專利名稱：綠色光束激光調(diào)平設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及自調(diào)平和垂準(zhǔn)設(shè)備中的改進(jìn)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例提供了一種調(diào)平和垂準(zhǔn)設(shè)備，包括框架，相對于框架 下垂地安裝的主體，相對于主體固定從而安裝以用于隨著主體運(yùn)動的激光模塊，相對于激 光模塊固定從而安裝用于隨著主體運(yùn)動的分束器，它接收從晶體發(fā)射的綠光并且將光分成 至少兩個(gè)光束，包括第一光束和第二光束，和第一和第二線透鏡，它們相對于激光模塊固定 從而安裝用于隨著主體運(yùn)動，且分別地布置在第一和第二光束的路徑中。第一線透鏡定向 成將第一光束轉(zhuǎn)換為平面水平光束并且第二線透鏡定向成將第二光束轉(zhuǎn)換成平面垂直光 束ο


圖1A-1D是依照本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的調(diào)平和垂準(zhǔn)設(shè)備的剖視圖；圖2A-2C是依照本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的調(diào)平和垂準(zhǔn)設(shè)備的剖視圖、透視圖和前視 圖；圖3A-3B是依照本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的激光模塊的圖示；圖4是依照本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的調(diào)平和垂準(zhǔn)設(shè)備的透視具體實(shí)施例方式在圖1A-1D中以剖視圖顯示了依照本發(fā)明的調(diào)正和垂準(zhǔn)設(shè)備10的實(shí)施例。設(shè)備 10具有外殼或殼12，在一個(gè)實(shí)施例中它可以由塑料材料模制而成。殼12可以由固定在一 起的兩個(gè)或更多殼部形成。透明窗口 14設(shè)置在外殼或殼12上以能夠使激光從外殼12中 發(fā)出?？蚣?20固定地安裝在外殼12內(nèi)。自調(diào)平擺動組件形式的主體110相對于框架120 使用多向轉(zhuǎn)動連接130萬向下垂地安裝。主體110、框架120和多向轉(zhuǎn)動連接130封閉在保 護(hù)外殼12內(nèi)。窗口 14可以透射可見光而透射的可見光不會有顯著的幾何變形。在圖1B-1D中以三個(gè)正交剖視圖顯示了主體110和框架120。多向轉(zhuǎn)動連接130 包括界定了兩個(gè)垂直旋轉(zhuǎn)軸138和139的兩對萬向節(jié)軸承136和137。萬向節(jié)軸承136和 137允許圍繞軸138和139的一定范圍的自由旋轉(zhuǎn)角，這樣主體110就可以在垂直于由軸 138和139界定的平面的任意平面中擺動。當(dāng)放置并且由可以界定和保持其與水平面的傾斜不會超過由軸承136和137界定 的角的范圍的穩(wěn)定支撐表面的支承結(jié)構(gòu)適當(dāng)?shù)刂螘r(shí)，主體110布置成具有由重力界定的 預(yù)定朝向。在一個(gè)可選實(shí)施例中，主體和框架可以具有作為美國專利No. 5，539，990中公開 類型的球窩配置的萬向地安裝的擺動組件，該專利全部包含在此作為參考。在外殼12布置有磁鐵150，磁鐵150在一個(gè)實(shí)施例中布置在框架120上。磁鐵150布置成鄰近連接至主體110的導(dǎo)電的抗磁阻尼器160。主體110圍繞軸138和139中的任 一個(gè)或兩者的擺動必然導(dǎo)致阻尼器160相對于磁鐵150的磁場的移動。這種移動的速度導(dǎo) 致阻尼器160中的渦流。