EP4078274A1 - Lasersystem zur erzeugung einer linienförmigen lasermarkierung - Google Patents

Lasersystem zur erzeugung einer linienförmigen lasermarkierung

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Publication number
EP4078274A1
EP4078274A1 EP20817012.6A EP20817012A EP4078274A1 EP 4078274 A1 EP4078274 A1 EP 4078274A1 EP 20817012 A EP20817012 A EP 20817012A EP 4078274 A1 EP4078274 A1 EP 4078274A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
laser
optics
optical axis
laser beam
cone
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP20817012.6A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Lieu-Kim Dang
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hilti AG
Original Assignee
Hilti AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hilti AG filed Critical Hilti AG
Publication of EP4078274A1 publication Critical patent/EP4078274A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B27/00—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
    • G02B27/09—Beam shaping, e.g. changing the cross-sectional area, not otherwise provided for
    • G02B27/0927—Systems for changing the beam intensity distribution, e.g. Gaussian to top-hat
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01C—MEASURING DISTANCES, LEVELS OR BEARINGS; SURVEYING; NAVIGATION; GYROSCOPIC INSTRUMENTS; PHOTOGRAMMETRY OR VIDEOGRAMMETRY
    • G01C15/00—Surveying instruments or accessories not provided for in groups G01C1/00 - G01C13/00
    • G01C15/002—Active optical surveying means
    • G01C15/004—Reference lines, planes or sectors

Definitions

  • the present invention relates to a laser system for generating a linear laser marking according to the preamble of claim 1.
  • laser systems In order to carry out leveling or marking work indoors and outdoors, laser systems are known that produce a linear laser marking on a projection surface. With these laser systems, a distinction is made between rotary lasers, which generate the line-shaped laser marking by rotating a beam deflecting lens around an axis of rotation, and line lasers, which generate the line-shaped laser marking using beam-shaping optics, for example a cylinder lens, a prism or a cone mirror. So that the known laser systems can be used without protective measures in the form of protective goggles and reflectors, the laser power must be limited in order to prevent damage to the human eye. For laser systems of laser class 2 or 2M, the maximum permissible laser power is 1 mW.
  • known laser systems of laser class 2 or 2M have the disadvantage that the linear laser marking is difficult to see on the projection surface.
  • the rule here is that the line-shaped laser marking is less visible the wider the laser marking is on the projection surface, since visibility decreases with decreasing power density.
  • the quality of the linear laser marking on the projection surface depends on the distance between the laser system and the projection surface.
  • EP 2 411 762 B1 discloses the typical structure of a laser system for generating a linear laser marking with an opening angle of 360 °.
  • the laser system comprises a laser beam source that generates a divergent laser beam and emits it along a direction of propagation, a beam-shaping optics designed as collimation optics that converts the divergent laser beam into a collimated laser beam, and a nucleus gel mirror, which is designed as a straight cone with a cone axis and a reflective Mantelflä surface, wherein the cone mirror is arranged in the beam path of the laser beam behind the Kol limationsoptik and the cone axis is aligned coaxially to the optical axis of the Kollima tion optics.
  • the laser system known from EP 2411 762 B1 has the disadvantage that no sharply delimited laser marking is generated on the projection surface.
  • the laser marking consists of a main line and at least one secondary line.
  • the reason for the appearance of several lines is that the laser beam source generates a laser beam with several diffraction orders that are diffracted differently at the tip of the cone mirror and appear as adjacent lines on the projection surface.
  • the object of the present invention is to develop a laser system with which a sharply delimited linear laser marking with an opening angle of 360 ° can be generated on a projection surface.
  • the laser system is characterized in that the laser system has a second beam shaping optics with a second optical axis, the second beam shaping optics being arranged in the beam path of the laser beam in front of the cone mirror and transforming the laser beam into a ring beam with an intensity minimum in the center of the beam.
  • the laser system according to the invention makes it possible to generate a sharply delimited linear laser marking with an opening angle of 360 ° on a projection surface.
  • the second beam-shaping optics of the laser system according to the invention converts the laser beam into a ring beam which has an intensity minimum in the center of the beam.
  • the minimum intensity of the ring beam offers the possibility of reducing diffraction effects at the cone tip, the reduction of the diffraction effects leading to a sharply delimited linear laser marking.
  • the ring beam should be aligned in such a way that the intensity minimum of the ring beam coincides with the cone axis of the cone mirror.
  • the second optical axis of the second beam-shaping optics is preferably arranged coaxially to the cone axis of the cone mirror. Due to the coaxial arrangement of the second optical axis and the cone axis, the minimum intensity of the ring beam lies on the cone axis and diffraction effects at the cone tip of the cone mirror are reduced, so that a sharply delimited laser marking is produced on the projection surface.
  • the second optical beam shaping system is preferably designed as a diffraction grating.
  • the design of the second beam-shaping optics as a diffraction grating has the advantage that the beam shapes can be adapted to the properties of the diffraction grating for example by means of the parameters "grating shape", "grating width” and “grating height” to the wavelength and the beam diameter of the laser beam.
  • a straight line is defined as the second optical axis of the diffraction grating which runs through the center of the diffraction structures and is perpendicular to the surface of the diffraction grating.
  • the second beam-shaping optics are arranged in the beam path of the laser beam between the laser beam source and the first beam-shaping optics.
  • the arrangement of the second beam shaping optics, in particular designed as a diffraction grating, in front of the collimation optics has the advantage that a propagation plane that is not perpendicular to the cone axis behind the cone mirror can be corrected with the aid of the collimation optics. If the collimation optics can be adjusted parallel to the first optical axis, the angle of incidence of the ring beam on the lateral surface of the cone mirror and the alignment of the plane of propagation in which the laser beam runs after the cone mirror can be adjusted
  • the first optical beam shaping system is designed to be adjustable parallel to the first optical axis.
  • a first optical beam shaping system that can be adjusted parallel to the first optical axis has the advantage that the angle of reflection of the ring beam and the alignment of the plane of propagation in which the laser beam runs after the conical mirror can be changed.
  • the aim is to use the cone mirror to create a plane of propagation that is perpendicular to the cone axis.
  • the alignment of the plane of propagation is determined by the angle of incidence of the laser beam, which depends on the angle of incidence of the ring beam.
  • the second beam-shaping optics are designed parallel to the second optical axis.
  • An adjustable second beam shaping optics which can be adjusted parallel to the second optical axis, has the advantage that the angle of incidence of the ring beam and the alignment of the plane of propagation in which the laser beam runs after the cone mirror can be changed.
  • the aim is to use the cone mirror to create a propagation plane that is perpendicular to the cone axis.
  • the alignment of the plane of spread is determined by the angle of reflection of the laser beam, which depends on the angle of incidence of the ring beam.
  • the first beam-shaping optics are designed to be adjustable parallel to the first optical axis and the second beam-shaping optics are designed to be adjustable parallel to the second optical axis.
  • a laser system according to the invention in which the first and second beam-shaping optics can be adjusted parallel to the first and second optical axes, respectively, has a larger adjustment range compared to laser systems in which the first or second beam-shaping optics are adjustable.
  • the laser system has a third beam-shaping optic, designed as focusing optics, with a third optical axis.
  • An optical element is defined as focusing optics, which has a finite focal length and focuses an incident laser beam, the beam diameter of the laser beam being minimal in the focus position.
  • the expansion of the laser system according to the invention to include focusing optics has the advantage that the beam diameter of the laser beam can be adapted.
  • a focused laser beam has a smaller beam diameter in the area of the focal position than a non-focused laser beam.
  • the smaller beam diameter has the advantage that the first beam-shaping optics, second beam-shaping optics and the conical mirror can have smaller dimensions.
  • the diffraction grating can have a coarser grating structure, which simplifies the manufacture of the diffraction grating or enables manufacture at lower manufacturing costs.
  • the focusing optics are particularly preferably arranged in the beam path of the laser beam in front of the second beam shaping optics.
  • the arrangement of the focusing optics in front of the second beam shaping optics which is designed in particular as a diffraction grating, has the advantage that, by focusing the laser beam, diffraction gratings with a coarser grating structure can be used, which simplifies the manufacture of the diffraction grating.
  • the laser beam has a smaller beam diameter, as a result of which the first beam-shaping optics, the second beam-shaping optics and the conical mirror can have smaller dimensions.
  • the focusing optics are particularly preferably adjustable parallel to the third optical axis.
  • a third beam-shaping optics which can be adjusted parallel to the third optical axis, has the advantage that the angle of reflection of the ring beam and the alignment of the propagation plane in which the laser beam runs after the conical mirror can be changed.
  • aim is to use the cone mirror to create a plane of propagation that is perpendicular to the cone axis.
  • the orientation of the plane of propagation is determined by the angle of incidence of the laser beam, which depends on the angle of incidence of the ring beam.
  • the laser beam that the laser beam source generates has a beam distribution in the form of a Gaussian distribution, a Lorentz distribution or a Bessel distribution. These beam distributions do not show an abrupt jump in intensity. An abrupt jump in the intensity, as occurs, for example, with a top hat distribution, leads to undesirable diffraction effects on the conical mirror, which prevent a sharp delimitation of a linear laser marking on a projection surface.
  • a laser beam source which generates a laser beam with a beam distribution in the form of a Gaussian distribution, Lorentz distribution or Bessel distribution, supports the generation of a sharply delimited linear laser marking on a projection surface.
