ES2253187T3 - Acoplamiento para ajustar la configuracion del haz de un puntero de laser. - Google Patents

Abstract

Instrumento dotado de unos medios para generar un haz de láser primario emitido a partir del mismo a lo largo de una trayectoria hacia una diana, y dotado de un acoplamiento (6A), comprendiendo dicho acoplamiento: (i) una estructura de cuerpo (10, 11) montada en el instrumento, (ii) un cursor (7; 14) soportado por dicha estructura de cuerpo, siendo susceptible dicho cursor de desplazarse con respecto a dicha estructura de cuerpo en una pluralidad de posiciones de control en relación con la trayectoria de dicho haz primario, estando dotado dicho cursor de unos medios modificadores de haces de láser (9, 8; 16) que pueden estar presentes respectivamente en dicha trayectoria según la posición del cursor con respecto a dicha trayectoria, incluyendo dichas posiciones de control una primera posición en la que el cursor es atravesado por el haz primario, y una segunda posición en la que el haz primario es dividido en una pluralidad de haces secundarios mediante los respectivos medios modificadoresde haces de láser, y en el que están previstos unos medios (8) para atenuar la potencia del haz primario cuando el cursor se encuentra en la primera posición.

Description

Acoplamiento para ajustar la configuración del haz de un puntero de láser.

Campo de la invención

La presente invención se refiere, en general, a la proyección de haces de láser para la orientación direccional de unos aparatos tales como los instrumentos de radiómetro, que se pueden utilizar para determinar la temperatura de una superficie mediante unas técnicas de medición de infrarrojos y, más particularmente, a los aparatos de este tipo que utilizan un dispositivo de observación por láser dispuesto para proyectar uno o más haces de láser de observación sobre una diana para identificar en la superficie de la diana una zona de energía del mismo, cuya temperatura se tiene que medir.

Cuando se utilizan los aparatos de este tipo para la proyección de haces de láser, resulta conveniente poder cambiar fácilmente el número y/o la configuración de los haces emitidos mediante el proyector de haces de láser.

A título de ejemplo, en un primer caso puede resultar deseable disponer de un haz individual axial y que genera un punto individual central iluminado en la zona diana a investigar. En un segundo caso, puede resultar deseable disponer de una pluralidad de haces de láser que generan unos puntos iluminados, por ejemplo, en la periferia de una zona diana de una superficie a investigar. Se prevé convenientemente la producción seleccionada de un punto individual, mediante un haz de láser individual, y de una pluralidad de puntos mediante una pluralidad de haces de láser, proporcionando un divisor de haces que, por ejemplo, puede consistir en un lente o una rejilla de difracción, que se puede poner en y retirar de funcionamiento con respecto a un haz de láser individual producido por el generador de haces. Cuando se utiliza el divisor de haces para dividir un haz de láser individual en una pluralidad de haces, de forma correspondiente se produce una reducción proporcional en la potencia de cada uno de la pluralidad de haces, en comparación con la potencia del haz central individual. Según el grado de subdivisión del haz individual, la potencia de cada uno de la pluralidad de haces puede resultar demasiado baja para el uso práctico. Es decir, la iluminación que proporciona cada uno de los haces en la superficie de la diana puede ser demasiado débil para ver claramente, sobre todo en luz de ambiente brillante, o a una distancia relativamente larga, lo que puede resultar esencial para investigar una superficie diana que tiene una temperatura muy elevada.

No se puede superar dicho factor del cambio de intensidad, tal como el que se produce entre el haz individual y la pluralidad de haces, simplemente aumentando de forma proporcional la potencia del haz individual cuando éste se tiene que subdividir, porque existen unas restricciones prácticas y legales en cuanto al uso de los haces de láser debido al eventual peligro ante el usuario, por ejemplo, la vista dañada. Un requisito actualmente en vigor para un Diodo de Láser de Clase IIIA consiste en que la salida máxima sea menos de 5 milivatios.

En la práctica, es conocido en la técnica utilizar unos instrumentos portátiles, tales como unos radiómetros, que comprenden un generador de haces de láser para dirigir un haz o unos haces a una zona diana, y un dispositivo termosensible para medir la radiación que emite la zona diana de una superficie calentada. A menos que se permita cambiar la potencia del haz de láser, existe siempre una limitación de ("a") la cantidad de haces que se pueden obtener útilmente de la división de un haz individual, y (b) la eficacia del instrumento, que se utiliza con una diana distante, debido a la potencia de iluminación resultante relativamente reducida de cada uno de los haces que se dividen del haz individual original.