渦流的電阻耗散充當(dāng)主體110振蕩的機(jī)械能的耗能裝置(energy sink)。該機(jī)械能阻尼作用有助于主體110沿著局部垂直軸的快速穩(wěn)定。應(yīng)該注意到，當(dāng)主 體相對于磁鐵150不移動時(shí)，沒有與重力相比的磁力作用在主體110上，如本領(lǐng)域的普通技 術(shù)人員所知的那樣。應(yīng)當(dāng)理解，雖然主體110可以由單個(gè)整體式結(jié)構(gòu)形成，但是在大多數(shù)實(shí) 施例中它將由固定在一起的幾個(gè)不同的部分形成。主體110可以由金屬、塑料、彈性材料、 陶瓷、玻璃或其任意組合構(gòu)成。激光模塊140包含于并固定至主體110，從而安裝用于隨著主體110運(yùn)動。激光模 塊140的朝向被界定并且相對于主體110精確地已知，這樣當(dāng)處于重力作用下時(shí)，主體會具 有預(yù)定的朝向，激光模塊140的朝向可以在制造過程中相對于當(dāng)?shù)刂亓Φ某驕y量并且精 確地設(shè)定。在一個(gè)實(shí)施例中，激光模塊140相對于主體110固定，這樣它就基本上定向成當(dāng) 主體110在重力下靜止時(shí)，從模塊140發(fā)射的光束就沿基本上平行于表示當(dāng)?shù)刂亓Φ氖噶?的方向指引。在圖2A、2B和2C中分別以剖面圖、透視圖和前視圖顯示了激光模塊140。激光模 塊140包括綠色光源210。該設(shè)備將包括分束器220、第一線透鏡240和第二線透鏡250。 分束器220將由綠色光源210發(fā)射的光束260分成第一光束270和第二光束280。在一個(gè) 實(shí)施例中，如圖所示，分束器220包括分束鏡222。光束鏡222可以是部分地反射的鏡(例 如，50 %反射/50 %透射的鏡)。在這個(gè)實(shí)施例中，兩個(gè)光束之一可以由反射表面230反射。 例如，在所示實(shí)施例中，它是由反射表面230反射的光束的透射部分270(即，光束中經(jīng)過分 束鏡222的部分)。在一個(gè)實(shí)施例中，反射表面230是由100%反射的鏡224提供的。應(yīng)當(dāng)理解，在其它實(shí)施例中，分束器220可以使用其它部件，例如棱柱、偏振光束 分光器、透鏡和具有開口或傾斜的反射表面以將進(jìn)入的單個(gè)光束分成兩個(gè)光束部分的鏡。 另外，在另一個(gè)實(shí)施例中，可以設(shè)置不同于鏡224的用于使光重定向的其它配置(例如棱 柱、光導(dǎo)管、光纖、透鏡等等)。因此不用考慮由分束器222或反射表面230被反射或者透射 的光，可以很簡單地認(rèn)為它將被重定向。經(jīng)過分束鏡222的第一光束270沿布置成與第一光束270相交的第一線透鏡240 的方向由反射表面230反射。第二光束280沿與第二光束280相交的第二線透鏡250的方 向由分束器260導(dǎo)引。第一線透鏡240定向成使第一光束270的光折射并且將第一光束 270轉(zhuǎn)換成平面水平光束290。第二線透鏡250定向成使第二光束280的光折射并且將第 二光束280轉(zhuǎn)換成平面垂直光束295。圖3A-3B中示意性地顯示了綠色光源。在圖3(a)中示意性地表示的一個(gè)實(shí)施例 中，包括單個(gè)的激光二極管或激光二極管的陣列的二極管激光器310布置成發(fā)射穿過波長 轉(zhuǎn)換晶體320的紅外的激光束330。波長轉(zhuǎn)換晶體320布置成吸收入射光并且將吸收的能 量以具有比入射光的波長更短波長的光的形式重新發(fā)射。當(dāng)二極管激光器選取成在大約 990nm-1140nm的頻率范圍內(nèi)發(fā)射并且波長轉(zhuǎn)換晶體是倍頻器例如磷酸鈦鉀(KTP)晶體時(shí)， 由光源210發(fā)射的光束340將具有大約在綠色可見光特有的495nm-570nm的范圍內(nèi)的波 長。