  • FIG. 1 shows a first embodiment of a laser system according to the invention, which has a laser beam source, a diffraction grating, collimation optics and a cone mirror;
  • FIG. 2 shows a second embodiment of a laser system according to the invention, which differs from the first embodiment of the laser system in terms of focusing optics;
  • FIG. 3 shows a third embodiment of a laser system according to the invention which has a laser beam source, a diffraction grating, collimation optics and a cone mirror, the collimation optics and the cone mirror being integrated in a common base body;
  • FIG. 4 shows a fourth embodiment of a laser system according to the invention, which differs from the third embodiment of the laser system in terms of focusing optics;
  • FIGN. 5A, B an embodiment for the diffraction grating of the laser systems of FIG. 1 and FIG. 3.
  • FIG. 1 shows a first embodiment of a laser system 10 according to the invention for generating a linear laser marking on a projection surface.
  • the laser system 10 which is referred to below as the first laser system 10, comprises a laser beam source 11, a first beam shaping optics 12 with a first optical axis 13, a cone mirror 14 with a cone axis 15 and a second beam shaping optics 16 with a second optical axis 17
  • the first beam-shaping optics 12 are designed as collimation optics and the second beam-shaping optics 16 as diffraction grating.
  • the components of the first laser system 10 are arranged in the order laser beam source 11, second beam shaping optics 16, first beam shaping optics 12 and cone mirror 14.
  • the first optical axis 13 of the first beam-shaping optics 12, the second optical axis 17 of the second beam-shaping optics 16 and the cone axis 15 of the conical mirror 14 are arranged coaxially to one another.
  • the laser beam source 11 can be designed as a semiconductor laser with a wavelength in the visible spectrum, for example as a red semiconductor laser with a wavelength of 635 nm or as a green semiconductor laser with a wavelength between 510 and 555 nm.
  • the properties of the other optical components 12, 14, 16 of the first laser system 10 are adapted to the wavelength of the laser beam source 11.
  • the second Strahlfor mungsoptik 16 is arranged, on which a beam is formed.
  • the second beam shaping optics 16 can be designed as a diffraction grating with concentric diffraction structures.
  • the properties of the diffraction grating 16 are adapted to the wavelength of the laser beam source 11;
  • the laser beam can be reshaped using the parameters "grating shape", "grating width” and "grating height” of the diffraction grating.
  • the second optical axis 17 of the diffraction grating 16 is a straight line which runs through the center of the concentric diffraction structures and is perpendicular to the surface of the diffraction grating 16.
  • the first Strahlfor mungsoptik 12 designed as collimation optics is arranged, on which a beam is formed.
  • the collimation optics 12 have a planar entry surface 18 and a curved exit surface 19.
  • the entry surface 18 can be designed as a curved surface and the exit surface 19 as a flat surface, or the entry and exit surfaces 18, 19 are designed as curved surfaces.
  • a straight line is defined as the first optical axis 13 of the collimation optics 12, which runs through the center of curvature of the curved surface and is perpendicular to the plane surface or, in the case of two curved surfaces, runs through the centers of curvature of the curved surfaces.
  • Each beam-shaping optic has an optical axis, the alignment of which depends on the light-refracting entrance surface and the light-refracting exit surface.
  • the optical axis is defined as a straight line which runs through the first center of curvature of the first surface and through the second center of curvature of the second surface.
  • the optical axis is defined as a straight line that runs through the center of curvature of the curved surface and perpendicular to the flat surface.
  • the conical mirror 14 is arranged behind the collimation optics 12.
  • the conical mirror 14 is designed as a section of a straight cone.
  • a cone is delimited by a base and a lateral surface, the base being arranged perpendicular to the cone axis in the case of a straight cone.
  • the surface of the conical mirror 14 comprises a circular base surface 21, a lateral surface 22 and a cone tip 23, the cone axis 15 being arranged perpendicular to the base surface 21 and running through the cone tip 23.
  • the man telS 22 is formed for the wavelength of the laser beam source 11 as a reflective jacket surface and a laser beam impinging on the jacket surface 22 is mainly reflected on the Mantelflä surface 22.
  • the degree of reflection of the lateral surface 22 depends, among other things, on the angle of incidence and the polarization of an impinging laser beam and on the refractive index of the conical mirror 15.
  • the laser beam source 11 generates a divergent laser beam 25 which is emitted along a direction of propagation 26 and is directed onto the diffraction grating 16. Without an additional optical element in the laser beam source 11, the laser beam 25 is divergent.
  • the axis of symmetry of the beam distribution is defined as the optical axis 27 of the laser beam 25.
  • the laser beam 25 has a beam distribution in the form of a Gaussian distribution, a Lorentz distribution or a Bessel distribution. These beam distributions do not have an abrupt jump in intensity and support the generation of a sharply delimited linear laser marking on a projection surface.
  • the divergent laser beam 25 strikes the diffraction grating 16, which transforms the laser beam 25 into a divergent ring beam 28 with an intensity minimum in the center of the beam.
  • the diffraction grating 16 can be designed in such a way that the zeroth diffraction order of the laser beam and the higher straight diffraction orders are suppressed.
  • the diffraction grating 16 can be designed in such a way that the first order of diffraction of the laser beam is amplified and the other orders of diffraction are suppressed.
  • the divergent ring beam 28 hits the collimation optics 12, which transform the divergent ring beam 28 into a collimated ring beam 29 which is directed onto the conical mirror 14.
  • the collimated ring beam 29 hits the lateral surface 22 of the conical mirror 14.
  • the collimated ring beam 29 is deflected on the lateral surface 22 of the conical mirror 14 and the conical mirror 14 generates a laser beam 31, which spreads in a propagation plane 32 and on a projection surface 33 a linear laser marking 34 is generated with an opening angle of 360 °.
  • the optical axis 27 of the laser beam 25, the second optical axis 17 of the second beam shaping optics 16, the first optical axis 13 of the first beam shaping optics 12 and the cone axis 15 of the conical mirror 14 are arranged coaxially to one another. Due to the coaxial arrangement of the components of the first laser system 10, the intensity minimum of the ring beam 28 lies on the cone axis 15 and diffraction effects at the cone tip 23 of the cone mirror 14 are reduced.
  • the angle of incidence of the laser beam should meet the condition of total reflection.
  • the reflected portion can alternatively or additionally be increased by providing the jacket surface 22 with a highly reflective coating. The higher the reflected portion of the laser beam, the greater the intensity and the better the visibility of the linear laser marking 34 on the projection surface 33.
  • the collimation optics 12 are arranged behind the diffraction grating 16.
  • the collimation optics 12 can also be arranged in front of the diffraction grating 16.
  • the arrangement of the collimation optics 12 behind the diffraction grating 16 has the advantage that a propagation plane 32 that is not perpendicular to the cone axis 15 and in which the laser beam 31 runs after the cone mirror 14 can be corrected with the aid of the collimation optics 12.
  • the alignment of the plane of propagation 32 is determined by the exit angle of the laser beam 31, which depends on the entrance angle of the collimated ring beam 29 on the lateral surface 22 of the conical mirror 14.
  • the entrance angle of the ring jet 29 can be changed by the position of the collimation optics 12.
  • the collimation optics 12 is parallel to the first optical axis 13 is adjustable out forms.
  • FIG. 2 shows a second embodiment of a laser system 40 according to the invention for generating a linear laser marking on a projection surface.
  • the laser system 40 of FIG. 2 which is referred to below as the second laser system 40, differs from the first laser system 10 of FIG. 1 by a third beam-shaping optics 41 with a third optical axis 42, the third beam-shaping optics 41 in the exemplary embodiment being designed as focusing optics.
  • the second laser system 40 comprises the laser beam source 11, the first beam shaping optics 12 with the first optical axis 13, the cone mirror 14 with the cone axis 15, the second beam shaping optics 16 with the second optical axis 17 and the third beam shaping optics 41 with the third optical axis 42
  • the components of the second laser system 40 are arranged in the order laser beam source 11, third beam shaping optics 41, second beam shaping optics 16, first beam shaping optics 12 and cone mirror 14. Since the first optical axis 13 of the first beam-shaping optics 12, the second optical axis 17 of the second beam-shaping optics 16 and the cone axis 15 of the conical mirror 14 are arranged coaxially to one another.
  • the laser beam source 11 generates the divergent laser beam 25, which is emitted along the propagation direction 26 and is directed onto the focusing optics 41.
  • the divergent laser beam 25 strikes the focusing optics 41, which generate a focused laser beam 43 with a focus position 44.
  • the focused laser beam 43 strikes the diffraction grating 16, which transforms the laser beam 43 into an annular beam 45 with an intensity minimum in the center of the beam, the center of the beam corresponding to the optical axis 46 of the annular beam 45.
  • the ring beam 45 strikes the collimation optics 12, which transform the ring beam 45 into a collimated ring beam 47 with an optical axis 48, which is directed onto the conical mirror 14.
  • the collimated ring beam 47 is deflected around the lateral surface 22 of the conical mirror 14 and the conical mirror 14 generates a laser beam 51, which spreads in a propagation plane 52 and generates a linear laser marking 54 with an opening angle of 360 ° on a projection surface 53.
  • the focusing optics 41 are designed to be adjustable parallel to the third optical axis 42.
