinheit, die das erste optische Element fixiert um die Bezugsachse hält; und eine zweite Halteeinheit, die das zweite optische Element drehbar um die Bezugsachse unabhängig von dem ersten optischen Element hält, wobei das erste optische Element aus einem Lichtdurchlassglied mit einem Brechungskoeffizienten n gebildet wird und inkludierend: eine erste Lichteinfallfläche, die den einfallenden Lichtstrahl in der Einfallstrahlenrichtung empfängt; und eine erste Lichtemissionsfläche, die den Zwischenlichtstrahl in einer Zwischenstrahlrichtung emittiert, die in Bezug auf die Bezugsachse definiert ist, wobei die erste Lichteinfallfläche und die erste Lichtemissionsfläche einen Winkel α dazwischen bilden und eine erste imaginäre normale Ebene definieren, die zu sowohl der ersten Lichteinfallfläche als auch der ersten Lichtemissionsfläche orthogonal ist und die sich entlang der Bezugsachse erstreckt, wobei das zweite optische Element aus einem anderen Lichtdurchlassglied mit einem Brechungskoeffizienten n gebildet wird und inkludierend: eine zweite Lichteinfallfläche, die den Zwischenlichtstrahl in der Zwischenstrahlrichtung empfängt; und eine zweite Lichtemissionsfläche, die den Ausgangslichtstrahl in der Ausgangsstrahlenrichtung emittiert, die in Bezug auf die Bezugsachse definiert ist, wobei die zweite Lichteinfallfläche und die zweite Lichtemissionsfläche den Winkel α dazwischen bilden und eine zweite imaginäre normale Ebene definieren, die zu sowohl der zweiten Lichteinfallfläche als auch der zweiten Lichtemissionsfläche orthogonal ist und die sich entlang der Bezugsachse erstreckt, wobei der Winkel α die Ungleichungen erfüllt: 0 ≤ γ1 yz/ ( (n – 1) α) ≤ 2 und –1 ≤ γ1 xz/ ( (n – 1) α) ≤ 1,wobei die erste Halteeinheit die erste imaginäre normale Ebene ausrichtet, einen Rotationswinkel Φ₁ von null Grad (0°) von der yz-Ebene um die z-Achse zu bilden, wobei die zweite Halteeinheit die zweite imaginäre normale Ebene ausrichtet, einen Rotationswinkel Φ₂ von der yz-Ebene um die z-Achse zu bilden, wobei die zweite Lichtemissionsfläche des zweiten optischen Elementes den Ausgangslichtstrahl mit einem Winkel β_yz, der zwischen der z-Achse und einer orthogonalen Projektionskomponente des Ausgangslichtstrahls in der yz-Ebene definiert ist, und einem Winkel β_xz, der zwischen der z-Achse und einer anderen orthogonalen Projektionskomponente des Ausgangslichtstrahls in der xz-Ebene definiert ist, emittiert, wobei die Winkel β_yz und β_xz Gleichungen erfüllen: βyz = (n – 1) α · (1 + cosΦ2) – γ1 yz und βxz = (n – 1) α · sinΦ2 – γ1 xz .
Strahlenemissionswinkelkompensationsoptikeinheit, wie in Anspruch 37 beansprucht, wobei sich die Ausgangsstrahlenrichtung parallel mit der xz-Ebene erstreckt, wo der Rotationswinkel Φ₂ eine Gleichung von β_yz = 0 = (n – 1) α · (1+cosΦ₂) – γ₁ _yz erfüllt .
Strahlenemissionswinkelkompensationsoptikeinheit, wie in Anspruch 37 beansprucht, wobei sich die Ausgangsstrahlenrichtung parallel mit der yz-Ebene erstreckt, wo der Rotationswinkel Φ₂ eine Gleichung von β_xz = 0 = (n – 1) α · sinΦ₂ – γ₁ _xz erfüllt.