具有從495nm-570nm范圍內(nèi)的波長的綠光顯示了至少1401m/W的光效能。在圖3 (b)示意性地顯示的另一個(gè)實(shí)施例中，至少一個(gè)二極管激光器310被用于光泵浦固態(tài)激光晶體360。當(dāng)二極管激光器選取成在800nm-900nm的光泵浦波長范圍內(nèi)發(fā)射 時(shí)，固態(tài)激光晶體布置成有效地吸收光泵浦輻射，例如摻釹釩酸釔(Nd:YV04)或釹摻雜釔 鋁石榴石(Nd: YAG)，紅外(infra-read激)光束330將具有大約1064nm的波長。如果波長 轉(zhuǎn)換晶體是倍頻器，例如鉀鈦磷酸鹽(KTP)晶體，由光源210發(fā)射的輸出光束340將具有大 約532nm的波長，顯示了至少5701m/W的光效能。在圖1-2C所示的實(shí)施例中，線透鏡240和250可以均采取柱面透鏡的形式。柱面 透鏡可以具有接近具有圓形橫截面的圓柱或部分圓柱(例如具有半圓形橫截面)的表面的 光學(xué)表面。在另一個(gè)實(shí)施例中，可以使用其它線透鏡。例如，可以使用具有橢圓形橫截面的 透鏡和/或鏡或具有復(fù)合曲率半徑的橫截面的其它非球面透鏡或鏡。在一個(gè)實(shí)施例中， 每個(gè)線透鏡可以對應(yīng)于題為“Light-PlaneProjecting Apparatus And Lens”的美國公布 No. U. S. 2007/0124947 (序列號11/585，931)中公開的透鏡，該專利全部包含在此作為參 考。還值得注意，類似或不同的光學(xué)元件單獨(dú)地或以陣列地組合也可以用于生成相交的平 面水平光束290和平面垂直光束295。在所示實(shí)施例中，為每個(gè)柱面透鏡設(shè)置了一對定位螺釘170。定位螺釘170上的張 力單獨(dú)地調(diào)節(jié)成控制透鏡的圓柱軸與各自的激光光束的傳播軸之間的角度。透鏡的圓柱軸 與相應(yīng)的綠色光束的傳播軸之間的角度布置成大約為90°從而防止平面水平光束290和 平面垂直光束295的變形。在所示實(shí)施例中，線透鏡240、250中的每一個(gè)均分別地布置在固定至主體110的 相關(guān)聯(lián)的透鏡支架242和252的端部上。在一個(gè)實(shí)施例中，透鏡支架242和252均包括各自 的管狀結(jié)構(gòu)，管狀結(jié)構(gòu)接收已經(jīng)由分束器220分開的光并且允許進(jìn)入的相關(guān)聯(lián)的光束270 和280由此自由地經(jīng)過。管狀結(jié)構(gòu)的端部提供了用于固定各自的透鏡240和250的固定 架。管狀結(jié)構(gòu)可以在其中包括真空或空的區(qū)域或者在另一個(gè)實(shí)施例中包括光導(dǎo)纖維或其它 光透射材料。在另一個(gè)實(shí)施例中，支架242和252可以考慮成為主體110的一部分，其中， 主體110具有允許已經(jīng)由分束器220分開的光由此未受阻止地經(jīng)過的空的區(qū)域(真空區(qū))。圖1-2C顯示了其中分束器220是部分地反射的鏡而反射表面230是完全反射的 前表面鏡的實(shí)施例。光學(xué)領(lǐng)域的專業(yè)人員已知依照本發(fā)明的強(qiáng)度分束器220可以布置成偏 振光束分光器、二色分束鏡或具有單個(gè)或多個(gè)孔或開口的反光鏡的形式，只要所生成的第 一光束270和第二光束280顯示出可用于所照亮物體的便利的同步觀測即可。圖1-2C中顯示的實(shí)施例使用了具有多個(gè)二向色涂層的鏡230用于大約532nm波 長的光的高效反射。
權(quán)利要求