  • a focusing optics 41 which can be adjusted parallel to the third optical axis 42, has the advantage that the angle of reflection of the ring beam 47 and the alignment of the plane of propagation 52 in which the laser beam runs after the conical mirror 14 can be changed. the goal is it to generate a plane of propagation 52 with the conical mirror 14, which is perpendicular to the gel axis 15 Ke.
  • the orientation of the plane of propagation 52 is determined by the angle of emergence of the laser beam, which depends on the angle of incidence of the ring beam 47.
  • FIG. 3 shows a third embodiment of a laser system 60 according to the invention for generating a linear laser marking on a projection surface.
  • the laser system 60 which is referred to below as the third laser system 60, comprises a laser beam source 61, a first beam shaping optics 62 with a first optical axis 63, a cone mirror 64 with a cone axis 65, and a second beam shaping optics 66 with a second optical axis 67.
  • the first beam-shaping optics 62 are designed as collimation optics and the second beam-shaping optics 66 as a diffraction grating.
  • the components of the third laser system 60 are arranged in the order laser beam source 61, second beam shaping optics 66, first beam shaping optics 62 and cone mirror 64.
  • the first optical axis 63 of the first beam-shaping optics 62, the second optical axis 67 of the second beam-shaping optics 66 and the cone axis 65 of the cone mirror 64 are arranged coaxially to one another.
  • the collimation optics 62 and the conical mirror 64 are integrated into a common base body 68 which is designed in the form of a straight cylinder.
  • a cylinder is delimited by two parallel, flat surfaces, which are referred to as the base surface and the top surface, and a peripheral surface; in the case of a straight cylinder, the base and top surface are arranged perpendicular to a cylinder axis.
  • the surface of the base body 68 comprises a base surface 71, a top surface 72 which is arranged parallel to the base surface 71, and a lateral surface 73 which connects the base and top surface 71, 72; the base and cover surfaces 71, 72 run perpendicular to a cylinder axis 74 of the base body 68.
  • the base surface 71, the top surface 72 and the lateral surface 73 are designed as transmission surfaces for the wavelength of the laser beam source 61.
  • the transmittance of a transmission surface depends, among other things, on the angle of incidence and the polarization of the laser beam as well as the refractive indices of the materials.
  • the degree of transmission can be increased by providing the transmission surface with a coating. The higher the transmitted portion of the laser beam, the greater the intensity and the better the visibility of the laser beam on a projection surface.
  • the collimation optics 62 are connected to the base surface 71 of the base body 68 and the conical mirror 64 is integrated as a conical cutout into the top surface 72 of the base body 68.
  • the base body 68 with the connected collimation optics 62 and the integrated th conical mirror 64 can be made monolithically from one material.
  • glass and plastics are suitable for the base body 68.
  • the collimation optics 62 is designed as an aspherically curved lens in the embodiment;
  • the aspherical curvature of the collimation optics 62 can be produced in the case of glass by diamond turning, replica, grinding and polishing or by pressing at high temperatures from a glass molding and in the case of plastic by injection molding or injection compression molding.
  • the surface of the conical cutout comprises a circular base 76 which is arranged perpendicular to the cone axis 65, a lateral surface 77 adjoining the base 76 and a cone tip 78.
  • the base 76 is arranged on the top surface 72 of the base 68 and the cone axis 65 is collinear to the cylinder axis 74, so that the cone tip 78 lies on the cylinder axis 74.
  • the lateral surface 77 of the conical cutout 75 is designed as a reflection surface for the wavelength of the laser beam source 61.
  • the degree of reflection of the lateral surface 77 depends, among other things, on the angle of incidence and the polarization of the laser beam and on the refractive index of the base body 68. So that the incident laser beam is reflected as completely as possible on the lateral surface 77, the angle of incidence should meet the condition of total reflection.
  • the reflected portion can alternatively or additionally be increased by providing the jacket surface 77 with a highly reflective coating. The higher the reflected portion of the laser beam, the greater the intensity and the better the visibility of the linear laser marking on the projection surface.
  • the collimation optics 62 are integrated into the base area 71 of the base body 68.
  • the collimation optics 62 have a curved entry surface 81 and a planar exit surface 82.
  • a straight line is defined as the first optical axis 63 of the collimation optics 62, which runs through the center of curvature of the curved surface and is perpendicular to the plane surface.
  • the laser beam source 61 generates a divergent laser beam 83, which propagates along a direction of propagation 84 and is directed onto the diffraction grating 66.
  • the axis of symmetry of the beam distribution is defined as the optical axis 85 of the laser beam.
  • the laser beam 83 has a beam distribution in the form of a Gaussian distribution, a Lorentz distribution or a Bessel distribution. These beam distributions do not have an abrupt jump in intensity and support the generation of a sharply delimited linear laser marking on a projection surface.
  • the divergent laser beam 83 strikes the diffraction grating 66, which transforms the laser beam 83 into a ring beam 86 with an intensity minimum in the center of the beam, the center of the beam corresponding to the optical axis 87 of the ring beam 86.
  • the divergent ring beam 86 propagates along the direction of propagation 84 and hits the collimation optics 62.
  • the collimation optics 62 converts the divergent ring beam 86 into a collimated ring beam 88 with an optical axis 89, which is directed onto the cone mirror 64.
  • the collimated ring beam 88 is deflected on the lateral surface 77 of the conical mirror 64 and the conical mirror 64 generates a laser beam 91 which propagates in a plane 92 of propagation.
  • the laser beam 91 strikes the lateral surface 77 of the base body 68 and leaves the base body 68.
  • the laser beam 91 strikes a projection surface 93 and generates a linear laser marking 94 with an opening angle of 360 °.
  • FIG. 4 shows a fourth embodiment of a laser system 100 according to the invention for generating a linear laser marking on a projection surface.
  • the laser system 100 of FIG. 4 which is referred to below as the fourth laser system 100, differs from the third laser system 60 of FIG. 3 by a third beam-shaping optics 101 with a third optical axis 102, the third beam-shaping optics 101 in the exemplary embodiment being designed as focusing optics.
  • the fourth laser system 100 comprises the laser beam source 61, the first beam shaping optics 62 with the first optical axis 63, the cone mirror 64 with the cone axis 65, the second beam shaping optics 66 with the second optical axis 67 and the third beam shaping optics 101 with the third optical axis 102
  • the components of the fourth laser system 100 are arranged in the order laser beam source 61, third beam shaping optics 101, second beam shaping optics 66, first beam shaping optics 62 and cone mirror 64.
  • the first optical axis 63 of the first beam-shaping optics 62, the second optical axis 67 of the second beam-shaping optics 66 and the third optical axis 102 of the third beam-shaping optics 101 are arranged coaxially to one another.
  • the laser beam source 61 generates the divergent laser beam 83, which is emitted along the direction of propagation 84 and is directed onto the focusing optics 101.
  • the divergent laser beam 83 strikes the focusing optics 101, which generate a focused laser beam 103 with a focus position 104.
  • the focused laser beam 103 hits the diffraction grating 66, which transforms the laser beam into a ring beam 105 with an intensity minimum in the center of the beam, the center of the beam corresponding to the optical axis 106 of the ring beam 105.
  • the divergent ring beam 105 strikes the collimation optics 62, which convert the divergent ring beam 105 into a collimated ring beam 107 with an optical axis 108, which is directed onto the conical mirror 64.
  • the collimated ring beam 107 is deflected on the lateral surface 77 of the conical mirror 64 and the conical mirror 64 generates a laser beam 111 which propagates in a plane of propagation 112.
  • the laser beam 111 strikes the lateral surface 77 of the base body 68 and leaves the base body 68.
  • the laser beam 111 strikes a projection surface 113 and generates a linear laser marking 114 with an opening angle of 360 °.
  • the focusing optics 101 are designed to be adjustable parallel to the third optical axis 102.
  • a focusing optics 101 which can be adjusted parallel to the third optical axis 102, has the advantage that the angle of reflection of the ring beam 107 and the alignment of the propagation plane 112, in which the laser beam runs after the conical mirror 64, can be changed.
  • the aim is to use the cone mirror 64 to generate a plane of propagation 112 that runs perpendicular to the cone axis 65.
  • the orientation of the plane of propagation 112 is determined by the angle of emergence of the laser beam, which depends on the angle of incidence of the ring beam 107.
  • FIGN. 5A, B show a diffraction grating 126, which the diffraction grating 16 of the first laser system 10 of FIG. 1 and / or the diffraction grating 66 of the third laser system 60 of FIG. 3 can replace.
  • FIG. 5A shows the diffraction grating 126 in a plan view and
  • FIG. 5B shows a cross section.
  • the task of the diffraction grating 126 is to transform the laser beam, which is emitted by the laser beam source 11, 61, into a ring beam with an intensity minimum in the center of the beam.
  • the ring beam then hits a conical mirror, which deflects the ring beam and transforms it into a laser beam that spreads in a plane of propagation.
  • the minimum intensity of the ring beam offers the possibility of reducing diffraction effects at the tip of the cone mirror.
  • the ring beam should be aligned in such a way that the minimum intensity of the ring beam coincides with the cone tip of the cone mirror.
  • the diffraction grating 126 has concentric diffraction structures.
  • the properties of the diffraction grating 126 are adapted to the wavelength of the laser beam source 11, 61 and the beam diameter of the laser beam by means of the parameters “grating shape”, “grating width” and “grating height”.