Strahlenemissionswinkelkompensationsoptikeinheit zum Korrigieren eines Strahlenmissionswinkels, umfassend: ein optisches Element, das aus einem Lichtdurchlassglied mit einem Brechungskoeffizienten n gebildet wird, inkludierend: eine Lichteinfallfläche, die einen einfallenden Lichtstrahl in einer Einfallstrahlenrichtung empfängt, die in Bezug auf eine Bezugsachse definiert ist; und eine Lichtemissionsfläche, die einen Ausgangslichtstrahl in einer Ausgangsstrahlenrichtung emittiert, die in Bezug auf die Bezugsachse definiert ist, wobei die Lichteinfallfläche und die Lichtemissionsfläche einen Winkel α dazwischen bilden, der Winkel α einen Wert hat, der von dem Brechungskoeffizienten n abhängt.
Strahlenemissionswinkelkompensationsoptikeinheit, wie in Anspruch 40 beansprucht, wobei die Lichteinfallfläche und die Lichtemissionsfläche eine imaginäre normale Ebene definieren, die zu sowohl der Lichteinfallfläche als auch der Lichtemissionsfläche orthogonal ist und die sich entlang der Bezugsachse erstreckt, die Einfalllichtrichtung von der Bezugsachse mit einem Winkel Θ verschoben ist, wobei der Winkel α einen Wert hat, der im Wesentlichen eine Gleichung α = θ/(n – 1) erfüllt und der erlaubt, dass die Ausgangsstrahlenrichtung parallel mit der Bezugsachse ist.
Strahlenemissionswinkelkompensationsoptikeinheit, wie in Anspruch 41 beansprucht, wobei sich die Bezugsachse normal zu der Lichteinfallfläche erstreckt und wobei der Winkel α eine Ungleichung 1,1θ ≤ α ≤ 2,2θ erfüllt.
Strahlenemissionswinkelkompensationsoptikeinheit, wie in Anspruch 41 beansprucht, wobei sich die Bezugsachse normal zu der Lichteinfallfläche erstreckt, wobei der Brechungskoeffizient n innerhalb eines Bereiches 1,45 ≤ n 1,55 ist und der Winkel α eine Gleichung α = 2θ erfüllt.
Strahlenemissionswinkelkompensationsoptikeinheit zum Korrigieren eines Strahlenmissionswinkels, umfassend: ein Keilprisma, das aus einem Lichtdurchlassglied gebildet wird und inkludierend: eine erste Fläche, die einen einfallenden Lichtstrahl empfängt; und eine zweite Fläche, die einen Ausgangslichtstrahl emittiert, wobei die erste Fläche und die zweite Fläche einen Scheitelwinkel α bilden; und eine Halteeinheit, die das Keilprisma derart hält, dass das Keilprisma zum Rotieren um eine Bezugsachse fähig ist, wobei die Halteeinheit das Keilprisma in einem Rotationswinkel um die Bezugsachse von einer Bezugsrotationsposition hält.
Strahlenemissionswinkelkompensationsoptikeinheit, wie in Anspruch 44 beansprucht, wobei das Keilprisma ein erstes Keilprisma und ein zweites Keilprisma inkludiert, die entlang der Bezugsachse angeordnet sind, wobei das erste optische Element den einfallenden Lichtstrahl empfängt und einen Zwischenlichtstrahl ausgibt, das zweite optische Element den Zwischenlichtstrahl empfängt und den Ausgangslichtstrahl ausgibt; und wobei die Halteeinheit inkludiert: eine erste Halteeinheit, die das erste Keilprisma hält; und eine zweite Halteeinheit, die das zweite Keilprisma hält.
Strahlenemissionswinkelkompensationsoptikeinheit, wie in Anspruch 45 beansprucht, wobei die erste Halteeinheit das erste Keilprisma derart hält, dass das erste Keilprisma um die Bezugsachse rotieren kann; und wobei die zweite Halteeinheit das zweite Keilprisma derart hält, dass das zweite Keilprisma um die Bezugsachse unabhängig von dem ersten Keilprisma rotieren kann.
