TWI284731B - Laser marking device - Google Patents

Description

1284731 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明係關於一種雷射標示裝置，用以將 带以、丨> I 析木自一光源的 每射光束分成多條直線光束。 【先前技術】 近年來，藉由雷射光束而將直線投影在牆壁等類似物上 之雷射標示裝置’ +已用於在建築場所中纷出參考線的標 ^操作。例如，曰本未審查專利申請案公告第ιο_ΐ4ΐ95= 號揭示了-種雷射標示裝置，其結構乃為，透過在盆底座 的一迴轉儀機構而安裝雷射光學系統的一透鏡管構件]係 以懸吊狀態加以支撐，而且，此雷射光學系統可以同時分 射出一天花板面投影光束、地板面投影光束、及侧壁 投影光束，到天花板面、地板面、及侧壁上。此雷射光學 系統包括：單一雷射光源；一極化手段，用以 所發出的雷射光束極化成一朝上垂直光束、一朝下 束、及一水平光束；以及，一垂直軸調整手段，用以調整 天花板面投影光束及地板面投影光束於單一垂直軸上。透 鏡官構件是藉由迴轉儀機構而加以水平懸吊。 曰本未審查專利申請案公告第2003-32981 6號揭示一 種極化手段，其係藉由將可透光的玻璃或塑膠所製成之多 數構件黏接或黏貼在一起而獲得，以便能夠整個形成為一 個方形的平行六面體。 在習知的雷射標示裝置中，通常使用一個可發射出紅色 雷射光的雷射光源。然而，當這樣的光源用於戶外或採光 312ΧΡ/發明說明書(補件)/95-09/95117146 5 1284731 很明壳之建築場所時，报不利地，便難看見直線光束，而 因此，便考慮使用具有極佳能見度的綠色雷射光之雷射標 ' :裝置。此時，由於使用綠色雷射光束的光源既大型又: 貝，如日本未審查專利申請案公告第1〇_141 957a號等案 中所揭示的-樣，因此，考慮將單一光源所發射的光束分 成多條雷射光束。 ^然而，經發現，當使用綠色雷射光源時，反射到或通過 蠢該日本未審查專利申請案公告第10-141957a及 2003-329816號案中所揭示的極化手段（分光器）之各雷射 光束的強度，會根據溫度所導致的雷射光束之極化特性上 的k化而有所改變，因而降低了此雷射標示裝置的可用 性。而且，當日本未審查專利申請案公告第2〇〇3 —32981 6 唬案中所揭示的分光器被固定在透鏡管構件時，此分光器 會破裂掉。 【發明内容】 春—有鐾於上述缺點，本發明的一目的是要提供一種雷射標 不裝置，係使用具有極佳能見度的綠色雷射光束，即使當 雷射光束的極化特性受到溫度變化而有所改變時，此裝置 仍了以防止直線光束的強度之改變。本發明的另一目的是 要提供一種可以防止分光器受損的雷射標示裝置。 爲了獲得上述以及其他目的，本發明提供一種雷射標示 裝置，包括··一能夠發射雷射光束的雷射光源，以及，一 分光器，此分光器能夠接收雷射光束，並允許一部分的雷 射光束在該處反射回去，而雷射光束的剩餘部份則能夠穿 312XP/發明說明書(補件)/95-09/95117146 6 1284731 透過去。分光器具有一雷射光束所進入的未極化薄膜，藉 此，不管雷射光束的極化特性為何，均可以將該雷射光束 以一預疋比例分成多條在不同方向上行進的雷射光束。 【實施方式】 本發明之上述目的、特徵、及優點，藉由閱讀以下之較 佳實施例說明，配合隨附圖式，將更加顯著。 以下，將參考圖1至圖4說明本發明的較佳實施例之雷 射才示示衣置，其中，類似的部位與零件均以相同的元件符 籲號加以標註，以免重複說明。 圖1是雷射標示裝置1的局部剖面圖。在此實施例中， 紙面上的左側、紙面上的接近側、及紙面上的上侧，係分 別看成是X軸正向、Y軸正向以及z軸正向。 雷射標示裝置1包括一主要單元2、一外殼3、一底座 4、及多數個脚架5。主要單元2安裝在底座4上，且被 覆蓋有外殼3，因此，並不會暴露於外界。光束li、L2 鲁及L3所分別通過的窗口 3卜32與33是形成在外殼3上。 該等窗口 31、32與33呈帶狀。窗口 31被形成在圖1中 的外殼3之左侧面上’以平行於χγ平面。窗口 32被形成 在圖1中的外殼3之左侧面上，以平行於χζ平面。窗口 33被形成在圖1中的外殼3之上端，以平行於γΖ平面。 