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Abstract

Lasersystem (10) zur Erzeugung einer linienförmigen Lasermarkierung (34) auf einer Projektionsfläche (33), aufweisend eine Laserstrahlquelle (11), die einen Laserstrahl (25) erzeugt und entlang einer Ausbreitungsrichtung (26) aussendet, eine als Kollimationsoptik ausgebildete erste Strahlformungsoptik (12) mit einer ersten optischen Achse (13) und einen Kegelspiegel (14), der als gerader Kegel mit einer Kegelachse (15) und einer reflektierenden Mantelfläche (22) ausgebildet ist und im Strahlengang des Laserstrahls hinter der Kollimationsoptik (12) angeordnet ist, wobei die Kegelachse (15) parallel zur ersten optischen Achse (13) ausgerichtet ist. Das Lasersystem (10) weist eine zweite Strahlformungsoptik (16) auf, die im Strahlengang des Laserstrahls vor dem Kegelspiegel (14) angeordnet ist und den Laserstrahl in einen Ringstrahl (28) mit einem Intensitätsminimum in der Strahlmitte umformt.

Description

Lasersystem zur Erzeugung einer linienförmigen Lasermarkierung
Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Lasersystem zur Erzeugung einer linienförmigen Laser markierung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Stand der Technik
Um Nivellier- oder Markierungsarbeiten im Innen- und Außenbereich durchzuführen, sind La sersysteme bekannt, die auf einer Projektionsfläche eine linienförmige Lasermarkierung er zeugen. Bei diesen Lasersystemen wird unterschieden zwischen Rotationslasern, die die li nienförmige Lasermarkierung durch Rotation einer Strahlumlenkoptik um eine Rotations achse erzeugen, und Linienlasern, die die linienförmige Lasermarkierung mithilfe einer Strahlformungsoptik, beispielsweise einer Zylinderlinse, einem Prisma oder einem Kegel spiegel, erzeugt. Damit die bekannten Lasersystemen ohne Schutzmaßnahmen in Form von Schutzbrillen und Reflektoren eingesetzt werden können, muss die Laserleistung begrenzt werden, um Schäden des menschlichen Auges zu verhindern. Für Lasersysteme der Laser klasse 2 oder 2M beträgt die maximal zulässige Laserleistung 1 mW.
Durch die Begrenzung der Laserleistung auf Werte kleiner als 1 mW weisen bekannte Laser systeme der Laserklasse 2 oder 2M den Nachteil auf, dass die linienförmige Lasermarkie rung auf der Projektionsfläche schlecht sichtbar ist. Dabei gilt, dass die linienförmige Laser markierung umso schlechter sichtbar ist, je breiter die Lasermarkierung auf der Projektions fläche ist, da die Sichtbarkeit mit sinkender Leistungsdichte abnimmt. Außerdem ist die Qua lität der linienförmigen Lasermarkierung auf der Projektionsfläche vom Abstand des Laser system zur Projektionsfläche abhängig.
EP 2 411 762 B1 offenbart den typischen Aufbau eines Lasersystems zur Erzeugung einer linienförmigen Lasermarkierung mit einem Öffnungswinkel von 360°. Das Lasersystem um fasst eine Laserstrahlquelle, die einen divergenten Laserstrahl erzeugt und entlang einer Ausbreitungsrichtung aussendet, eine als Kollimationsoptik ausgebildete Strahlformungsop tik, die den divergenten Laserstrahl in einen kollimierten Laserstrahl umformt, und einen Ke- gelspiegel, der als gerader Kegel mit einer Kegelachse und einer reflektierenden Mantelflä che ausgebildet ist, wobei der Kegelspiegel im Strahlengang des Laserstrahls hinter der Kol limationsoptik angeordnet ist und die Kegelachse koaxial zur optischen Achse der Kollima tionsoptik ausgerichtet ist.
Das aus EP 2411 762 B1 bekannte Lasersystem weist den Nachteil auf, dass auf der Pro jektionsfläche keine scharf begrenzte Lasermarkierung erzeugt wird. Die Lasermarkierung besteht aus einer Hauptlinie und mindestens einer Nebenlinie. Die Ursache für das Auftreten mehrerer Linien liegt darin, dass die Laserstrahlquelle einen Laserstrahl mit mehreren Beu gungsordnungen erzeugt, die an der Kegelspitze des Kegelspiegels unterschiedlich gebeugt werden und auf der Projektionsfläche als benachbarte Linien auftreten.
Darstellung der Erfindung
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht in der Entwicklung eines Lasersystems, mit dem auf einer Projektionsfläche eine scharf begrenzte linienförmige Lasermarkierung mit ei nem Öffnungswinkel von 360° erzeugt werden kann.
Diese Aufgabe wird bei dem eingangs genannten Lasersystem erfindungsgemäß durch die Merkmale des unabhängigen Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
Erfindungsgemäß ist das Lasersystem dadurch gekennzeichnet, dass das Lasersystem eine zweite Strahlformungsoptik mit einer zweiten optischen Achse aufweist, wobei die zweite Strahlformungsoptik im Strahlengang des Laserstrahls vor dem Kegelspiegel angeordnet ist und den Laserstrahl in einen Ringstrahl mit einem Intensitätsminimum in der Strahlmitte um formt. Das erfindungsgemäße Lasersystem ermöglicht es, auf einer Projektionsfläche eine scharf begrenzte linienförmige Lasermarkierung mit einem Öffnungswinkel von 360° zu er zeugen. Die zweite Strahlformungsoptik des erfindungsgemäßen Lasersystems formt den Laserstrahl in einen Ringstrahl um, der in der Strahlmitte ein Intensitätsminimum aufweist. Das Intensitätsminimum des Ringstrahls bietet die Möglichkeit, Beugungseffekte an der Ke gelspitze zu reduzieren, wobei die Reduzierung der Beugungseffekte zu einer scharf be grenzten linienförmigen Lasermarkierung führt. Um die Beugungseffekte zu reduzieren, sollte der Ringstrahl so ausgerichtet werden, dass das Intensitätsminimum des Ringstrahls mit der Kegelachse des Kegelspiegels zusammenfällt.
Bevorzugt ist die zweite optische Achse der zweiten Strahlformungsoptik koaxial zur Kege lachse des Kegelspiegels angeordnet. Durch die koaxiale Anordnung der zweiten optischen Achse und der Kegelachse liegt das Intensitätsminimum des Ringstrahls auf der Kegelachse und Beugungseffekte an der Kegelspitze des Kegelspiegels sind reduziert, so dass auf der Projektionsfläche eine scharf begrenzte Lasermarkierung erzeugt wird.
Bevorzugt ist die zweite Strahlformungsoptik als Beugungsgitter ausgebildet. Die Ausbildung der zweiten Strahlformungsoptik als Beugungsgitter hat den Vorteil, dass die strahlformen den Eigenschaften des Beugungsgitters beispielsweise mittels der Parameter "Gitterform", "Gitterbreite" und "Gitterhöhe" an die Wellenlänge und den Strahldurchmesser des Laser strahls angepasst werden können. Als zweite optische Achse des Beugungsgitters ist eine Gerade definiert, die durch das Zentrum der Beugungsstrukturen verläuft und senkrecht auf der Oberfläche des Beugungsgitters steht.
In einer Weiterentwicklung ist die zweite Strahlformungsoptik im Strahlengang des Laser strahls zwischen der Laserstrahlquelle und der ersten Strahlformungsoptik angeordnet. Die Anordnung der insbesondere als Beugungsgitter ausgebildeten zweiten Strahlformungsoptik vor der Kollimationsoptik hat den Vorteil, dass eine nicht senkrecht zur Kegelachse verlau fende Ausbreitungsebene hinter dem Kegelspiegel mithilfe der Kollimationsoptik korrigiert werden kann. Wenn die Kollimationsoptik parallel zur ersten optischen Achse verstellbar ist, können der Einfallswinkel des Ringstrahls auf die Mantelfläche des Kegelspiegels und die Ausrichtung der Ausbreitungsebene, in der der Laserstrahl nach dem Kegelspiegel verläuft
In einer bevorzugten ersten Variante ist die erste Strahlformungsoptik parallel zur ersten opti schen Achse verstellbar ausgebildet. Eine erste Strahlformungsoptik, die parallel zur ersten optischen Achse verstellbar ist, hat den Vorteil, dass der Ausfallswinkel des Ringstrahls und die Ausrichtung der Ausbreitungsebene, in der der Laserstrahl nach dem Kegelspiegel ver läuft, verändert werden können. Ziel ist es, mit dem Kegelspiegel eine Ausbreitungsebene zu erzeugen, die senkrecht zur Kegelachse verläuft. Die Ausrichtung der Ausbreitungsebene ist durch den Ausfallswinkel des Laserstrahls festgelegt, der vom Einfallswinkel des Ringstrahls abhängt.
