TWI647486B - 平行雷射光之產生裝置及應用此裝置之雷射光分光角度調整方法 - Google Patents

Abstract

一種平行雷射光之產生裝置，包括有一雷射光源、一分光鏡、一反射鏡及一角度量測裝置。分光鏡設於雷射光束的路徑上，且可將雷射光束分成一與原光束同方向之第一分光束及一與原光束相差一角度之第二分光束；反射鏡具有呈垂直且可反射光線之一第一反射面及一第二反射面；角度量測裝置可設於對應第一分光束之位置而接收第一分光束，且可設於對應第二分光束之位置而接收第二分光束，其中此角度量測裝置所設置之位置更與反射鏡對應，且可朝反射鏡發射一準直光並被反射。此外，本發明更提供一種應用上述裝置之雷射光分光角度調整方法。

Description

平行雷射光之產生裝置及應用此裝置之雷射光分光角度調整方法

本發明與產生平行光之裝置及方法有關，尤指一種將雷射光分成兩道相垂直的分光之裝置並藉以調整為平行光之調整方法。

按，一些機械產品在外在形狀上有平行度的要求，例如線性軌道，因此在產品製成後須以相互平行之光束進行檢測。習知產生平行光的裝置如第６圖所示，其具有一雷射光源７１、兩個分光鏡７２、７３及一屏幕７４，其中該分光鏡７２、７３係可在接收雷射光束後將其分為兩個分光束，其中一個分光束係與原光束同方向，另一個分光束則可隨該分光鏡７２、７３的設置角度而變化射出方向。藉由將兩個分光鏡７２、７３設置於屏幕７４前之適當位置，並使雷射光束７１１射入分光鏡７２而分出一第一分光束８１及一第二分光束８２，又該第二分光束８２射入分光鏡７３可分出一第三分光束８３及一第四分光束８４，則轉動分光鏡７２可調整該第二分光束８２的方向垂直於該第一分光束８１，轉動分光鏡７３可調整該第三分光束８３的方向垂直於該第二分光束８２，進而使該第一分光束８１與該第三分光束８３的方向理論上形成平行。接著，該第一分光束８１與該第三分光束８３可在該屏幕７４上形成兩個光點Ｐ、Ｑ，藉由量測兩光點Ｐ、Ｑ之間的距離及兩分光鏡７２、７３之間的距離，若二者相等則可驗證該第一分光束８１與該第三分光束８３確實平行，據此即得兩道相平行之光束。

然而上述產生平行光的裝置及方法具有缺點。細言之，分光鏡所分出分光束之間的角度係以一量測儀器進行量測，惟儀器本身具有精度上的極限，且人員於每次操作上都會產生誤差，以致難以確保該第一分光束８１與該第二分光束８２之間以及該第二分光束８２與該第三分光束８３之間確實垂直，進而難以使該第一分光束８１與該第三分光束８３達到相互平行的結果。再者，在該第一分光束８１與該第三分光束８３為平行的驗證上，若兩光束之間的距離甚大，將難以準備足夠大的屏幕７４供光點投射，因而使驗證過程難以執行。

有鑑於此，如何改進上述問題即為本發明所欲解決之首要課題。

本發明目的之一在於提供一種平行雷射光之產生裝置，其藉由分光鏡、反射鏡及角度量測裝置之位置的交互調整，使雷射光分為兩道相互垂直的分光，並透過反覆操作進而得到相互平行的光線。

本發明目的之二在於提供一種應用上述裝置之雷射光分光角度調整方法，其透過調整角度量測裝置使其與一分光束平行，並利用具有垂直反射面的反射鏡定出另一垂直的分光束，藉此提高兩分光束之垂直度的精確性。

