专利名称：绿色光束激光调平设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及自调平和垂准设备中的改进。
发明内容
本发明的一个或多个实施例提供了一种调平和垂准设备，包括框架，相对于框架 下垂地安装的主体，相对于主体固定从而安装以用于随着主体运动的激光模块，相对于激 光模块固定从而安装用于随着主体运动的分束器，它接收从晶体发射的绿光并且将光分成 至少两个光束，包括第一光束和第二光束，和第一和第二线透镜，它们相对于激光模块固定 从而安装用于随着主体运动，且分别地布置在第一和第二光束的路径中。第一线透镜定向 成将第一光束转换为平面水平光束并且第二线透镜定向成将第二光束转换成平面垂直光 束ο
图1A-1D是依照本发明的一个实施例的调平和垂准设备的剖视图；图2A-2C是依照本发明的一个实施例的调平和垂准设备的剖视图、透视图和前视 图；图3A-3B是依照本发明的一个实施例的激光模块的图示；图4是依照本发明的一个实施例的调平和垂准设备的透视具体实施例方式在图1A-1D中以剖视图显示了依照本发明的调正和垂准设备10的实施例。设备 10具有外壳或壳12，在一个实施例中它可以由塑料材料模制而成。壳12可以由固定在一 起的两个或更多壳部形成。透明窗口 14设置在外壳或壳12上以能够使激光从外壳12中 发出。框架120固定地安装在外壳12内。自调平摆动组件形式的主体110相对于框架120 使用多向转动连接130万向下垂地安装。主体110、框架120和多向转动连接130封闭在保 护外壳12内。窗口 14可以透射可见光而透射的可见光不会有显著的几何变形。在图1B-1D中以三个正交剖视图显示了主体110和框架120。多向转动连接130 包括界定了两个垂直旋转轴138和139的两对万向节轴承136和137。万向节轴承136和 137允许围绕轴138和139的一定范围的自由旋转角，这样主体110就可以在垂直于由轴 138和139界定的平面的任意平面中摆动。当放置并且由可以界定和保持其与水平面的倾斜不会超过由轴承136和137界定 的角的范围的稳定支撑表面的支承结构适当地支撑时，主体110布置成具有由重力界定的 预定朝向。在一个可选实施例中，主体和框架可以具有作为美国专利No. 5，539，990中公开 类型的球窝配置的万向地安装的摆动组件，该专利全部包含在此作为参考。在外壳12布置有磁铁150，磁铁150在一个实施例中布置在框架120上。磁铁150布置成邻近连接至主体110的导电的抗磁阻尼器160。主体110围绕轴138和139中的任 一个或两者的摆动必然导致阻尼器160相对于磁铁150的磁场的移动。这种移动的速度导 致阻尼器160中的涡流。涡流的电阻耗散充当主体110振荡的机械能的耗能装置(energy sink)。该机械能阻尼作用有助于主体110沿着局部垂直轴的快速稳定。应该注意到，当主 体相对于磁铁150不移动时，没有与重力相比的磁力作用在主体110上，如本领域的普通技 术人员所知的那样。应当理解，虽然主体110可以由单个整体式结构形成，但是在大多数实 施例中它将由固定在一起的几个不同的部分形成。主体110可以由金属、塑料、弹性材料、 陶瓷、玻璃或其任意组合构成。激光模块140包含于并固定至主体110，从而安装用于随着主体110运动。激光模 块140的朝向被界定并且相对于主体110精确地已知，这样当处于重力作用下时，主体会具 有预定的朝向，激光模块140的朝向可以在制造过程中相对于当地重力的朝向测量并且精 确地设定。在一个实施例中，激光模块140相对于主体110固定，这样它就基本上定向成当 主体110在重力下静止时，从模块140发射的光束就沿基本上平行于表示当地重力的矢量 的方向指引。在图2A、2B和2C中分别以剖面图、透视图和前视图显示了激光模块140。激光模 块140包括绿色光源210。该设备将包括分束器220、第一线透镜240和第二线透镜250。 分束器220将由绿色光源210发射的光束260分成第一光束270和第二光束280。