In einer bevorzugten zweiten Variante ist die zweite Strahlformungsoptik parallel zur zweiten optischen Achse ausgebildet. Eine verstellbare zweite Strahlformungsoptik, die parallel zur zweiten optischen Achse verstellbar ist, hat den Vorteil, dass der Einfallswinkel des Ring strahls und die Ausrichtung der Ausbreitungsebene, in der der Laserstrahl nach dem Kegel spiegel verläuft, verändert werden können. Ziel ist es, mit dem Kegelspiegel eine Ausbrei tungsebene zu erzeugen, die senkrecht zur Kegelachse verläuft. Die Ausrichtung der Aus breitungsebene ist durch den Ausfallswinkel des Laserstrahls festgelegt, der vom Einfallswin kel des Ringstrahls abhängt. In einer bevorzugten dritten Variante ist die erste Strahlformungsoptik parallel zur ersten opti schen Achse und die zweite Strahlformungsoptik parallel zur zweiten optischen Achse ver stellbar ausgebildet. Ein erfindungsgemäßes Lasersystem, bei dem die erste und zweite Strahlformungsoptik parallel zur ersten bzw. zweiten optischen Achse verstellbar sind, weist einen größeren Verstellbereich auf gegenüber Lasersystemen, bei denen die erste oder zweite Strahlformungsoptik verstellbar ist. Durch die verstellbare erste Strahlformungsoptik und die verstellbare zweite Strahlformungsoptik können der Einfallswinkel des Ringstrahls vor dem Kegelspiegel und die Ausrichtung der Ausbreitungsebene, in der der Laserstrahl nach dem Kegelspiegel verläuft, verändert werden. Ziel ist es, mit dem Kegelspiegel eine Ausbreitungsebene zu erzeugen, die senkrecht zur Kegelachse verläuft. Die Ausrichtung der Ausbreitungsebene ist durch den Ausfallswinkel des Laserstrahls festgelegt, der vom Ein fallswinkel des Ringstrahls abhängt.
In einer Weiterentwicklung weist das Lasersystem eine als Fokussieroptik ausgebildete dritte Strahlformungsoptik mit einer dritten optischen Achse auf. Als Fokussieroptik ist ein opti sches Element definiert, das eine endliche Brennweite aufweist und einen auftreffenden La serstrahl fokussiert, wobei der Strahldurchmesser des Laserstrahls in der Fokuslage minimal ist. Die Erweiterung des erfindungsgemäßen Lasersystems um eine Fokussieroptik hat den Vorteil, dass der Strahldurchmesser des Laserstrahls angepasst werden kann. Ein fokussier ter Laserstrahl weist im Bereich der Fokuslage einen kleineren Strahldurchmesser auf als ein nicht-fokussierter Laserstrahl. Der kleinere Strahldurchmesser hat den Vorteil, dass die die erste Strahlformungsoptik, zweite Strahlformungsoptik und der Kegelspiegel kleinere Abmes sungen aufweisen können. Außerdem kann das Beugungsgitter eine gröbere Gitterstruktur aufweisen, was die Herstellung des Beugungsgitters vereinfacht bzw. die Herstellung zu ge ringeren Herstellungskosten ermöglicht.
Besonders bevorzugt ist die Fokussieroptik im Strahlengang des Laserstrahls vor der zwei ten Strahlformungsoptik angeordnet. Die Anordnung der Fokussieroptik vor der zweiten Strahlformungsoptik, die insbesondere als Beugungsgitter ausgebildet ist, hat den Vorteil, dass durch die Fokussierung des Laserstrahls Beugungsgitter mit einer gröberen Gitterstruk tur verwendet werden können, was die Herstellung des Beugungsgitters vereinfacht. Außer dem weist der Laserstrahl einen kleineren Strahldurchmesser auf, wodurch die erste Strahl formungsoptik, die zweite Strahlformungsoptik und der Kegelspiegel kleinere Abmessungen aufweisen können.
Besonders bevorzugt ist die Fokussieroptik parallel zur dritten optischen Achse verstellbar. Eine dritte Strahlformungsoptik, die parallel zur dritten optischen Achse verstellbar ist, hat den Vorteil, dass der Ausfallswinkel des Ringstrahls und die Ausrichtung der Ausbreitungs ebene, in der der Laserstrahl nach dem Kegelspiegel verläuft, verändert werden können. Ziel ist es, mit dem Kegelspiegel eine Ausbreitungsebene zu erzeugen, die senkrecht zur Kege lachse verläuft. Die Ausrichtung der Ausbreitungsebene ist durch den Ausfallswinkel des La serstrahls festgelegt, der vom Einfallswinkel des Ringstrahls abhängt.
In einer bevorzugten Ausführung weist der Laserstrahl, den die Laserstrahlquelle erzeugt, eine Strahlverteilung in Form einer Gauß-Verteilung, einer Lorentz-Verteilung oder einer Bessel-Verteilung auf. Diese Strahlverteilungen weisen keinen abrupten Sprung in der Inten sität auf. Ein abrupter Sprung in der Intensität, wie er beispielweise bei einer Top Hat-Vertei- lung auftritt, führt zu unerwünschten Beugungseffekten am Kegelspiegel, die eine scharfe Begrenzung einer linienförmigen Lasermarkierung auf einer Projektionsfläche verhindern. Eine Laserstrahlquelle, die einen Laserstrahl mit einer Strahlverteilung in Form einer Gauß- Verteilung, Lorentz-Verteilung oder Bessel-Verteilung erzeugt, unterstützt die Erzeugung ei ner scharf begrenzten linienförmigen Lasermarkierung auf einer Projektionsfläche.
Ausführungsbeispiele
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend anhand der Zeichnung beschrie ben. Diese soll die Ausführungsbeispiele nicht notwendigerweise maßstäblich darstellen, vielmehr ist die Zeichnung, wo zur Erläuterung dienlich, in schematischer und/oder leicht ver zerrter Form ausgeführt. Dabei ist zu berücksichtigen, dass vielfältige Modifikationen und Än derungen betreffend die Form und das Detail einer Ausführungsform vorgenommen werden können, ohne von der allgemeinen Idee der Erfindung abzuweichen. Die allgemeine Idee der Erfindung ist nicht beschränkt auf die exakte Form oder das Detail der im Folgenden gezeig ten und beschriebenen bevorzugten Ausführungsform oder beschränkt auf einen Gegen stand, der eingeschränkt wäre im Vergleich zu dem in den Ansprüchen beanspruchten Ge genstand. Bei gegebenen Bemessungsbereichen sollen auch innerhalb der genannten Gren zen liegende Werte als Grenzwerte offenbart und beliebig einsetzbar und beanspruchbar sein. Der Einfachheit halber sind nachfolgend für identische oder ähnliche Teile oder Teile mit identischer oder ähnlicher Funktion gleiche Bezugszeichen verwendet.
Es zeigen:
FIG. 1 eine erste Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Lasersystems, das eine Laserstrahlquelle, ein Beugungsgitter, eine Kollimationsoptik und einen Kegelspiegel aufweist;
FIG. 2 eine zweite Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Lasersystems, das sich durch eine Fokussieroptik von der ersten Ausführungsform des Lasersys tems unterscheidet; FIG. 3 eine dritte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Lasersystems, das eine Laserstrahlquelle, ein Beugungsgitter, eine Kollimationsoptik und einen Kegelspiegel aufweist, wobei die Kollimationsoptik und der Kegelspiegel in ei nen gemeinsamen Grundkörper integriert sind;
FIG. 4 eine vierte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Lasersystems, das sich durch eine Fokussieroptik von der dritten Ausführungsform des Lasersys tems unterscheidet; und
FIGN. 5A, B eine Ausführungsform für das Beugungsgitter der Lasersysteme der FIG. 1 und FIG. 3.
FIG. 1 zeigt eine erste Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Lasersystems 10 zur Er zeugung einer linienförmigen Lasermarkierung auf einer Projektionsfläche. Das Lasersystem 10, das im Folgenden als erstes Lasersystem 10 bezeichnet wird, umfasst eine Laserstrahl quelle 11 , eine erste Strahlformungsoptik 12 mit einer ersten optischen Achse 13, einen Ke gelspiegel 14 mit einer Kegelachse 15 und eine zweite Strahlformungsoptik 16 mit einer zweiten optischen Achse 17. Die erste Strahlformungsoptik 12 ist als Kollimationsoptik und die zweite Strahlformungsoptik 16 als Beugungsgitter ausgebildet. Die Komponenten des ersten Lasersystems 10 sind in der Reihenfolge Laserstrahlquelle 11 , zweite Strahlfor mungsoptik 16, erste Strahlformungsoptik 12 und Kegelspiegel 14 angeordnet. Dabei sind die erste optische Achse 13 der ersten Strahlformungsoptik 12, die zweite optische Achse 17 der zweiten Strahlformungsoptik 16 und die Kegelachse 15 des Kegelspiegels 14 koaxial zu einander angeordnet.
Die Laserstrahlquelle 11 kann als Halbleiterlaser mit einer Wellenlänge im sichtbaren Spekt rum ausgebildet sein, beispielsweise als roter Halbleiterlaser mit einer Wellenlänge von 635 nm oder als grüner Halbleiterlaser mit einer Wellenlänge zwischen 510 und 555 nm. Die Ei genschaften der weiteren optischen Komponenten 12, 14, 16 des ersten Lasersystems 10 sind an die Wellenlänge der Laserstrahlquelle 11 angepasst.