本發明目的之三在於重複執行上述方法，可進而得到相互平行的雷射光束，且確保其平行度的精確性。

為達前述之目的，本發明提供一種平行雷射光之產生裝置，其包括有： 　　一雷射光源，其可發射一雷射光束； 　　一可轉動之分光鏡，其設於該雷射光束的路徑上，且可將該雷射光束分成一與原光束同方向之第一分光束及一與原光束相差一角度之第二分光束，其中該第二分光束與原光束相差之角度與原光束射入該分光鏡之角度有關； 　　一可轉動之反射鏡，其具有可反射光線之一第一反射面及一第二反射面，其中該第一反射面與該第二反射面呈垂直； 　　一角度量測裝置，其可設於對應該第一分光束之位置而接收該第一分光束，且可設於對應該第二分光束之位置而接收該第二分光束，其中該角度量測裝置所設置之位置更與該反射鏡對應；該角度量測裝置可發射一準直光，該準直光可被該反射鏡反射，該角度量測裝置可測得該準直光的反射光與該第一分光束或該第二分光束的相對角度。

更進一步地，本發明更提供一種應用前述裝置的雷射光分光角度調整方法，其包括有： 　　取一第一分光鏡設於該雷射光源所射出之雷射光束的路徑上，得到一與該雷射光束同方向之第一分光束及一與該第一分光束相差一角度之第二分光束； 　　將該角度量測裝置設於對應該第一分光束之位置並接收該第一分光束；調整該角度量測裝置，使其發出之準直光平行於該第一分光束； 　　將該反射鏡設於對應該角度量測裝置之位置並使該第一反射面反射該準直光； 　　轉動該反射鏡，使該準直光的反射光平行於該準直光後，固定該反射鏡； 　　將該角度量測裝置設於對應該反射鏡之第二反射面的位置並發出準直光；調整該角度量測裝置，使該準直光的反射光平行於該準直光； 　　轉動該第一分光鏡，使該第二分光束平行於該準直光，固定該第一分光鏡。

前述方法更包括有： 　　取一第二分光鏡設於該第二分光束的路徑上，得到一與該第二分光束同方向之第三分光束及一與該第三分光束相差一角度之第四分光束； 　　將該反射鏡設於對應該角度量測裝置之位置並使該第一反射面反射該角度量測裝置發出之準直光； 　　轉動該反射鏡，使該準直光的反射光平行於該準直光後，固定該反射鏡； 　　將該角度量測裝置設於對應該反射鏡之第二反射面的位置並發出準直光；調整該角度量測裝置，使該準直光的反射光平行於該準直光； 　　轉動該第二分光鏡，使該第四分光束平行於該準直光，固定該第二分光鏡。

而本發明之上述目的與優點，不難從下述所選用實施例之詳細說明與附圖中獲得深入了解。

請參閱第２圖至第５圖，所示者為本發明提供之平行雷射光之產生裝置，其包括有可發射雷射光束１１之雷射光源１、可轉動之第一分光鏡２及第二分光鏡３、可轉動之反射鏡４及角度量測裝置５。各分光鏡２、３設於該雷射光束１１的路徑上，且可透過折射及反射作用將該雷射光束１１分成兩個分光束６１、６２，其中一個分光束６１係與原光束１１同方向，另一個分光束６２則與原光束１１相差一角度。分光束與原光束之間相差的角度與原光束射入分光鏡之角度有關，因此可轉動分光鏡以改變分光束的發射方向。

承上，該反射鏡４具有可反射光線之一第一反射面４１及一第二反射面４２，其中該第一反射面４１與該第二反射面４２係呈垂直。該反射鏡４可與各分光鏡２、３配對結合，且二者可獨立地轉動。該角度量測裝置５可設於對應各分光束之位置而接收該分光束，其中該角度量測裝置５所設置之位置更與該反射鏡４對應。該角度量測裝置５可朝該反射鏡４發射一準直光，其可被該反射鏡４反射，該角度量測裝置５可測得該準直光的反射光與該分光束的相對角度。