在一个 实施例中，如图所示，分束器220包括分束镜222。光束镜222可以是部分地反射的镜(例 如，50 %反射/50 %透射的镜)。在这个实施例中，两个光束之一可以由反射表面230反射。 例如，在所示实施例中，它是由反射表面230反射的光束的透射部分270(即，光束中经过分 束镜222的部分)。在一个实施例中，反射表面230是由100%反射的镜224提供的。应当理解，在其它实施例中，分束器220可以使用其它部件，例如棱柱、偏振光束 分光器、透镜和具有开口或倾斜的反射表面以将进入的单个光束分成两个光束部分的镜。 另外，在另一个实施例中，可以设置不同于镜224的用于使光重定向的其它配置(例如棱 柱、光导管、光纤、透镜等等)。因此不用考虑由分束器222或反射表面230被反射或者透射 的光，可以很简单地认为它将被重定向。经过分束镜222的第一光束270沿布置成与第一光束270相交的第一线透镜240 的方向由反射表面230反射。第二光束280沿与第二光束280相交的第二线透镜250的方 向由分束器260导引。第一线透镜240定向成使第一光束270的光折射并且将第一光束 270转换成平面水平光束290。第二线透镜250定向成使第二光束280的光折射并且将第 二光束280转换成平面垂直光束295。图3A-3B中示意性地显示了绿色光源。在图3(a)中示意性地表示的一个实施例 中，包括单个的激光二极管或激光二极管的阵列的二极管激光器310布置成发射穿过波长 转换晶体320的红外的激光束330。波长转换晶体320布置成吸收入射光并且将吸收的能 量以具有比入射光的波长更短波长的光的形式重新发射。当二极管激光器选取成在大约 990nm-1140nm的频率范围内发射并且波长转换晶体是倍频器例如磷酸钛钾(KTP)晶体时， 由光源210发射的光束340将具有大约在绿色可见光特有的495nm-570nm的范围内的波 长。具有从495nm-570nm范围内的波长的绿光显示了至少1401m/W的光效能。在图3 (b)示意性地显示的另一个实施例中，至少一个二极管激光器310被用于光泵浦固态激光晶体360。当二极管激光器选取成在800nm-900nm的光泵浦波长范围内发射 时，固态激光晶体布置成有效地吸收光泵浦辐射，例如掺钕钒酸钇(Nd:YV04)或钕掺杂钇 铝石榴石(Nd: YAG)，红外(infra-read激)光束330将具有大约1064nm的波长。如果波长 转换晶体是倍频器，例如钾钛磷酸盐(KTP)晶体，由光源210发射的输出光束340将具有大 约532nm的波长，显示了至少5701m/W的光效能。在图1-2C所示的实施例中，线透镜240和250可以均采取柱面透镜的形式。柱面 透镜可以具有接近具有圆形横截面的圆柱或部分圆柱(例如具有半圆形横截面)的表面的 光学表面。在另一个实施例中，可以使用其它线透镜。例如，可以使用具有椭圆形横截面的 透镜和/或镜或具有复合曲率半径的横截面的其它非球面透镜或镜。在一个实施例中， 每个线透镜可以对应于题为“Light-PlaneProjecting Apparatus And Lens”的美国公布 No. U. S. 2007/0124947 (序列号11/585，931)中公开的透镜，该专利全部包含在此作为参 考。还值得注意，类似或不同的光学元件单独地或以阵列地组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。在所示实施例中，为每个柱面透镜设置了一对定位螺钉170。定位螺钉170上的张 力单独地调节成控制透镜的圆柱轴与各自的激光光束的传播轴之间的角度。透镜的圆柱轴 与相应的绿色光束的传播轴之间的角度布置成大约为90°从而防止平面水平光束290和 平面垂直光束295的变形。在所示实施例中，线透镜240、250中的每一个均分别地布置在固定至主体110的 相关联的透镜支架242和252的端部上。在一个实施例中，透镜支架242和252均包括各自 的管状结构，管状结构接收已经由分束器220分开的光并且允许进入的相关联的光束270 和280由此自由地经过。