Objetivo de la invención

Un objetivo de la invención consiste en mejorar los instrumentos de proyección de haces de láser, permitiendo proyectar un haz individual, por ejemplo, axial, y dividir dicho haz individual en una pluralidad de haces, de tal modo que la potencia relativa del haz individual y de la pluralidad de haces, se pueda variar de modo que se puede aumentar la potencia de los haces múltiples al tiempo que se mantiene comprendida entre los límites permisibles.

Sumario de la invención

Según la presente invención, se proporciona un instrumento para la generación de un haz de láser primario, según se define en la reivindicación 1.

En una forma de realización de la invención, en un instrumento proyector de haces de láser, la potencia de un haz individual primario es variable en su fase de generación de tal modo que se atenúa su potencia hasta un nivel permisible mientras se utiliza dicho haz individual, y se aumenta cuando se producen una pluralidad de haces secundarios, para mejorar la utilidad del instrumento a una distancia de la diana, a la vez, no obstante, que se mantiene la potencia de los haces plurales a un nivel permisible.

En otra forma de realización de la invención, en un instrumento de proyección de haces de láser, inicialmente la potencia del haz individual se hace substancialmente más elevada de lo que sería segura en caso de utilizarse sólo dicho haz para que, cuando se subdivide en una pluralidad de haces, cada uno de una pluralidad de haces pueda presentar una potencia mejorada útilmente, y con lo que la potencia del haz individual se reduce mediante la atenuación, cuando se utiliza como haz individual, para estar comprendida entre unos límites permisibles.

Breve descripción de los dibujos

A continuación se describirán unas formas de realización preferidas de la invención haciendo referencia a los dibujos adjuntos, en los que:

la Figura 1 representa una vista en alzado lateral de un instrumento de radiómetro tipo pistola, ilustrado en su condición de funcionamiento en la que se produce un haz de láser individual axial;

la Figura 2 representa un vista en alzado lateral del instrumento de radiómetro ilustrado en su condición de funcionamiento en la que el haz de láser individual ha sido dividido en una pluralidad de haces;

la Figura 3 representa una vista en alzado lateral del radiómetro ilustrado con un acoplamiento desmontable en su extremo anterior que sirve para producir opcionalmente unos haces múltiples mediante un dispositivo normalmente de haz individual;

la Figura 4 representa una vista en alzado, a escala ampliada, de una primera forma de acoplamiento para el radiómetro; y

la Figura 5 representa una vista en alzado, a escala ampliada, de una segunda forma de acoplamiento para el radiómetro.

Descripción de las formas de realización preferidas

Haciendo referencia a la Figura 1 de los dibujos, se ilustra un instrumento de radiómetro 1 dotado de unos medios para generar un haz de láser que producen un haz de láser individual axial 2 dirigido hacia una diana 3 y que produce sobre dicha diana un punto iluminado 4.

Haciendo referencia a la Figura 2 de los dibujos, se ilustra el mismo instrumento de radiómetro en una operación alternativa en la que genera una pluralidad de haces 2A que producen sobre la diana una pluralidad de puntos 4A dispuestos en un círculo para definir una zona 5.

Haciendo referencia a la Figura 3 de los dibujos, se ilustra otra forma de realización 6 del instrumento de radiómetro que comprende en su extremo anterior un acoplamiento desmontable 6A y ajustable de la manera descrita a continuación haciendo referencia a las Figuras 4 y 5, para producir de forma selectiva un haz de láser individual axial y una pluralidad de haces de láser distanciados para definir una zona de una diana.