Strahlenemissionswinkelkompensationsoptikeinheit, wie in Anspruch 45 beansprucht, wobei die erste Halteeinheit das erste Keilprisma fixiert in einer vorbestimmten Rotati onsposition hält, während die zweite Halteeinheit das zweite Keilprisma derart hält, dass das zweite Keilprisma um die Bezugsachse unabhängig von dem ersten Keilprisma rotieren kann.
Strahlenemissionswinkelkompensationsoptikeinheit, wie in Anspruch 45 beansprucht, wobei die Bezugsachse in einem xyz-Raum definiert ist, der xyz-Raum durch eine x-Achse, eine y-Achse und eine z-Achse definiert wird, die zueinander orthogonal sind; wobei die Bezugsrotationsposition durch die yz-Ebene definiert wird und die Bezugsachse die z-Achse ist, derart, dass die ersten und zweiten Keilprismen in den Rotationswinkeln Φ₁ und Φ₂ um die z-αchse jeweils von der yz-Ebene aufgestellt sind; und wobei der Scheitelwinkel α die Ungleichungen erfüllt: –2 ≤ γ1 yz/ ( (n – 1) α) ≤ 2 und –2 ≤ γ1 xz/ ( (n – 1) α) ≤ 2, wobei ein Winkel γ₁ _yz zwischen der z-Achse und einer orthogonalen Projektionskomponente des einfallenden Lichtstrahls in der yz-Ebene gebildet wird, und ein Winkel γ₁ _xz zwischen der z-Achse und einer anderen orthogonalen Projektionskomponente des einfallenden Lichtstrahls in der xz-Ebene gebildet wird, und wobei die Rotationswinkel Φ₁ und Φ₂ Gleichungen βyz = (n – 1) α · (cosΦ1 + cosΦ2) – γ1 yz und βxz = 0 =(n – 1) α · (sinΦ1 + sinΦ2) – γ1 xz erfüllen, wobei ein Winkel β_yz zwischen der z-Achse und einer orthogonalen Projektionskomponente des Ausgangslichtstrahls in der yz-Ebene gebildet wird, und ein Winkel β_xz zwischen der z-Achse und einer anderen orthogonalen Projektionskomponente des Ausgangslichtstrahls in der xz-Ebene gebildet wird.
Lasermarkierungsvorrichtung, umfassend: einen Laser, der einen Lichtstrahl generiert; ein Kollimationsoptikelement, das den Laserstrahl in einem parallel gerichteten Lichtstrahl parallel richtet; eine Strahlenemissionswinkelkompensationsoptikeinheit, die den parallel gerichteten Lichtstrahl als einen einfallenden Lichtstrahl empfängt und einen Strahlenemissionswinkel durch Ausgeben eines Ausgangslichtstrahls korrigiert, wobei die Strahlenemissionswinkelkompensationsoptikeinheit aufweist: ein optisches Element, das aus einem Lichtdurchlassglied mit einem Brechungskoeffizienten n gebildet wird, inkludierend: eine Lichteinfallfläche, die den einfallenden Lichtstrahl in einer Einfallstrahlenrichtung empfängt, die in Bezug auf eine Bezugsachse definiert ist; und eine Lichtemissionsfläche, die den Ausgangslichtstrahl in einer Ausgangsstrahlenrichtung emittiert, die in Bezug auf die Bezugsachse definiert ist, wobei die Lichteinfallfläche und die Lichtemissionsfläche einen Winkel α dazwischen bilden und eine imaginäre normale Ebene definieren, die zu sowohl der Lichteinfallfläche als auch der Lichtemissionsfläche orthogonal ist und die sich entlang der Bezugsachse erstreckt, die Ausgangsstrahlenrichtung um einen Winkel δ von der Einfallstrahlenrichtung verschoben ist, der Winkel δ einen Wert aufweist, der von dem Brechungskoeffizienten n, dem Winkel α und einer Rotationsposition der imaginären normalen Ebene in Bezug auf die Bezugsachse abhängt; ein Linienstrahlengenerierungsoptikelement, das einen Linienstrahl aus dem Ausgangslichtstrahl von der Strahlenemissionswinkelkompensationsoptikeinheit generiert; und eine Stützungseinheit, die den Laser, das Kollimationsoptikelement, die Strahlenemissionswinkelkompensationsoptikeinheit und das Linienstrahlengenerierungsoptikelement stützt.