Hinter der Laserstrahlquelle 11 ist die als Beugungsgitter ausgebildete zweite Strahlfor mungsoptik 16 angeordnet, an der eine Strahlformung erfolgt. Die zweite Strahlformungsop tik 16 kann als Beugungsgitter mit konzentrischen Beugungsstrukturen ausgebildet sein. Die Eigenschaften des Beugungsgitters 16 werden an die Wellenlänge der Laserstrahlquelle 11 angepasst; mittels der Parameter "Gitterform", "Gitterbreite" und "Gitterhöhe" des Beugungs gitters kann der Laserstrahl umgeformt werden. Als zweite optische Achse 17 des Beu gungsgitters 16 ist eine Gerade definiert, die durch das Zentrum der konzentrischen Beu gungsstrukturen verläuft und senkrecht auf der Oberfläche des Beugungsgitters 16 steht. Hinter dem Beugungsgitter 16 ist die als Kollimationsoptik ausgebildete erste Strahlfor mungsoptik 12 angeordnet, an der eine Strahlformung erfolgt. Die Kollimationsoptik 12 weist eine plane Eintrittsfläche 18 und eine gekrümmte Austrittsfläche 19 auf. Alternativ kann die Eintrittsfläche 18 als gekrümmte Fläche und die Austrittsfläche 19 als plane Fläche ausgebil det sein oder die Ein- und Austrittsflächen 18, 19 sind als gekrümmte Flächen ausgebildet. Als erste optische Achse 13 der Kollimationsoptik 12 ist eine Gerade definiert, die durch den Krümmungsmittelpunkt der gekrümmten Fläche verläuft und senkrecht auf der planen Fläche steht oder bei zwei gekrümmten Flächen durch die Krümmungsmittelpunkte der gekrümmten Flächen verläuft.
Jede Strahlformungsoptik weist eine optische Achse auf, deren Ausrichtung von der lichtbre chenden Eintrittsfläche und der lichtbrechenden Austrittsfläche abhängt. Bei einer Strahlfor mungsoptik mit einer gekrümmten ersten Fläche und einer gekrümmten zweiten Fläche ist die optische Achse definiert als Gerade, die durch den ersten Krümmungsmittelpunkt der ersten Fläche und durch den zweiten Krümmungsmittelpunkt der zweiten Fläche verläuft. Bei einer Strahlformungsoptik mit einer gekrümmten Fläche und einer planen Fläche ist die opti sche Achse definiert als Gerade, die durch den Krümmungsmittelpunkt der gekrümmten Flä che und senkrecht zur planen Fläche verläuft.
Hinter der Kollimationsoptik 12 ist der Kegelspiegel 14 angeordnet. Der Kegelspiegel 14 ist als Abschnitt eines geraden Kegels ausgebildet. Ein Kegel ist von einer Grundfläche und ei ner Mantelfläche begrenzt, wobei die Grundfläche bei einem geraden Kegel senkrecht zur Kegelachse angeordnet ist. Die Oberfläche des Kegelspiegels 14 umfasst eine kreisförmige Grundfläche 21 , eine Mantelfläche 22 und eine Kegelspitze 23, wobei die Kegelachse 15 senkrecht zur Grundfläche 21 angeordnet ist und durch die Kegelspitze 23 verläuft. Die Man telfläche 22 ist für die Wellenlänge der Laserstrahlquelle 11 als reflektierende Mantelfläche ausgebildet und ein auf die Mantelfläche 22 auftreffender Laserstrahl wird an der Mantelflä che 22 überwiegend reflektiert. Der Reflexionsgrad der Mantelfläche 22 hängt unter anderem vom Einfallswinkel und der Polarisation eines auftreffenden Laserstrahls sowie vom Bre chungsindex des Kegelspiegels 15 ab.
Die Laserstrahlquelle 11 erzeugt einen divergenten Laserstrahl 25, der entlang einer Aus breitungsrichtung 26 ausgesandt wird und auf das Beugungsgitter 16 gerichtet ist. Ohne ein zusätzliches optisches Element in der Laserstrahlquelle 11 ist der Laserstrahl 25 divergent. Als optische Achse 27 des Laserstrahls 25 ist die Symmetrieachse der Strahlverteilung defi niert. Der Laserstrahl 25 weist eine Strahlverteilung in Form einer Gauß-Verteilung, einer Lo- rentz-Verteilung oder einer Bessel-Verteilung auf. Diese Strahlverteilungen weisen keinen abrupten Sprung der Intensität auf und unterstützen die Erzeugung einer scharf begrenzten linienförmigen Lasermarkierung auf einer Projektionsfläche. Der divergente Laserstrahl 25 trifft auf das Beugungsgitter 16, das den Laserstrahl 25 in ei nen divergenten Ringstrahl 28 mit einem Intensitätsminimum in der Strahlmitte umformt. Um einen solchen Ringstrahl 28 mit einem Intensitätsminimum in der Strahlmitte zu erzeugen, kann das Beugungsgitter 16 so ausgelegt werden, dass die nullte Beugungsordnung des La serstrahls und die höheren geraden Beugungsordnungen unterdrückt werden. Alternativ kann das Beugungsgitter 16 so ausgelegt werden, dass die erste Beugungsordnung des La serstrahls verstärkt wird und die sonstigen Beugungsordnungen unterdrückt werden.
Der divergente Ringstrahl 28 trifft auf die Kollimationsoptik 12, die den divergenten Ring strahl 28 in einen kollimierten Ringstrahl 29 umformt, der auf den Kegelspiegel 14 gerichtet ist. Der kollimierte Ringstrahl 29 trifft auf die Mantelfläche 22 des Kegelspiegels 14. Der kolli- mierte Ringstrahl 29 wird an der Mantelfläche 22 des Kegelspiegels 14 umgelenkt und der Kegelspiegel 14 erzeugt einen Laserstrahl 31, der sich in einer Ausbreitungsebene 32 aus breitet und auf einer Projektionsfläche 33 eine linienförmige Lasermarkierung 34 mit einem Öffnungswinkel von 360° erzeugt.
Im Ausführungsbeispiel sind die optische Achse 27 des Laserstrahls 25, die zweite optische Achse 17 der zweiten Strahlformungsoptik 16, die erste optische Achse 13 der ersten Strahl formungsoptik 12 und die Kegelachse 15 des Kegelspiegels 14 koaxial zueinander angeord net. Durch die koaxiale Anordnung der Komponenten des ersten Lasersystems 10 liegt das Intensitätsminimum des Ringstrahls 28 auf der Kegelachse 15 und Beugungseffekte an der Kegelspitze 23 des Kegelspiegels 14 sind reduziert.
Damit der auftreffende Laserstrahl möglichst vollständig an der Mantelfläche 22 des Kegel spiegels 14 reflektiert wird, sollte der Einfallswinkel des Laserstrahls die Bedingung der To- talreflektion erfüllen. Der reflektierte Anteil kann alternativ oder zusätzlich dadurch erhöht werden, dass die Mantelfläche 22 mit einer hochreflektierenden Beschichtung versehen wird. Je höher der reflektierte Anteil des Laserstrahls ist, umso größer ist die Intensität und umso besser ist die Sichtbarkeit der linienförmigen Lasermarkierung 34 auf der Projektionsfläche 33.
Im Ausführungsbeispiel der FIG. 1 ist die Kollimationsoptik 12 hinter dem Beugungsgitter 16 angeordnet. Alternativ kann die Kollimationsoptik 12 auch vor dem Beugungsgitter 16 ange ordnet sein. Die Anordnung der Kollimationsoptik 12 hinter dem Beugungsgitter 16 hat den Vorteil, dass eine nicht senkrecht zur Kegelachse 15 verlaufende Ausbreitungsebene 32, in der der Laserstrahl 31 nach dem Kegelspiegel 14 verläuft, mithilfe der Kollimationsoptik 12 korrigiert werden kann. Die Ausrichtung der Ausbreitungsebene 32 ist durch den Austritts winkel des Laserstrahls 31 festgelegt, der vom Eintrittswinkel des kollimierten Ringstrahls 29 auf die Mantelfläche 22 des Kegelspiegels 14 abhängt. Der Eintrittswinkel des Ringstrahls 29 kann durch die Position der Kollimationsoptik 12 verändert werden. Um die Position zu ver ändern, ist die Kollimationsoptik 12 parallel zur ersten optischen Achse 13 verstellbar ausge bildet.
FIG. 2 zeigt eine zweite Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Lasersystems 40 zur Erzeugung einer linienförmigen Lasermarkierung auf einer Projektionsfläche. Das Lasersys tem 40 der FIG. 2, das im Folgenden als zweites Lasersystem 40 bezeichnet wird, unter scheidet sich vom ersten Lasersystem 10 der FIG. 1 durch eine dritte Strahlformungsoptik 41 mit einer dritten optischen Achse 42, wobei die dritte Strahlformungsoptik 41 im Ausfüh rungsbeispiel als Fokussieroptik ausgebildet ist.
Das zweite Lasersystem 40 umfasst die Laserstrahlquelle 11, die erste Strahlformungsoptik 12 mit der ersten optischen Achse 13, den Kegelspiegel 14 mit der Kegelachse 15, die zweite Strahlformungsoptik 16 mit der zweiten optischen Achse 17 und die dritte Strahlfor mungsoptik 41 mit der dritten optischen Achse 42. Die Komponenten des zweiten Lasersys tems 40 sind in der Reihenfolge Laserstrahlquelle 11, dritte Strahlformungsoptik 41, zweite Strahlformungsoptik 16, erste Strahlformungsoptik 12 und Kegelspiegel 14 angeordnet. Da bei sind die erste optische Achse 13 der ersten Strahlformungsoptik 12, die zweite optische Achse 17 der zweiten Strahlformungsoptik 16 und die Kegelachse 15 des Kegelspiegels 14 koaxial zueinander angeordnet.