Haciendo referencia a la Figura 4 de los dibujos, el acoplamiento en una forma de realización preferida del modo más conocido, consiste en un cursor 7 que presenta una primera abertura 8 que contiene un dispositivo atenuador, y una segunda abertura 9 que contiene una lente divisora de haces. Cuando el cursor se encuentra en su posición más baja, en la parte anterior del instrumento, el atenuador dispuesto en la abertura 8 se presenta delante de la fuente del haz de láser y reduce la potencia del haz de láser individual axial que se emite. Cuando el cursor se encuentra en su posición más arriba, el divisor de haces dispuesto en la abertura 9 se presenta delante de la fuente del haz de láser, y se produce una pluralidad de haces (2A en la Figura 2). Con el fin de retener el cursor en su posición en el instrumento, se prevé una guía deslizante 10, destinada a ser montada en el instrumento de radiómetro, estando dotada dicha guía de unos brazos laterales rebajados 11, 11 en los que el cursor puede moverse verticalmente, y de unos topes superior e inferior 12 y 13 que delimitan el movimiento ascendente y descendente del cursor.

Haciendo referencia a las figuras de los dibujos, un cursor 14 destinado a ser montado en la parte anterior del instrumento, presenta una abertura sencilla 15 en su parte superior, y una lente divisora de haces 16 en su parte inferior. El cursor 14 puede desplazarse verticalmente dentro de unos límites, en una guía deslizante, similar a la que se ha ilustrado en la Figura 4 destinada a ser montada en un instrumento de radiómetro. En un lado del cursor 14 está montada una oreja 17 dispuesto para cooperar con un brazo conmutador 18 del instrumento. El conmutador está comprendido en la circuitería de potencia del láser en el radiómetro 6 (véase la Figura 3) y en función de la posición levantada o bajada del brazo conmutador 18, según procede, el láser funciona a potencia completa o reducida. Cuando el cursor 14 se encuentra en la posición bajada, y la abertura sencilla 15 se presenta delante del generador de láser, la potencia del láser es a una escala reducida que resulta segura y permisible en el uso. Cuando el cursor 14 se encuentra en la posición levantada, y el divisor de haces se presenta delante del generador de láser del radiómetro 6, la potencia del láser se encuentra a escala aumentada de modo que cada uno de la pluralidad de haces producidos por el divisor puede presentar una potencia aumentada para conseguir una visibilidad aceptable sobre la diana.

El acoplamiento puede servir como un artículo "de adición" que se puede utilizar para mejorar unos radiómetros de láser existentes y los instrumentos similares en los que, de otra forma sería perjudicial una amplia diferenciación entre la potencia del haz individual y la de la pluralidad de haces. Algunos radiómetros existentes pueden comprender unos medios para variar el brillo del láser, pero la presente invención asegura que el brillo se mantendrá automáticamente a un nivel preferido, comprendido entre unos límites de seguridad.

En un aparato en el que a continuación se conmuta un haz individual de centrado para convertirlo en doce haces que definen una zona, el cambio de intensidad de cada haz que define la zona podría mejorarse por un factor de doce. Podría producirse un grado similar de reducción de intensidad de potencia cuando los haces que definen una zona se conmutan de nuevo para producir un haz individual de centrado. Por lo tanto, aunque la potencia que se utiliza en la diana para proporcionar los haces que definen la zona es quizá doce veces lo que se permite para un haz individual, no obstante no existe ningún riesgo de exposición a un factor de potencia más elevado. Otra manera en la que la potencia que se utiliza en cada uno de los haces, y particularmente en el número mayor de haces, puede variarse consiste en pulsar el láser para que presente unos periodos de "encenderse" y "apagarse", o de potencia media reducida y de potencia media elevada, alternativamente, con el resultado de que se puede utilizar un láser de mayor potencia en una unidad con una salida media de potencia óptica.

Cambiar la potencia que se utiliza según el factor respectivo, se consigue mediante otra forma de realización de la invención con unos medios atenuadores.

A título de ejemplo, un atenuador de este tipo, en una forma de realización, consiste en un elemento susceptible de ser desplazado, por ejemplo por deslizamiento o por torsión, por el operario o por un mecanismo controlado por el operario o establecido para funcionar automáticamente con el fin de presentar unas configuraciones diferentes tales como unos dibujos, unas zonas oscurecidas o no oscurecidas, o unas zonas con unos grados variados de atenuación, en la trayectoria del o de cada uno de los haces.