底座4能夠旋轉，且可藉由該多數個脚架5加以支撐。 圖2是主要單元2的放大剖面圖。主要單元2包括一框 架21、一平衡環機構22、一本體管23、一雷射光源24、 楔形稜鏡25a、25b與25c、及廣角透鏡26a、26b與26c。 312XP/發明說明書(補件)/95-〇9/95117146 7 1284731 框架21是垂直地安裝在底座4上，且，平衡環機構22被 女瓜成為此夠在X方向以及Y方向上移動。本體管23是 藉由此平衡環機構22加以支撐，以便能夠總是相對於地 面保持水平。 ' 本體管23的形狀如同一中空的正方柱，且包括一分光 器230，而該分光器是由一固持器231、第一半鏡233、 第二半鏡234、及其中的一通道形成部235。本體管23形 成有一雷射光束所進入的光束進入部236a及光束發射部 鲁236b、236c、及236d，此三個光束發射部是用來發射第 一半叙233及第二半鏡234所劃分的雷射光束。 用以將雷射光束發射到本體管23内的雷射光源24，是 以一雷射光束能夠平行於X軸射入本體管23内之角度， 而連接到本體管23的光束進入部236a。用於細微調：從 本體管23所發射出去的雷射光束之方向的偏向模形棱鏡 25a、25b與25c，分別被連接到光束發射部23此、23化 春與236ο1ϋ，用以將本體f 23所發射出去的雷射光轉 變成直線光束的廣角透鏡26a、26b肖.，分別被 到楔形稜鏡25a、25b與25c。 圖3(a)是分光器230的平面圖，而圖3(b)是此分光哭 230的側視圖。固持器231是—矩形紹片，且以—螺絲2二 固定在本體管23的内表面上，以便能平行於χζ平面，且 縱向地被定向成ζ軸方向。未接觸到本體管23的哭 卻之一表面，係受到陽極氧化塗鍍，以便防止雷射光: 的度散反射。而且，第-溝槽及第二溝槽（未顯示）被形成 312ΧΡ/發明說明書(補件)/95-09/95117146 8 1284731 在未接觸到本體管23的固持器231之表面上。第—穿透/ 反射板233以及弟-穿透/反射板234分別被卡 槽及第二溝槽。第-溝槽被形成為相對於z軸而形成45 :第二溝槽被形成為相對於Z軸而形成大約3〇 第-半鏡233及第二半鏡234是矩形的穿透/反射板， 且具有-用以加設未極化薄膜的表面。第一半鏡挪 二半鏡234 ||自-黏著劑，相對於固㈣如垂直地（亦 即，以Υ方向）而分別被固定在第一溝槽及第二溝槽，致 使，雷射光束可以進入加設有未極化薄膜的表面。於是， 第-半鏡233被固定成能夠相對於ζ軸形成45度的角 度，而且第二半鏡234被形成為能夠相對於ζ軸形成3〇 度的角度。 通道形成部235是設置在第一半鏡233與第二半鏡⑽ 之間。詳細地說，在圖3(a)中，通道形成部235被塑形 春成一個從固持器231沿Y軸方向延伸的矩形柱體，且具有 一個被第一侧邊235a、第二侧邊235b、第三側邊235c、 第四側邊235d、及第五側邊235e所圍繞的表面，而其中， 4第一側邊235a係沿著第二半鏡234而從固持器231的 左端延伸至右端，第二侧邊235b係平行於x軸而從第一 半鏡233的右端延伸至固持器231的右端，第三側邊235c 係將第一側邊235a的右端連接至第二侧邊235b的右端， 第四側邊235d係沿著第一半鏡233而從第二側邊235b的 左鈿延伸至固持态231的左端，第五側邊235e則係將第 312XP/發明說明書(補件)/95-09/95117146 9 1284731 —側邊235a的左端連接至第四側邊235d的左端而作為— ，面。如圖3(b)所示，通道形成部235在γ軸方向上的 高度，是大於第一半鏡233與第二半鏡234在γ軸方向上 的高度。 用於使雷射光源24所發射出來的雷射光束能夠通過的 一通這τ，被形成在通道形成部235上（在圖3(a)中是以 較小的點虛線加以表示）。詳細地說，此通道τ被形成為 使得雷射光束能夠在第一半鏡233上反射、前進至第二半 鏡234以便能在其上產生反射、再以一朝外的預定方向發 射出去。固持裔231及通道形成部235是以一整體方式形 成的。上面形成有通道Τ的通道形成部235之一内表面， 係受到陽極氧化塗鍍。藉由這樣的結構，由於通道了受到 了陽極氧化塗鍍，所以，它可以防止雷射光束產生漫射反 射。