发明名称 搭载分光器及线光产生元件之多光束产生器、雷射画线装置及线光产生光学系
摘要 本发明系将底面形状为直角等腰三角形的3个三角柱组合而构成分光器,并在包含直角等腰三角形的棱线的平面形成分离入射光用的薄膜。藉由该构成,向着三角形的顶角入射的光,系藉由光分离面将2条光反射、并使1条光穿透,而使入射于分光器的光分离为3方向。藉此,可提供可容易从1条雷射光产生强度大致相同的复数条光束的光学系及搭载该光学系的可照射复数条线光的低价的雷射画线装置。
申请公布号 TWI238242 申请公布日期 2005.08.21
申请号 TW092123417 申请日期 2003.08.26
申请人 日立工机股份有限公司 发明人 西村孝司
分类号 G01C15/00 主分类号 G01C15/00
代理机构 代理人 赖经臣 台北市松山区南京东路3段346号1112室;宿希成 台北市松山区南京东路3段346号1112室
主权项 1.一种多光束产生器,其包含有:光源,系产生光束;分光器,其系由至少具有2个面以入射该光束之穿透体、形成于该至少2个面中的第1面之第1光分离部、及形成于该至少2个面中的第2面之第2光分离部所构成;以及从由该第1光分离部及该第2光分离部中至少一个所分离的光束中得到线光的线光产生光学元件。2.如申请专利范围第1项之多光束产生器,其中,该分光器系将从光源所产生的1条入射光分离为由第1光分离部所反射的一条光、由该第2光分离部所反射的一条光、及穿透该第1光分离部的光和穿透该第2光分离部的光所组成的1条穿透光;该线光产生光学元件,系接受由该第1光分离部所反射的反射光、由该第2光分离部所反射的反射光、及穿透该第1光分离部的光和穿透该第2光分离部的光所组成的1条穿透光中至少一条光,而变换为线光。3.如申请专利范围第2项之多光束产生器,其中,该光穿透体系形成为具有3侧面的三角柱形状的透明光学元件;在该三角柱的3侧面中的2侧面形成该第1光分离部及该第2光分离部。4.如申请专利范围第3项之多光束产生器,其中,该光学元件系为其底面形状为略直角等腰三角形的三角柱。5.如申请专利范围第2项之多光束产生器,其中,该光穿透体具备分别具有呈略直角等腰三角形的底面形状的透明三角柱的第1光学元件、第2光学元件及第3光学元件;属该第1光学元件的侧面之该三角柱的底面形状中包含构成顶角的2边的三角柱的2侧面,系接合于属该第2光学元件及第3光学元件的侧面之该三角柱的底面形状中包含与顶角面对的边的三角柱的侧面;在该接合之2侧面形成该第1光分离部及该第2光分离部。6.如申请专利范围第2项之多光束产生器,其中,该第1光分离部及该第2光分离部具有约67%的反射率。7.一种线光产生光学系,其包含有:光源,系产生光束;准直透镜,系将来自该光源的出射光变换为准直光;三角棱镜,系为形成具有3侧面的三角柱的形状,并于该三角柱的该3侧面中的2侧面形成第1光分离部及第2光分离部的三角棱镜,其于由该2侧面所组成的顶角接受该准直光,用以将该准直光分离为4条光束;及线光产生光学元件,系配置于从该三角棱镜出射的光束的光路径中至少一个光路径上,并将该光束变换为线光。8.如申请专利范围第7项之线光产生光学系,其中,藉由在该三角棱镜与该线光产生光学元件之间更设置反射从该三角棱镜出射的光束用的反射镜,以改变该光束的光路径。9.如申请专利范围第7项之线光产生光学系,其中,该光源具有出射雷射光的雷射出射面;该三角棱镜的该顶角与该雷射出射面呈面对状态。10.如申请专利范围第7项之线光产生光学系,其中,更具备将来自该准直透镜的准直光的光束形状设为略圆形的光学元件。11.如申请专利范围第10项之线光产生光学系,其中,该光学元件系由改变该准直光的圆形度的歪像透镜所构成。12.如申请专利范围第7项之线光产生光学系,其中,藉由在该三角棱镜与该线光产生光学元件之间更设置双棱镜,以使光束的光束形状旋转。13.如申请专利范围第7项之线光产生光学系,其中,该第1光分离部及该第2光分离部系分别由光分离薄膜所组成。14.一种雷射画线装置,其包含有:雷射器,系产生光束;以及分光器,其系由至少具有2个面以入射该光束之光穿透体、形成于该至少2个面中的第1面之第1光分离部、及系形成于该至少2个面中的第2面之第2光分离部所构成;线光产生光学元件,系从由该第1光分离部及该第2光分离部中至少一个光分离部所分离的光束获得线光;以及支持部,系支持该雷射器、该分光器及该线光产生光学元件。15.如申请专利范围第14项之雷射画线装置,其中,该分光器系将从该雷射器所产生的1条入射光分离为由该第1光分离部所反射的一条光、由该第2光分离部所反射的一条光、及穿透该第1光分离部的光和穿透该第2光分离部中任一者的光所组成的1条穿透光;该线光产生光学元件系接受由该第1光分离部所反射的反射光、由该第2光分离部所反射的反射光、及穿透该第1光分离部的光和穿透该第2光分离部的光所组成的1条穿透光中至少一条光,而变换为线光16.