En otra forma de realización, el atenuador, tal como un iris ajustable, está dispuesto de modo que se varía el foco y el brillo de un dispositivo óptico a través del cual se hace, o se hacen, pasar el haz o los haces. En una forma de realización alternativa, el atenuador está acoplado a los medios modificadores de haz de modo que cuando se aumenta la cantidad de haces subsidiarios, que de otro modo reduciría proporcionalmente su potencia individual, se aumenta la potencia del haz principal o de los haces. Esto puede resultar en que la potencia de la salida original del haz principal o de los haces sea mayor que los límites de seguridad mencionados anteriormente, pero la salida visible del aparato en la diana puede permanecer todavía comprendida entre los límites de seguridad. En otra forma de realización, un atenuador de este tipo está comprendido, por ejemplo, en un elemento móvil tal como una torreta portaherramientas o cursor vinculado a un control del aparato cambiable manualmente, o que se activa automáticamente y se procesa en secuencial de forma sincronizada con el cambio secuencial del funcionamiento con haz individual al funcionamiento con haz múltiple. La luz de láser, en otra forma de realización, se hace pasar por un mecanismo obturador que es automático o manual.

En otras formas de realización de la invención, el atenuador consiste en un sistema divisor de haces que permite transmitir únicamente una parte de un haz, o alternativamente consiste en una disposición que reduce la potencia del haz tal como una pantalla parcialmente opaca, o un disco opaco centrado en el haz.

Una propiedad de la combinación del ojo y cerebro humano estriba en que se prevé la posibilidad de retener una imagen latente durante un periodo corto de tiempo, y como consecuencia de ello, por ejemplo, una iluminación que es pulsada para "encenderse" y "apagarse" sucesivamente con suficiente rapidez, como una película cinematográfica, ante el observador, puede parecer una iluminación constante. Esto permite, de acuerdo con otra forma de realización de la invención, utilizar un haz de orientación individual, o un grupo reducido de haces de orientación, y asimismo permite utilizar, de forma pulsada a una velocidad mayor que la memoria de la combinación de ojo y cerebro, una cantidad de haces que definen una zona, a la vez que, el observador, no obstante, tiene la impresión de una iluminación constante de la diana. En particular, cuando una pluralidad de haces separados están dispuestos alrededor de un círculo u otra figura que define una zona, de acuerdo con todavía otra forma de realización de la invención, se hacen desplazar paso por paso, o con un movimiento continuo, a lo largo de la figura que define la zona, por ejemplo, en el perímetro de la misma, mientras que son pulsados de forma simultánea o secuencial para "encenderse" y "apagarse" a una velocidad, de modo que, ante el observador, la figura que define la zona permanece estar iluminada continuamente, como consecuencia del efecto de la imagen latente. En esta forma de realización de la invención, por ejemplo, un láser de potencia mayor de la que normalmente se utilizaría en un haz individual continuo, es decir, sin interrupción, se puede pulsar para producir una pluralidad de haces, por ejemplo doce haces, presentando cada uno de ellos una velocidad de pulsación equivalente a una duodécima del tiempo de un haz continuo. La capacidad de retención del ojo del observador, en efecto, hará que el círculo aparezca como doce puntos iluminados más luminosos.

De acuerdo con otras formas de realización de la invención, el desplazamiento de la pluralidad de haces se consigue automáticamente, electrónicamente o mecánicamente, o mediante la acción manual del usuario del aparato, y la pulsación simultánea o secuencial para "encender" y "apagar", es decir, la variación de la potencia, se consigue variando la potencia que se utiliza para generar el haz, o variando la proporción del haz que se utiliza, por ejemplo, mediante un mecanismo divisor de haces tal como un sistema compuesto por espejos múltiples, o un dispositivo enmascarador dotado de una zonas con una capacidad distinta de enmascaramiento.

En otra forma de realización de la invención, el divisor de haces está dispuesto para proporcionar unos puntos de haz de láser no solamente en la periferia de la zona diana, sino también dentro de dicha zona diana, incluyendo la parte central de la misma.

En todavía otra forma de realización, el divisor de haces está dispuesto para proporcionar unos puntos, u otras zonas iluminadas, en formas diferentes a un círculo, y por ejemplo en forma de cruz.