一種調(diào)平和垂準(zhǔn)設(shè)備，包括框架；相對于框架下垂地安裝的主體；相對于主體固定從而安裝以用于隨著主體運(yùn)動的激光模塊，該激光模塊包括二極管激光器和晶體，其中光從二極管發(fā)射并且經(jīng)過晶體，該晶體轉(zhuǎn)換從二極管激光器發(fā)射的光的波長，這樣從晶體發(fā)射的光就在綠色光譜中；分束器，相對于激光模塊固定從而安裝用于隨著主體運(yùn)動，它接收從晶體發(fā)射的綠光并且將光分成至少兩個(gè)光束，包括第一光束和第二光束；第一線透鏡，相對于激光模塊固定從而安裝用于隨著主體運(yùn)動，第一線透鏡布置在第一光束的路徑中；第二線透鏡，相對于激光模塊固定從而安裝用于隨著主體運(yùn)動，第二線透鏡布置在第二光束的路徑中；其中，第一線透鏡定向成將第一光束轉(zhuǎn)換為平面水平光束并且第二線透鏡定向成將第二光束轉(zhuǎn)換成平面垂直光束。
2.如權(quán)利要求1所述的調(diào)平和垂準(zhǔn)設(shè)備，其特征在于，第一線透鏡包括界定了至少一 部分圓柱的表面，并且第二線透鏡包括界定了至少一部分圓柱的表面。
3.如權(quán)利要求1所述的調(diào)平和垂準(zhǔn)設(shè)備，其特征在于，至少一個(gè)線透鏡是非球面透鏡。
4.如權(quán)利要求1所述的調(diào)平和垂準(zhǔn)設(shè)備，其特征在于，分束器是部分地反射的鏡。
5.如權(quán)利要求1所述的調(diào)平和垂準(zhǔn)設(shè)備，其特征在于，分束器是二色分束鏡。
6.如權(quán)利要求1所述的調(diào)平和垂準(zhǔn)設(shè)備，其特征在于，分束器是偏振光束分光器。
7.如權(quán)利要求1所述的調(diào)平和垂準(zhǔn)設(shè)備，其特征在于，分束器布置成生成具有基本上 相等發(fā)光度的至少兩個(gè)光束。
8.如權(quán)利要求1所述的調(diào)平和垂準(zhǔn)設(shè)備，其特征在于，主體包括自調(diào)平擺動組件。
9.如權(quán)利要求1所述的調(diào)平和垂準(zhǔn)設(shè)備，其特征在于，還包括固態(tài)激光晶體；其中，二極管激光器是泵浦激光器，包括至少一個(gè)激光二極管，這樣光就從泵浦激光器 發(fā)射并且經(jīng)過固態(tài)激光晶體直至一部分泵浦激光被吸收；固態(tài)激光晶體發(fā)射光束，該光束 經(jīng)過轉(zhuǎn)換由固態(tài)激光晶體發(fā)射的至少一部分光的波長的波長轉(zhuǎn)換晶體，這樣由波長轉(zhuǎn)換晶 體發(fā)射的光就在綠光光譜內(nèi)。
10.如權(quán)利要求1所述的調(diào)平和垂準(zhǔn)設(shè)備，其特征在于，還包括反射表面，其中，第一光 束由分束鏡反射并且指向第一線透鏡，并且其中第二光束經(jīng)過分束鏡并且由反射表面反射 并因此指向第二線透鏡。
11.如權(quán)利要求1所述的調(diào)平和垂準(zhǔn)設(shè)備，其特征在于，激光模塊通常豎直地朝向，并 且在第一和第二光束分別地入射到第一和第二線透鏡之前，分束鏡和反射表面將第一和第 二光束沿通常水平的方向重定向。
12.如權(quán)利要求1所述的調(diào)平和垂準(zhǔn)設(shè)備，其特征在于，還包括使第一和第二線透鏡與 分束器和反射表面以間隔的關(guān)系保持的第一和第二透鏡支架。
全文摘要
一種調(diào)平和垂準(zhǔn)設(shè)備，包含框架，相對于框架下垂地安裝的主體，相對于主體固定從而安裝以用于隨著主體運(yùn)動的激光模塊，相對于激光模塊固定從而安裝用于隨著主體運(yùn)動的分束器，它接收從晶體發(fā)射的綠光并且將光分成至少兩個(gè)光束，包括第一光束和第二光束，和第一和第二線透鏡，它們相對于激光模塊固定從而安裝用于隨著主體運(yùn)動，且分別地布置在第一和第二光束的路徑中。
文檔編號G01C15/00GK101918794SQ200880113865
公開日2010年12月15日 申請日期2008年10月31日 優(yōu)先權(quán)日2007年11月2日
發(fā)明者A·普里, D·威爾遜 申請人:羅伯特·博世工具公司