Die Laserstrahlquelle 11 erzeugt den divergenten Laserstrahl 25, der entlang der Ausbrei tungsrichtung 26 ausgesandt wird und auf die Fokussieroptik 41 gerichtet ist. Der divergente Laserstrahl 25 trifft auf die Fokussieroptik 41, die einen fokussierten Laserstrahl 43 mit einer Fokuslage 44 erzeugt. Der fokussierte Laserstrahl 43 trifft auf das Beugungsgitter 16, das den Laserstrahl 43 in einen Ringstrahl 45 mit einem Intensitätsminimum in der Strahlmitte umformt, wobei die Strahlmitte der optischen Achse 46 des Ringstrahls 45 entspricht. Der Ringstrahl 45 trifft auf die Kollimationsoptik 12, die den Ringstrahl 45 in einen kollimierten Ringstrahl 47 mit einer optischen Achse 48 umformt, der auf den Kegelspiegel 14 gerichtet ist. Der kollimierte Ringstrahl 47 wird an der Mantelfläche 22 des Kegelspiegels 14 umge lenkt und der Kegelspiegel 14 erzeugt einen Laserstrahl 51, der sich in einer Ausbreitungs ebene 52 ausbreitet und auf einer Projektionsfläche 53 eine linienförmige Lasermarkierung 54 mit einem Öffnungswinkel von 360° erzeugt.
Die Fokussieroptik 41 ist parallel zur dritten optischen Achse 42 verstellbar ausgebildet. Eine Fokussieroptik 41, die parallel zur dritten optischen Achse 42 verstellbar ist, hat den Vorteil, dass der Ausfallswinkel des Ringstrahls 47 und die Ausrichtung der Ausbreitungsebene 52, in der der Laserstrahl nach dem Kegelspiegel 14 verläuft, verändert werden können. Ziel ist es, mit dem Kegelspiegel 14 eine Ausbreitungsebene 52 zu erzeugen, die senkrecht zur Ke gelachse 15 verläuft. Die Ausrichtung der Ausbreitungsebene 52 ist durch den Ausfallswinkel des Laserstrahls festgelegt, der vom Einfallswinkel des Ringstrahls 47 abhängt.
FIG. 3 zeigt eine dritte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Lasersystems 60 zur Er zeugung einer linienförmigen Lasermarkierung auf einer Projektionsfläche. Das Lasersystem 60, das im Folgenden als drittes Lasersystem 60 bezeichnet wird, umfasst eine Laserstrahl quelle 61 , eine erste Strahlformungsoptik 62 mit einer ersten optischen Achse 63, einen Ke gelspiegel 64 mit einer Kegelachse 65, und eine zweite Strahlformungsoptik 66 mit einer zweiten optischen Achse 67. Die erste Strahlformungsoptik 62 ist als Kollimationsoptik und die zweite Strahlformungsoptik 66 als Beugungsgitter ausgebildet. Die Komponenten des dritten Lasersystems 60 sind in der Reihenfolge Laserstrahlquelle 61 , zweite Strahlfor mungsoptik 66, erste Strahlformungsoptik 62 und Kegelspiegel 64 angeordnet. Dabei sind die erste optische Achse 63 der ersten Strahlformungsoptik 62, die zweite optische Achse 67 der zweiten Strahlformungsoptik 66 und die Kegelachse 65 des Kegelspiegels 64 koaxial zu einander angeordnet.
Die Kollimationsoptik 62 und der Kegelspiegel 64 sind in einen gemeinsamen Grundkörper 68 integriert, der in Form eines geraden Zylinders ausgebildet ist. Ein Zylinder ist von zwei parallelen, ebenen Flächen, die als Grundfläche und Deckfläche bezeichnet werden, und ei ner Mantelfläche begrenzt; bei einem geraden Zylinder sind die Grund- und Deckfläche senkrecht zu einer Zylinderachse angeordnet. Die Oberfläche des Grundkörpers 68 umfasst eine Grundfläche 71, eine Deckfläche 72, die parallel zur Grundfläche 71 angeordnet ist, und eine Mantelfläche 73, die die Grund- und Deckfläche 71, 72 verbindet; die Grund- und Deck fläche 71 , 72 verlaufen senkrecht zu einer Zylinderachse 74 des Grundkörpers 68.
Die Grundfläche 71, die Deckfläche 72 und die Mantelfläche 73 sind als Transmissionsflä chen für die Wellenlänge der Laserstrahlquelle 61 ausgebildet. Der Transmissionsgrad einer Transmissionsfläche hängt unter anderem vom Einfallswinkel und der Polarisation des La serstrahls sowie den Brechungsindices der Materialien ab. Der Transmissionsgrad kann dadurch erhöht werden, dass die Transmissionsfläche mit einer Beschichtung versehen wird. Je höher der transmittierte Anteil des Laserstrahls ist, umso größer ist die Intensität und umso besser ist die Sichtbarkeit des Laserstrahls auf einer Projektionsfläche.
Die Kollimationsoptik 62 ist mit der Grundfläche 71 des Grundkörpers 68 verbunden und der Kegelspiegel 64 ist als kegelförmiger Ausschnitt in die Deckfläche 72 des Grundkörpers 68 integriert. Der Grundkörper 68 mit der verbundenen Kollimationsoptik 62 und dem integrier ten Kegelspiegel 64 kann monolithisch aus einem Material hergestellt werden. Als Materia- lien für den Grundkörper 68 eignen sich beispielsweise Glas und Kunststoffe. Die Kollima tionsoptik 62 ist im Ausführungsbeispiel als asphärisch gekrümmte Linse ausgebildet; die as phärische Krümmung der Kollimationsoptik 62 kann bei Glas durch Diamantdrehen, Replika, Schleifen und Polieren oder durch Pressen bei hohen Temperaturen aus einem Glaspress ling und bei Kunststoff durch Spritzgießen oder Spritzprägen hergestellt werden.
Die Oberfläche des kegelförmigen Ausschnittes umfasst eine kreisförmige Grundfläche 76, die senkrecht zur Kegelachse 65 angeordnet ist, eine an die Grundfläche 76 angrenzende Mantelfläche 77 und eine Kegelspitze 78. Die Grundfläche 76 ist auf der Deckfläche 72 des Grundkörpers 68 angeordnet und die Kegelachse 65 verläuft kollinear zur Zylinderachse 74, so dass die Kegelspitze 78 auf der Zylinderachse 74 liegt.
Die Mantelfläche 77 des kegelförmigen Ausschnittes 75 ist als Reflexionsfläche für die Wel lenlänge der Laserstrahlquelle 61 ausgebildet. Der Reflexionsgrad der Mantelfläche 77 hängt unter anderem vom Einfallswinkel und der Polarisation des Laserstrahls sowie vom Bre chungsindex des Grundkörpers 68 ab. Damit der einfallende Laserstrahl möglichst vollstän dig an der Mantelfläche 77 reflektiert wird, sollte der Einfallswinkel die Bedingung der Total- reflektion erfüllen. Der reflektierte Anteil kann alternativ oder zusätzlich dadurch erhöht wer den, dass die Mantelfläche 77 mit einer hochreflektierenden Beschichtung versehen wird. Je höher der reflektierte Anteil des Laserstrahls ist, umso größer ist die Intensität und umso besser ist die Sichtbarkeit der linienförmigen Lasermarkierung auf der Projektionsfläche.
Die Kollimationsoptik 62 ist in die Grundfläche 71 des Grundkörpers 68 integriert. Die Kolli mationsoptik 62 weist eine gekrümmte Eintrittsfläche 81 und eine plane Austrittsfläche 82 auf. Als erste optische Achse 63 der Kollimationsoptik 62 ist eine Gerade definiert, die durch den Krümmungsmittelpunkt der gekrümmten Fläche verläuft und senkrecht auf der planen Fläche steht.
Die Laserstrahlquelle 61 erzeugt einen divergenten Laserstrahl 83, der sich entlang einer Ausbreitungsrichtung 84 ausbreitet und auf das Beugungsgitter 66 gerichtet ist. Als optische Achse 85 des Laserstrahls ist die Symmetrieachse der Strahlverteilung definiert. Der Laser strahl 83 weist eine Strahlverteilung in Form einer Gauß-Verteilung, einer Lorentz-Verteilung oder einer Bessel-Verteilung auf. Diese Strahlverteilungen weisen keinen abrupten Sprung der Intensität auf und unterstützen die Erzeugung einer scharf begrenzten linienförmigen La sermarkierung auf einer Projektionsfläche.
Der divergente Laserstrahl 83 trifft auf das Beugungsgitter 66, das den Laserstrahl 83 in ei nen Ringstrahl 86 mit einem Intensitätsminimum in der Strahlmitte umformt, wobei die Strahl mitte der optischen Achse 87 des Ringstrahls 86 entspricht. Der divergente Ringstrahl 86 propagiert entlang der Ausbreitungsrichtung 84 und trifft auf die Kollimationsoptik 62. Die Kollimationsoptik 62 formt den divergenten Ringstrahl 86 in einen kollimierten Ringstrahl 88 mit einer optischen Achse 89 um, der auf den Kegelspiegel 64 gerichtet ist. Der kollimierte Ringstrahl 88 wird an der Mantelfläche 77 des Kegelspiegels 64 umgelenkt und der Kegel spiegel 64 erzeugt einen Laserstrahl 91, der sich in einer Ausbreitungsebene 92 ausbreitet. Der Laserstrahl 91 trifft auf die Mantelfläche 77 des Grundkörpers 68 und verlässt den Grundkörper 68. Der Laserstrahl 91 trifft auf eine Projektionsfläche 93 und erzeugt eine li nienförmige Lasermarkierung 94 mit einem Öffnungswinkel von 360°.