De acuerdo con todavía otra forma de realización de la invención, unos medios proporcionados para el extremo anterior de un instrumento generador de haces de láser, por ejemplo un pirómetro, para variar la naturaleza del haz que se emite, consisten en un acoplamiento en forma de entidad independiente que se monta en el instrumento, con posibilidad de retirarse, para que pueda ser por ejemplo acoplable y retirable, por ejemplo utilizando un hilo autocortante, según se desea, y para que pueden ser utilizados unos acoplamientos con unas propiedades distintas para variar los haces. Ventajosamente, los acoplamientos pueden comprender unas partes relativamente móviles, por ejemplo en forma de una guía deslizante, destinada a ser montada en el instrumento, y un cursor susceptible de deslizarse en dicha guía deslizante para adoptar unas posiciones respectivas en las que se consiguen unas formas o grados diferentes de modificación del haz de láser. A título de ejemplo, dicha parte móvil puede adoptar unas posiciones en las que presenta respectivamente una abertura sencilla o un divisor de haces en la trayectoria del haz de láser, o asimismo en la que presenta un atenuador de haces y un divisor de haces en la trayectoria del haz. Según otra característica, la parte móvil del acoplamiento puede servir para activar los medios conmutadores del instrumento, previstos para variar adecuadamente la potencia del haz de láser.

En otra forma de realización, el acoplamiento permite una producción selectiva de, por ejemplo, un haz individual central de potencia relativamente elevada, para dirigirse a una diana con el fin de permitir una observación precisa sobre una zona seleccionada de la diana, en combinación con una pluralidad de otros haces divididos orientados hacia la diana para perfilar una zona del mismo, o para producir una distribución de puntos sobre la diana. En otra forma de realización, la pluralidad de haces se puede desplazar de vez en cuando, por ejemplo en un círculo, para perfilar más claramente una zona seleccionada de la diana. En todavía otra forma de realización, el acoplamiento proporciona una proyección de haces divididos que golpean la diana como una figura en forma de bucle cerrado, tal como un círculo. En todavía otra disposición, el acoplamiento está construido para divergir un haz de láser individual de modo que golpea sucesivamente una pluralidad de puntos sobre una diana para perfilar eficazmente una zona del mismo, y preferentemente con una rapidez suficiente para que el observador constante tenga la impresión de que la línea de puntos sucesivos está iluminado continua-
mente.

Claims (7)

1. Instrumento dotado de unos medios para generar un haz de láser primario emitido a partir del mismo a lo largo de una trayectoria hacia una diana, y dotado de un acoplamiento (6A), comprendiendo dicho acoplamiento:

(i)

una estructura de cuerpo (10, 11) montada en el instrumento,

(ii)

un cursor (7; 14) soportado por dicha estructura de cuerpo, siendo susceptible dicho cursor de desplazarse con respecto a dicha estructura de cuerpo en una pluralidad de posiciones de control en relación con la trayectoria de dicho haz primario, estando dotado dicho cursor de unos medios modificadores de haces de láser (9, 8; 16) que pueden estar presentes respectivamente en dicha trayectoria según la posición del cursor con respecto a dicha trayectoria,

incluyendo dichas posiciones de control una primera posición en la que el cursor es atravesado por el haz primario, y una segunda posición en la que el haz primario es dividido en una pluralidad de haces secundarios mediante los respectivos medios modificadores de haces de láser, y

en el que están previstos unos medios (8) para atenuar la potencia del haz primario cuando el cursor se encuentra en la primera posición.

2. Instrumento según la reivindicación 1, en el que el cursor (7; 14) es susceptible de deslizarse con respecto a la estructura de cuerpo (6A), para desplazarse dentro y fuera de dichas posiciones relativas.

3. Instrumento según la reivindicación 1 ó 2, en el que los medios modificadores de haces de láser de dicho cursor comprenden un divisor de haces de láser (9; 16) que está presente en dicha trayectoria en dicha segunda posición del cursor.

4. Instrumento según la reivindicación 3, en el que el divisor de haces de láser (9; 16) consiste en una lente de difracción.

5. Instrumento según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que los medios modificadores de haces de láser de dicho cursor (7; 14) comprenden un atenuador de haces de láser (8) que está presente en dicha trayectoria en dicha primera posición del cursor.

6. Instrumento según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, que comprende unos medios (18) previstos en dicho instrumento para variar la potencia del haz primario, y unos medios (17) previstos en dicho cursor (14) para activar los medios para variar la potencia (18) según la posición relativa de dicho
cursor.

7. Instrumento según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, que comprende un radiómetro portátil para determinar, a una distancia, la temperatura de una superficie diana, y que utiliza un dispositivo de observación por láser que incluye dichos medios para generar dicho haz de láser primario.