因此，可以減少由漫射反射所產生的雜亂光（n〇ise light)，而且，從分光器所發射出來的光線會變成一高品 鲁質的雷射光束。 在此實施例中，未極化薄膜233a與234a分別被形成在 第一半鏡233及第二半鏡234上。未極化薄膜233a與 234a，不管進入的雷射光束之極化特性為何，將進入的雷 射光束以一固定的比例分成穿透光及反射光。在此實施例 中’黏著於第一半鏡233的未極化薄膜允許入射的雷射光 束之三分之一通過而三分之二的雷射光束反射回去，而 且’黏著於第二半鏡234的未極化薄膜允許入射的雷射光 束之一分之一通過而二分之一的雷射光束反射回去。 31ZXP/發明說明書(補件)/95-09/95117146 10 1284731 例如，曰本未審查專利申請案公告第2〇〇3_3298i6號案 所揭不的分光，係藉由在一玻璃塊體的黏接表面上形成 -極化薄膜而構成的。另一方面，此實施例中的分光器 230是由作為穿透/反射板的第一半鏡233及第二半鏡2以 所=成的。因此’可以防止諸如在玻璃的互相黏接時產生 的£力所^致之玻璃受損，以及由於壓力不足所導致的玻 离刀離等問題。此外，當分光器是一玻璃塊體時，很難將 極化塗鑛薄膜添加至具有大約3〇度角度的黏接面上。然 而，在本實施射的分光器23G i，角度調整卻變得很容 易。而且，不像由玻璃塊體所形成的習知分光器，本實施 例中的分光器230具有-種其中如平板的固持器231是被 固^本體管23之結構。為此，諸如將分光器固定至本 體吕^3、位置調整、與替換等操作，變得較為容易。 、接著，將參考圖卜圖2、圖3與圖4，說明從雷射光 2 2、4發射出去的雷射光束流。在本實施例中，雷射光源 pi ^出”有532nm波長的綠色雷射光束。從雷射光源 (圖）所發射出去的雷射光束A(圖3(a))，進入第一半 ，23^進入第一半鏡233的一部分雷射光束a通過此第 一半鏡233 ’且進入換形稜鏡25a及廣角透鏡26a内，作 二=束β(圖2)。雷射光束β藉由廣角透鏡26a，被 =成XY平面方向上的一直線光束u，並且，轉變過的 線光束L1透過此窗口 31而被發射出去（圖丨）。 面，剩餘部分的雷射光束八，在第一半鏡233上 Ζ軸方向被反射，且進人第二半鏡咖，作為雷射光束 312ΧΡ/發明說明書(補件)/95-09/95117146 11 1284731 c。一部分的雷射光束c以大約30度的角度相對於第二半 鏡234,而在第二半鏡234上產生反射，且進入楔形稜鏡 25b及廣角透鏡26b，作為雷射光束D。雷射光束d藉由 廣角透鏡26b，被轉變成χζ平面方向上的一直線光束 並且，轉換過的直線光束L2透過窗口 32而被發射出去。 另一方面，雷射光束c的剩餘部分通過第二半鏡234， 進入楔形稜鏡25c及廣角透鏡26c，作為雷射光束E。雷 射光束£是被轉換成一直線光束L3,並且，轉換過的2 線光束L3透過窗口 33而被發射出去。如圖4所示，如此 發射出去的直線光束L1、L2、及L3，各投影在一外部壁 面或類似物上。 在此實施例中，黏著於第一半鏡233上的未極化薄膜， 能允許三分之一的入射光穿過，且三分之二的入射光在其 上反射回去，以及，黏著於第二半鏡234上的未極化薄 膜，能允許二分之一的入射光穿過，且二分之一的入射光 在其上反射回去。因此，各直線光束L1、L2、及L3 量會變為相等的。 雷射光束的極化特性會隨著溫度變化而有所改變。習知 地，極化薄膜是加設於分光器上。因此，即使當分光器被 設計成能夠使多數直線光束的光量彼此相等，穿透光對於 反射光的比例，也會由於溫度變化導致雷射光束的極化特 性之改變，而隨之改變，如此一來，導致在多數直線光束 的光量之間的差異。多數直線光束的光量總合，會等於從 雷射光源發射出去的雷射光束之光量。因此，例如，當直 312XP/發明說明書(補件)/95-09/95117146 12 1284731 線光束的光量隨著溫度變化而減少時，其他直線光束的量 就會增加。結果’光量的增加可能會降低可用性。 . 然而，在本實施例中的雷射標示裝置1，未極化薄膜是 • 分別被加設於各雷射光束進入的第一半鏡233及第二半 鏡234上。因此，即使當雷射光束的極化特性隨著溫度變 化而改變時，各雷射光束總是能夠以一固定比例而劃分成 穿透光與反射光。因此，雷射標示裝置丨可以將一具有正 確光量的直線光束投影在壁面或類似物上。 •在此實施例中，具有比紅色雷射光束更好的可見度之綠 色雷射光束，係被用作為一雷射光束。一般來說，當多數 直線光束從紅色的雷射光束發射出來時，在各 發射方向上設置一雷射光源，而不需要藉由分光 雷射。因此，由於即使當極化特性改變時也不會對極化元 件㈣器)產生任何影響’所以’不需要考慮雷射光束的 強度之變化。這是因為，用於發射紅色雷射光束的雷射光 籲源小巧又不昂貴的緣故。相反地，由於綠色雷射光束相當 大且昂貴，所以’不希望如同在紅色雷射光束中一樣使用 多數雷射光源。然而，即使藉由使用分光器的便宜会士構， 在本實施例中的雷射標示裝置i仍可以發射出綠色σ雷射 光束’而不會受到在雷射光束的極化特性中之改變的影 ，響。而且，由於綠色雷射光束具有比紅色雷射光束更好的 .可見度，所以’可以產生有效的操作。 雖然已經參考上述特定的實施例來詳細說明本發明，但 是，顯然對於熟知此項技術者來說，在不背離本發明的精 312ΧΡ/發明說明書(補件)/95-09/95117146 13 1284731 神之前提下，仍可以產生出不同的修改與變化。 例如，未極化薄膜是加設至第一半鏡233及第二半鏡 234。然而’此未極化薄膜也可以沉積至第一半鏡233及 第二半鏡234。 【圖式簡單說明】 圖1是一實施例的雷射標示裝置1之局部剖面圖。 圖2是一主要單元2的放大剖面圖。 圖3(a)和（b)是一分光器230的示意說明圖。 * 圖4是用於描述從雷射標示裝置1所發射出來的直線光 束LI、L2與L3之示意圖形。 【主要元件符號說明】 1 雷射標不裝置 2 主要單元 3 外殼 4 底座 5 脚架 21 框架 22 平衡環機構 ，垂直機構 23 本體管 24 雷射光源 25a 、25b 、 25c 模形棱鏡 26a 、26b 、 26c 廣角透鏡 31、 32、33 窗口 230 分光器 312XP/發明說明書(補件)/95-09/95117146 14 1284731 231 固持器 232 螺絲 233 第一半鏡；第 一穿透/反射板 233a 未極化薄膜 233b 未極化薄膜 234 第二半鏡；第 二穿透/反射板 234a 未極化薄膜 235 通道形成部 235a 第一側邊 235b 第二側邊 235c 第三側邊 235d 第四側邊 235e 第五側邊 236a 光束進入部 236b、 236c 、 236d 光束發射部 T 通道 LI、L2 、L3 (直線）光束 A、B、 C、D > E (雷射）光束 312XP/發明說明書(補件)/95-09/95117146 15

Claims (1)

1284731 十、申請專利範圍： I —種雷射標示裝置（丨），包含： 一雷射光源（24)，其可發射一雷射光束；以及 分光恭（230) ’用於接收該雷射光束，並允許—部分 的該雷射光束在該分光器反射回去，而該雷射光束的剩餘 部份則能夠穿透過去；該分光器（23〇)具有一雷射光束所 進入的未極化薄膜（233a、233b)，以將該雷射光束劃分成 鲁夕條在不同方向上行進的雷射光束。 2·如申請專利範圍第1項之雷射標示裝置（丨），其中， 该分光器（230)包含一固持器（231)，其係相對於進入未極 化薄膜（233a、233b)内的雷射光束而以一預定角度支撐該 未極化薄膜（233a、233b)。 3 ·如申請專利範圍第2項之雷射標示裝置（丨），其中， 该固持器（231)形成一可供雷射光束通過的通道（τ)，且該 固持為（231)具有一塗有陽極氧化物的内表面，而該内表 擊面可限定出該通道（Τ)。 4·如申請專利範圍第1項之雷射標示裝置（1 )，其中， 該雷射光源（24)發射出一具有波長532nm的雷射光束。 5·如申請專利範圍第1項之雷射標示裝置（1)，其中進 一步包含： 廣角透鏡（26a、26b、26c)，係用以將分光器（23〇) 所劃分的雷射光束轉變成直線光束（L1、L2、L3);以及 一垂直機構（22)，係用以支撐該分光器（23〇)，致使該 直線光束（U、L2、L3)是相對於水平面而以一預定角度發 312XP/發明說明書(補件)/95-09/95117146 16 1284731 射出來。

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