藉由上述結構，如第１圖所示，本發明提供一種雷射光分光角度調整方法，其包括有： 　　取一第一分光鏡設於雷射光束的路徑上，得到一第一分光束及一第二分光束； 　　將角度量測裝置設於對應第一分光束之位置並接收之；調整角度量測裝置，使其發出之準直光平行於第一分光束； 　　將反射鏡設於對應角度量測裝置之位置並以第一反射面反射該準直光； 　　轉動反射鏡，使該準直光的反射光平行於該準直光後，固定反射鏡； 　　將角度量測裝置設於對應反射鏡之第二反射面的位置並發出準直光；調整角度量測裝置，使其準直光的反射光平行於該準直光； 　　轉動第一分光鏡，使第二分光束平行於該準直光，固定第一分光鏡； 　　取一第二分光鏡設於第二分光束的路徑上，得到一第三分光束及一第四分光束； 　　將反射鏡設於對應角度量測裝置之位置，並使第一反射面反射角度量測裝置發出之準直光； 　　轉動反射鏡，使該準直光的反射光平行於該準直光後，固定反射鏡； 　　將角度量測裝置設於對應反射鏡之第二反射面的位置並發出準直光；調整角度量測裝置，使其準直光的反射光平行於該準直光； 　　轉動第二分光鏡，使第四分光束平行於該準直光，固定第二分光鏡。

上述方法的實施過程如第２圖至第５圖所示。首先參照第２圖，該第一分光鏡２將該雷射光束１１分為第一分光束６１及第二分光束６２，其中該第一分光束６１之方向與該雷射光束１１同向，而該第二分光束６２之方向與該第一分光束６１相差一角度。將該角度量測裝置５設於對應第一分光束６１之位置（同時亦與該反射鏡４對應），使其能接收該第一分光束６１，而該角度量測裝置５發出一準直光５１，藉由比較該準直光５１與該第一分光束６１，並調整該角度量測裝置５的位置，則可令該準直光５１平行於該第一分光束６１。此時，該準直光５１射向該反射鏡４，接著轉動該反射鏡４，使其第一反射面４１反射該準直光５１，且更進一步地使該準直光５１以完全相反的方向反射回到該角度量測裝置５，亦即反射光５２平行於該準直光５１，隨後固定該反射鏡４的方位。

如第３圖所示，接著將該角度量測裝置５移動至與該反射鏡４之第二反射面４２對應的位置，並對該第二反射面４２發出準直光５３。運用與前述相同的方法，該第二反射面４２會反射該準直光５３，則藉由調整該角度量測裝置５的位置，可使反射光５４與該準直光５３平行。據此，由於該第一反射面４１係與該第二反射面４２垂直，至此該準直光５３則垂直於該第一分光束６１。接著，轉動該第一分光鏡２，藉以改變該第二分光束６２的方向至平行於該準直光５３，則得該第二分光束６２與該第一分光束６１垂直的結果。

如第４圖所示，將該第二分光鏡３及該反射鏡４設於該第二分光束６２之路徑上，則該第二分光鏡３將分出一第三分光束６３及一第四分光束６４，其中該第三分光束６３係與該第二分光束６２同向，而該第四分光束６４則與該第三分光束６３相差一角度。令該角度量測裝置５發出之準直光５３射向該反射鏡４之第一反射面４１，此時藉由轉動該反射鏡４，使該準直光５３的反射光５４以完全相反的方向反射回到該角度量測裝置５，亦即反射光５４平行於該準直光５３，隨後固定該反射鏡４的方位。

如第５圖所示，接著將該角度量測裝置５移動至與該反射鏡４之第二反射面４２對應的位置，並對該第二反射面４２發出準直光５５。運用與前述相同的方法，該第二反射面４２會反射該準直光５５，則藉由調整該角度量測裝置５的位置，可使反射光５６與該準直光５５平行。據此，由於該第一反射面４１係與該第二反射面４２垂直，至此該準直光５５則垂直於該第三分光束６３。接著，轉動該第二分光鏡３，藉以改變該第四分光束６４的方向至平行於該準直光５５，則得該第四分光束６４與該第三分光束６３垂直的結果。

本方法操作至此，可得到該第二分光束６２垂直該第一分光束６１、該第三分光束６３與該第二分光束６２同向、該第四分光束６４垂直該第三分光束６３之分布情形，據此可產生該第一分光束６１與該第四分光束６４相平行之結果。