FIG. 4 zeigt eine vierte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Lasersystems 100 zur Erzeugung einer linienförmigen Lasermarkierung auf einer Projektionsfläche. Das Lasersys tem 100 der FIG. 4, das im Folgenden als viertes Lasersystem 100 bezeichnet wird, unter scheidet sich vom dritten Lasersystem 60 der FIG. 3 durch eine dritte Strahlformungsoptik 101 mit einer dritten optischen Achse 102, wobei die dritte Strahlformungsoptik 101 im Aus führungsbeispiel als Fokussieroptik ausgebildet ist.
Das vierte Lasersystem 100 umfasst die Laserstrahlquelle 61, die erste Strahlformungsoptik 62 mit der ersten optischen Achse 63, den Kegelspiegel 64 mit der Kegelachse 65, die zweite Strahlformungsoptik 66 mit der zweiten optischen Achse 67 und die dritte Strahlfor mungsoptik 101 mit der dritten optischen Achse 102. Die Komponenten des vierten Laser systems 100 sind in der Reihenfolge Laserstrahlquelle 61, dritte Strahlformungsoptik 101, zweite Strahlformungsoptik 66, erste Strahlformungsoptik 62 und Kegelspiegel 64 angeord net. Dabei sind die erste optische Achse 63 der ersten Strahlformungsoptik 62, die zweite optische Achse 67 der zweiten Strahlformungsoptik 66 und die dritte optische Achse 102 der dritten Strahlformungsoptik 101 koaxial zueinander angeordnet.
Die Laserstrahlquelle 61 erzeugt den divergenten Laserstrahl 83, der entlang der Ausbrei tungsrichtung 84 ausgesandt wird und auf die Fokussieroptik 101 gerichtet ist. Der diver gente Laserstrahl 83 trifft auf die Fokussieroptik 101 , die einen fokussierten Laserstrahl 103 mit einer Fokuslage 104 erzeugt. Der fokussierte Laserstrahl 103 trifft auf das Beugungsgit ter 66, das den Laserstrahl in einen Ringstrahl 105 mit einem Intensitätsminimum in der Strahlmitte umformt, wobei die Strahlmitte der optischen Achse 106 des Ringstrahls 105 ent spricht. Der divergente Ringstrahl 105 trifft auf die Kollimationsoptik 62, die den divergenten Ringstrahl 105 in einen kollimierten Ringstrahl 107 mit einer optischen Achse 108 umformt, der auf den Kegelspiegel 64 gerichtet ist. Der kollimierte Ringstrahl 107 wird an der Mantel fläche 77 des Kegelspiegels 64 umgelenkt und der Kegelspiegel 64 erzeugt einen Laser strahl 111, der sich in einer Ausbreitungsebene 112 ausbreitet. Der Laserstrahl 111 trifft auf die Mantelfläche 77 des Grundkörpers 68 und verlässt den Grundkörper 68. Der Laserstrahl 111 trifft auf eine Projektionsfläche 113 und erzeugt eine linienförmige Lasermarkierung 114 mit einem Öffnungswinkel von 360°.
Die Fokussieroptik 101 ist parallel zur dritten optischen Achse 102 verstellbar ausgebildet. Eine Fokussieroptik 101, die parallel zur dritten optischen Achse 102 verstellbar ist, hat den Vorteil, dass der Ausfallswinkel des Ringstrahls 107 und die Ausrichtung der Ausbreitungs ebene 112, in der der Laserstrahl nach dem Kegelspiegel 64 verläuft, verändert werden kön nen. Ziel ist es, mit dem Kegelspiegel 64 eine Ausbreitungsebene 112 zu erzeugen, die senkrecht zur Kegelachse 65 verläuft. Die Ausrichtung der Ausbreitungsebene 112 ist durch den Ausfallswinkel des Laserstrahls festgelegt, der vom Einfallswinkel des Ringstrahls 107 abhängt.
FIGN. 5A, B zeigen ein Beugungsgitter 126, welches das Beugungsgitter 16 des ersten La sersystems 10 der FIG. 1 und/oder das Beugungsgitter 66 des dritten Lasersystems 60 der FIG. 3 ersetzen kann. Dabei zeigt FIG. 5A das Beugungsgitter 126 in einer Draufsicht und FIG. 5B zeigt einen Querschnitt.
Die Aufgabe des Beugungsgitters 126 besteht darin, den Laserstrahl, der von der Laser strahlquelle 11, 61 ausgesandt wird, in einen Ringstrahl mit einem Intensitätsminimum in der Strahlmitte umzuformen. Der Ringstrahl trifft anschließend auf einen Kegelspiegel, der den Ringstrahl umlenkt und in einen Laserstrahl umformt, der sich in einer Ausbreitungsebene ausbreitet. Das Intensitätsminimum des Ringstrahls bietet die Möglichkeit, Beugungseffekte an der Kegelspitze des Kegelspiegels zu reduzieren. Dazu sollte der Ringstrahl so ausge richtet werden, dass das Intensitätsminimum des Ringstrahls mit der Kegelspitze des Kegel spiegels zusammenfällt.
Das Beugungsgitter 126 weist konzentrische Beugungsstrukturen auf. Die Eigenschaften des Beugungsgitters 126 werden mittels der Parameter "Gitterform", "Gitterbreite" und "Gitter höhe" an die Wellenlänge der Laserstrahlquelle 11, 61 und den Strahldurchmesser des La serstrahls angepasst.

Claims

Patentansprüche
1. Lasersystem (10; 40; 60; 100) zur Erzeugung einer linienförmigen Lasermarkierung (34; 54; 94; 114) auf einer Projektionsfläche (33; 53; 93; 113), aufweisend:
■ eine Laserstrahlquelle (11; 61), die einen Laserstrahl (25; 83) erzeugt und entlang ei ner Ausbreitungsrichtung (26; 84) aussendet,
■ eine als Kollimationsoptik ausgebildete erste Strahlformungsoptik (12; 62) mit einer ersten optischen Achse (13; 63) und
■ einen Kegelspiegel (14; 64), der als gerader Kegel mit einer Kegelachse (15; 65) und einer reflektierenden Mantelfläche (22; 77) ausgebildet ist, wobei der Kegelspiegel (14; 64) im Strahlengang des Laserstrahls hinter der Kollimationsoptik (12; 62) ange ordnet ist und die Kegelachse (15; 65) parallel zur ersten optischen Achse (13; 63) ausgerichtet ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Lasersystem (10; 40; 60; 100) eine zweite Strahlfor mungsoptik (16; 66) mit einer zweiten optischen Achse (17; 67) aufweist, wobei die zweite Strahlformungsoptik (16; 66) im Strahlengang des Laserstrahls vor dem Kegel spiegel (14; 64) angeordnet ist und den Laserstrahl in einen Ringstrahl (28; 45; 86; 105) mit einem Intensitätsminimum in der Strahlmitte umformt.
2. Lasersystem nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die zweite optische Achse (17; 67) der zweiten Strahlformungsoptik (16; 66) koaxial zur Kegelachse (15; 65) des Kegelspiegels (14; 64) angeordnet ist.
3. Lasersystem nach einem der Ansprüche 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Strahlformungsoptik (16; 66) als Beugungsgitter ausgebildet ist.
4. Lasersystem nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Strahlformungsoptik (16; 66) im Strahlengang des Laserstrahls zwischen der La serstrahlquelle (11; 61) und der ersten Strahlformungsoptik (12; 62) angeordnet ist.
5. Lasersystem nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Strahlfor mungsoptik (12) parallel zur ersten optischen Achse (13) verstellbar ausgebildet ist.
6. Lasersystem nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Strahlfor mungsoptik (16; 66) parallel zur zweiten optischen Achse (17; 67) verstellbar ausgebildet ist.
7. Lasersystem nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Strahlfor mungsoptik (12) parallel zur ersten optischen Achse (13) und die zweite Strahlfor mungsoptik (16; 66) parallel zur zweiten optischen Achse (17; 67) verstellbar ausgebildet ist.
8. Lasersystem nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das La sersystem (40; 100) eine als Fokussieroptik ausgebildete dritte Strahlformungsoptik (41; 101) mit einer dritten optischen Achse (42; 102) aufweist.
9. Lasersystem nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Fokussieroptik (41; 101) im Strahlengang des Laserstrahls vor der zweiten Strahlformungsoptik (16; 66) an- geordnet ist.
10. Lasersystem nach einem der Ansprüche 8 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Fo kussieroptik (41; 101) parallel zur dritten optischen Achse (42; 102) verstellbar ist.
11. Lasersystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Laserstrahl (25; 83), den die Laserstrahlquelle (11; 61) erzeugt, eine Strahlverteilung in Form einer Gauß-Ver- teilung, einer Lorentz-Verteilung oder einer Bessel-Verteilung aufweist.
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