Lasermarkierungsvorrichtung, wie in Anspruch 49 beansprucht, ferner umfassend eine Halteeinheit, die das optische Element derart hält, dass das optische Element um die Bezugsachse rotieren kann.
Lasermarkierungsvorrichtung, wie in Anspruch 49 beansprucht, ferner umfassend eine Strahlensplittungseinheit, die den parallel gerichteten Lichtstrahl von dem Kollimationsoptikelement empfängt und den Lichtstrahl in eine Vielzahl von einfallenden Lichtstrahlen splittet; wobei die Strahlenemissionswinkelkompensationsoptikeinheit eine Vielzahl von Strahlenemissionswinkelkompensationsoptikeinheiten inkludiert, wobei jede einen entsprechenden aus der Vielzahl von einfallenden Lichtstrahlen empfängt und seinen Strahlenemissionswinkel korrigiert, wobei das Linienstrahlengenerierungsoptikelement eine Vielzahl von Linienstrahlengenerierungsoptikelementen inkludiert, wobei jedes einen Linienstrahl aus einem Ausgangslichtstrahl generiert, der von einer entsprechenden Strahlenemissionswinkelkompensationsoptikeinheit emittiert wird; und wobei die Stützungseinheit den Laser, das Kollimationsoptikelement, die Strahlensplittungseinheit, die Strahlenemissionswinkelkompensationsoptikeinheiten und die Linienstrahlengenerierungsoptikelemente stützt.
Lasermarkierungsvorrichtung, wie in Anspruch 51 beansprucht, wobei die Strahlensplittungseinheit inkludiert: eine Vielzahl von Lichttrennungsabschnitten, wobei jeder Lichttrennungsabschnitt einfallendes Licht in übertragenes Licht und reflektiertes Licht trennt; und einen Aufrechterhaltungsabschnitt, der eine Positionsbeziehung unter der Vielzahl von Lichttrennungsabschnitten in eine vorbestimmte Positionsbeziehung aufrechterhält, die der Vielzahl von Lichttrennungsabschnitten gestattet zu kooperieren, um eine Vielzahl von getrennten Lichtstrahlen aus einem einzelnen Lichtstrahl zu generieren, der ursprünglich auf einen aus der Vielzahl von Lichttrennungsabschnitten einfällt.
Strahlensplitter zum Erhalten einer Vielzahl von getrennten Lichtstrahlen aus einem einzelnen Lichtstrahl, umfassend: eine Lichtdurchlassgliedeinheit mit drei Lichtdurchlassgliedern, wobei die drei Lichtdurchlassglieder an zwei Bondingflächen miteinander gebondet sind, die zwei Bondingflächen erste und zweite Bondingflächen inkludieren; eine erste Lichttrennungsschicht, die an der ersten Bondingfläche innerhalb der Lichtdurchlassgliedeinheit gebildet wird, wobei die erste Lichttrennungsschicht einfallendes Licht in reflektiertes Licht und übertragenes Licht trennt, die erste Lichttrennungsschicht eine erste Lichttrennungsfläche definiert; eine zweite Lichttrennungsschicht, die an der zweiten Bondingfläche innerhalb der Lichtdurchlassgliedeinheit gebildet wird, wobei die zweite Lichttrennungsschicht eines von dem übertragenen Licht und dem reflektierten Licht von der ersten Lichttrennungsschicht in reflektiertes Licht und übertragenes Licht trennt, die zweite Lichttrennungsschicht eine zweite Lichttrennungsfläche parallel zu der ersten Lichttrennungsfläche definiert, wobei dadurch drei getrennte Lichtstrahlen aus einem einzelnen Lichtstrahl erhalten werden.