管状结构的端部提供了用于固定各自的透镜240和250的固定 架。管状结构可以在其中包括真空或空的区域或者在另一个实施例中包括光导纤维或其它 光透射材料。在另一个实施例中，支架242和252可以考虑成为主体110的一部分，其中， 主体110具有允许已经由分束器220分开的光由此未受阻止地经过的空的区域(真空区)。图1-2C显示了其中分束器220是部分地反射的镜而反射表面230是完全反射的 前表面镜的实施例。光学领域的专业人员已知依照本发明的强度分束器220可以布置成偏 振光束分光器、二色分束镜或具有单个或多个孔或开口的反光镜的形式，只要所生成的第 一光束270和第二光束280显示出可用于所照亮物体的便利的同步观测即可。图1-2C中显示的实施例使用了具有多个二向色涂层的镜230用于大约532nm波 长的光的高效反射。
权利要求
一种调平和垂准设备，包括框架；相对于框架下垂地安装的主体；相对于主体固定从而安装以用于随着主体运动的激光模块，该激光模块包括二极管激光器和晶体，其中光从二极管发射并且经过晶体，该晶体转换从二极管激光器发射的光的波长，这样从晶体发射的光就在绿色光谱中；分束器，相对于激光模块固定从而安装用于随着主体运动，它接收从晶体发射的绿光并且将光分成至少两个光束，包括第一光束和第二光束；第一线透镜，相对于激光模块固定从而安装用于随着主体运动，第一线透镜布置在第一光束的路径中；第二线透镜，相对于激光模块固定从而安装用于随着主体运动，第二线透镜布置在第二光束的路径中；其中，第一线透镜定向成将第一光束转换为平面水平光束并且第二线透镜定向成将第二光束转换成平面垂直光束。
2.如权利要求1所述的调平和垂准设备，其特征在于，第一线透镜包括界定了至少一 部分圆柱的表面，并且第二线透镜包括界定了至少一部分圆柱的表面。
3.如权利要求1所述的调平和垂准设备，其特征在于，至少一个线透镜是非球面透镜。
4.如权利要求1所述的调平和垂准设备，其特征在于，分束器是部分地反射的镜。
5.如权利要求1所述的调平和垂准设备，其特征在于，分束器是二色分束镜。
6.如权利要求1所述的调平和垂准设备，其特征在于，分束器是偏振光束分光器。
7.如权利要求1所述的调平和垂准设备，其特征在于，分束器布置成生成具有基本上 相等发光度的至少两个光束。
8.如权利要求1所述的调平和垂准设备，其特征在于，主体包括自调平摆动组件。
9.如权利要求1所述的调平和垂准设备，其特征在于，还包括固态激光晶体；其中，二极管激光器是泵浦激光器，包括至少一个激光二极管，这样光就从泵浦激光器 发射并且经过固态激光晶体直至一部分泵浦激光被吸收；固态激光晶体发射光束，该光束 经过转换由固态激光晶体发射的至少一部分光的波长的波长转换晶体，这样由波长转换晶 体发射的光就在绿光光谱内。
10.如权利要求1所述的调平和垂准设备，其特征在于，还包括反射表面，其中，第一光 束由分束镜反射并且指向第一线透镜，并且其中第二光束经过分束镜并且由反射表面反射 并因此指向第二线透镜。
11.如权利要求1所述的调平和垂准设备，其特征在于，激光模块通常竖直地朝向，并 且在第一和第二光束分别地入射到第一和第二线透镜之前，分束镜和反射表面将第一和第 二光束沿通常水平的方向重定向。
12.如权利要求1所述的调平和垂准设备，其特征在于，还包括使第一和第二线透镜与 分束器和反射表面以间隔的关系保持的第一和第二透镜支架。
全文摘要
一种调平和垂准设备，包含框架，相对于框架下垂地安装的主体，相对于主体固定从而安装以用于随着主体运动的激光模块，相对于激光模块固定从而安装用于随着主体运动的分束器，它接收从晶体发射的绿光并且将光分成至少两个光束，包括第一光束和第二光束，和第一和第二线透镜，它们相对于激光模块固定从而安装用于随着主体运动，且分别地布置在第一和第二光束的路径中。
文档编号G01C15/00GK101918794SQ200880113865
公开日2010年12月15日 申请日期2008年10月31日 优先权日2007年11月2日
发明者A·普里, D·威尔逊 申请人:罗伯特·博世工具公司