本方法之優點在於不需使用屏幕供光束投射形成光點以執行驗平行度的檢測，可簡化平行光的產生步驟及結構。此外，該反射鏡４之兩反射面４１、４２為已知固定垂直的狀態，因而沒有產生誤差的可能性，藉此與各分光鏡２、３及該角度量測裝置５協同搭配之下，可依序調製出精確地彼此垂直的分光束，進而得到高精度的平行光束。

惟，以上實施例之揭示僅用以說明本發明，並非用以限制本發明，故舉凡等效元件之置換仍應隸屬本發明之範疇。

綜上所述，可使熟知本項技藝者明瞭本發明確可達成前述目的，實已符合專利法之規定，爰依法提出申請。

雷射光源１ 雷射光束１１ 第一分光鏡２ 第二分光鏡３ 反射鏡４ 第一反射面４１ 第二反射面４２ 角度量測裝置５ 準直光５１、５３、５５ 反射光５２、５４、５６ 第一分光束６１ 第二分光束６２ 第三分光束６３ 第四分光束６４ 雷射光源７１ 雷射光束７１１ 分光鏡７２、７３ 屏幕７４ 第一分光束８１ 第二分光束８２ 第三分光束８３ 第四分光束８４ 光點Ｐ、Ｑ

第１圖為本發明之方法的流程圖； 第２圖至第５圖為本發明之方法的操作過程示意圖； 第６圖為習知裝置產生平行光之示意圖。

Claims (3)

1. 一種平行雷射光之產生裝置，其包括有： 　　一雷射光源，其可發射一雷射光束； 　　一可轉動之分光鏡，其設於該雷射光束的路徑上，且可將該雷射光束分成一與原光束同方向之第一分光束及一與原光束相差一角度之第二分光束，其中該第二分光束與原光束相差之角度與原光束射入該分光鏡之角度有關； 　　一可轉動之反射鏡，其具有可反射光線之一第一反射面及一第二反射面，其中該第一反射面與該第二反射面呈垂直； 　　一角度量測裝置，其可設於對應該第一分光束之位置而接收該第一分光束，且可設於對應該第二分光束之位置而接收該第二分光束，其中該角度量測裝置所設置之位置更與該反射鏡對應；該角度量測裝置可朝該反射鏡發射一準直光，其可被該反射鏡反射；該角度量測裝置可測得該準直光的反射光與該第一分光束或該第二分光束的相對角度。
2. 一種應用如請求項１所述之裝置的雷射光分光角度調整方法，其包括有： 　　取一第一分光鏡設於該雷射光源所射出之雷射光束的路徑上，得到一與該雷射光束同方向之第一分光束及一與該第一分光束相差一角度之第二分光束； 　　將該角度量測裝置設於對應該第一分光束之位置並接收該第一分光束；調整該角度量測裝置，使其發出之準直光平行於該第一分光束； 　　將該反射鏡設於對應該角度量測裝置之位置並使該第一反射面反射該準直光； 　　轉動該反射鏡，使該準直光的反射光平行於該準直光後，固定該反射鏡； 　　將該角度量測裝置設於對應該反射鏡之第二反射面的位置並發出準直光；調整該角度量測裝置，使該準直光的反射光平行於該準直光； 　　轉動該第一分光鏡，使該第二分光束平行於該準直光，固定該第一分光鏡。
3. 如請求項２所述之雷射光分光角度調整方法，其中，更包括有： 　　取一第二分光鏡設於該第二分光束的路徑上，得到一與該第二分光束同方向之第三分光束及一與該第三分光束相差一角度之第四分光束； 　　將該反射鏡設於對應該角度量測裝置之位置並使該第一反射面反射該角度量測裝置發出之準直光； 　　轉動該反射鏡，使該準直光的反射光平行於該準直光後，固定該反射鏡； 　　將該角度量測裝置設於對應該反射鏡之第二反射面的位置並發出準直光；調整該角度量測裝置，使該準直光的反射光平行於該準直光； 　　轉動該第二分光鏡，使該第四分光束平行於該準直光，固定該第二分光鏡。