Strahlensplitter zum Erhalten einer Vielzahl von getrennten Lichtstrahlen aus einem einzelnen Lichtstrahl, umfassend: eine erste Lichtdurchlassgliedeinheit mit einer Vielzahl von Lichtdurchlassgliedern, wobei die Vielzahl von Lichtdurchlassgliedern an einer Vielzahl von Bondingflächen miteinander gebondet sind, die Vielzahl von Bondingflächen erste, zweite und dritte Bondingflächen inkludieren; eine zweite Lichtdurchlassgliedeinheit, die in Kontakt mit der ersten Lichtdurchlassgliedeinheit aufgestellt ist, wobei die zweite Lichtdurchlassgliedeinheit zwei Lichtdurchlassglieder hat, die zwei Lichtdurchlassglieder an einer vierten Bondingfläche miteinander gebondet sind; eine dritte Lichtdurchlassgliedeinheit, die in Kontakt mit der ersten Lichtdurchlassgliedeinheit aufgestellt ist, wobei die dritte Lichtdurchlassgliedeinheit zwei Lichtdurchlassglieder hat, die zwei Lichtdurchlassglieder an einer fünften Bondingfläche miteinander gebondet sind; eine erste Lichttrennungsschicht, die an der ersten Bondingfläche innerhalb der ersten Lichtdurchlassgliedeinheit gebildet wird, wobei die erste Lichttrennungsschicht einfallendes Licht in reflektiertes Licht und übertragenes Licht trennt, die erste Lichttrennungsschicht eine erste Lichttrennungsfläche definiert; eine zweite Lichttrennungsschicht, die an der zweiten Bondingfläche innerhalb der ersten Lichtdurchlassgliedeinheit gebildet wird, wobei die zweite Lichttrennungsschicht übertragenes Licht von der ersten Lichttrennungsschicht in reflektiertes Licht und übertragenes Licht trennt, die zweite Lichttrennungsschicht eine zweite Lichttrennungsfläche parallel zu der ersten Lichttrennungsfläche definiert; eine Lichtreflexionsschicht, die an der dritten Bondingfläche innerhalb der ersten Lichtdurchlassgliedeinheit gebildet wird, wobei die Lichtreflexionsschicht übertragenes Licht von der zweiten Lichttrennungsschicht reflektiert, die Lichtreflexionsschicht eine Lichtreflexionsfläche parallel zu der ersten Lichttrennungsfläche definiert; eine dritte Lichttrennungsschicht, die an der vierten Bondingfläche innerhalb der zweiten Lichtdurchlassglied einheit gebildet wird, wobei die dritte Lichttrennungsschicht reflektiertes Licht von der ersten Lichttrennungsschicht in übertragenes Licht und reflektiertes Licht trennt, die dritte Lichttrennungsschicht eine dritte Lichttrennungsfläche orthogonal zu der ersten Lichttrennungsfläche definiert; und eine vierte Lichttrennungsschicht, die an der fünften Bondingfläche innerhalb der dritten Lichtdurchlassgliedeinheit gebildet wird, wobei die vierte Lichttrennungsschicht reflektiertes Licht von der Lichtreflexionsschicht in übertragenes Licht und reflektiertes Licht trennt, die vierte Lichttrennungsschicht eine vierte Lichttrennungsfläche parallel zu der ersten Lichttrennungsfläche definiert, wobei dadurch fünf getrennte Lichtstrahlen aus einem einzelnen Lichtstrahl erhalten werden.
Strahlensplitter zum Erhalten einer Vielzahl von getrennten Lichtstrahlen aus einem einzelnen Lichtstrahl, umfassend: eine erste Lichtdurchlassgliedeinheit mit einer Vielzahl von Lichtdurchlassgliedern, wobei die Vielzahl von Lichtdurchlassgliedern an einer Vielzahl von Bondingflächen miteinander gebondet sind, die Vielzahl von Bondingflächen erste und zweite Bondingflächen inkludiert; eine zweite Lichtdurchlassgliedeinheit, die in Kontakt mit der ersten Lichtdurchlassgliedeinheit aufgestellt ist, wobei die zweite Lichtdurchlassgliedeinheit zwei Lichtdurchlassglieder hat, die zwei Lichtdurchlassglieder an einer dritten Bondingfläche miteinander gebondet sind; eine dritte Lichtdurchlassgliedeinheit, die in Kontakt mit der ersten Lichtdurchlassgliedeinheit aufgestellt ist, wobei die dritte Lichtdurchlassgliedeinheit zwei Lichtdurchlassglieder hat, die zwei Lichtdurchlassglieder an einer vierten Bondingfläche miteinander gebondet sind; eine erste Lichttrennungsschicht, die an der ersten Bondingfläche innerhalb der ersten Lichtdurchlassgliedeinheit gebildet wird, wobei die erste Lichttrennungsschicht einfallendes Licht in reflektiertes Licht und übertragenes Licht trennt, die erste Lichttrennungsschicht eine erste Lichttrennungsfläche definiert; eine Lichtreflexionsschicht, die an der zweiten Bondingfläche innerhalb der ersten Lichtdurchlassgliedeinheit gebildet wird, wobei die Lichtreflexionsschicht übertragenes Licht von der ersten Lichttrennungsschicht reflektiert, die Lichtreflexionsschicht eine Lichtreflexionsfläche parallel zu der ersten Lichttrennungsfläche definiert; eine zweite Lichttrennungsschicht, die an der dritten Bondingfläche innerhalb der zweiten Lichtdurchlassgliedeinheit gebildet wird, wobei die zweite Lichttrennungsschicht reflektiertes Licht von der ersten Lichttrennungsschicht in übertragenes Licht und reflektiertes Licht trennt, die zweite Lichttrennungsschicht eine zweite Lichttrennungsfläche orthogonal zu der ersten Lichttrennungsfläche definiert; und eine dritte Lichttrennungsschicht, die an der vierten Bondingfläche innerhalb der dritten Lichtdurchlassgliedeinheit gebildet wird, wobei die dritte Lichttrennungsschicht reflektiertes Licht von der Lichtreflexionsschicht in übertragenes Licht und reflektiertes Licht trennt, die dritte Lichttrennungsschicht eine dritte Lichttrennungsfläche parallel zu der ersten Lichttrennungsfläche definiert, wobei dadurch vier getrennte Lichtstrahlen aus einem einzelnen Lichtstrahl erhalten werden.
Strahlensplittungseinheit zum Erhalten einer Vielzahl von getrennten Lichtstrahlen aus einem einzelnen Lichtstrahl, umfassend: einen ersten Strahlensplitter, der mit einer ersten Lichttrennungsschicht gebildet wird; einen zweiten Strahlensplitter, der mit einer zweiten Lichttrennungsschicht gebildet wird; einen Halterhauptkörper, der mit dem ersten Strahlensplitters befestigt ist; und einen beweglichen Halter, der mit dem zweiten Strahlensplitter befestigt ist, wobei der bewegliche Halter in dem Halterhauptkörper beweglich befestigt ist, um eine Positionsbeziehung zwischen den ersten und zweiten Lichttrennungsschichten in eine vorbestimmte Positionsbeziehung aufrechtzuerhalten, die den ersten und zweiten Lichttrennungsschichten gestattet, drei getrennte Lichtstrahlen aus dem einzelnen Lichtstrahl zu generieren.