如申请专利范围第14项之雷射画线装置,其中,在该第1光分离部的反射光、该第2光分离部的反射光、该第1光分离部及第2光分离部的穿透光中至少1条之通过路径中,配置其他的光分离元件,以产生4条以上的光束;该线光产生光学元件系接受该4条以上的光束中之至少一条,而变换为线光。17.如申请专利范围第15项之雷射画线装置,其中,该光穿透体系形成为具有3侧面的三角柱形状的透明光学元件;在该三角柱的该3侧面中的2侧面形成该第1光分离部及该第2光分离部。18.如申请专利范围第17项之雷射画线装置,其中,该光学元件系为其底面形状为略直角等腰三角形的三角柱。19.如申请专利范围第15项之雷射画线装置,其中,该光穿透体具备分别具有呈略直角等腰三角形的底面形状的透明三角柱的第1光学元件、第2光学元件及第3光学元件;属该第1光学元件的侧面之该三角柱的底面形状中包含构成顶角的2边的三角柱的2侧面,系接合于属该第2光学元件及该第3光学元件的侧面之该三角柱的底面形状中包含与顶角面对的边的三角柱的侧面;在该接合之2侧面形成该第1光分离部及该第2光分离部。20.如申请专利范围第15项之雷射画线装置,其中,该第1光分离部及该第2光分离部具有约67%的反射率。21.如申请专利范围第15项之雷射画线装置,其中,在该雷射器与该分光器之间,还具备将来自该雷射器的出射光变换为准直光的准直透镜;该光穿透体系由具有3侧面的三角柱形状的三角棱镜所构成;该三角棱镜系在该三角柱的该3侧面中的2侧面形成该第1光分离部及该第2光分离部,在由该2侧面所组成的顶角接受该准直光,并与该第1光分离部及该第2光分离部协动而将该准直光分离成为4条光束。22.如申请专利范围第21项之雷射画线装置,其中,该三角棱镜系从与该顶角对面的1侧面出射第1光束及第2光束,从由该第1光分离部及该第2光分离部所形成的该2侧面出射第3光束及第4光束;并具备:配置于该第1光束的光路径上,将该第1光束变换为线光用的第1线光产生光学元件;及配置于该第2光束的光路径上,将该第2光束变换为线光用的第2线光产生光学元件。23.如申请专利范围第22项之雷射画线装置,其中,该第1光分离部及该第2光分离部,系于相对该准直光的入射方向略垂直的方向,出射该第3光束及该第4光束。24.如申请专利范围第22项之雷射画线装置,其中,在该第1光束及第2光束的光路径的至少一方,配置光路径改变光学元件,以光的行进方向成为水平方向的方式来改变光路径。25.如申请专利范围第24项之雷射画线装置,其中,该光路径改变光学元件系配置于该第1光束的光路径上;该第1线光产生光学元件系设于该光路径改变光学元件的后段,以便从使行进方向成为水平方向的该第1光束产生水平线光;该第2线光产生光学元件系从第2光束产生垂直线光。26.如申请专利范围第22项之雷射画线装置,其中,在该三角棱镜与该线光产生光学元件之间的该第1光束及该第2光束的至少一方的光路径上设置双棱镜,以使该第1光束及该第2光束的至少一方的光束形状旋转。27.如申请专利范围第22项之雷射画线装置,其中,在该准直透镜与该三角棱镜之间的光路径上设置使光束成为略圆形用的光学元件。28.如申请专利范围第21项之雷射画线装置,其中,藉由在从该三角棱镜出射的光束中至少1条的光路径上设置反射镜,以改变该光束的光路径。29.如申请专利范围第21项之雷射画线装置,其中,该雷射器具有出射雷射光束的雷射出射面;该三角棱镜的顶角与该雷射出射面系呈面对状态。30.如申请专利范围第21项之雷射画线装置,其中,更具备将来自该率直透镜的准直光的光束形状设为圆形的光学元件。31.如申请专利范围第30项之雷射画线装置,其中,该光学元件系由改变该准直光的圆形度的歪像透镜所构成。32.如申请专利范围第21项之雷射画线装置,其中,藉由在从该三角棱镜出射的4条光束中至少一条的光路径上设置双棱镜,以使至少一条的光束的光束形状旋转。33.如申请专利范围第14项之雷射画线装置,其中,该第1面及该第2面系相互平行;该第1光分离部系将该一条入射光分离为反射光及穿透光;该第2光分离部系将该穿透光再分离为反射光及穿透光。34.如申请专利范围第33项之雷射画线装置,其中,该一条入射光系在以相对该第1光分离部略呈45的入射角入射的情况,将该第1光分离部入射时的折射角设为,将该第1面及该第2面的间隔设为d时,以属该第1光分离部及该第2光分离部的距离之该第1面及第2面的平行方向的距离大致成为dtan的方式,形成该第1光分离部及该第2光分离部。35.如申请专利范围第33项之雷射画线装置,其中,该光穿透体更具备使第2光分离部之穿透光依序穿透用的第3面及第4面;该第3面及第4面系相互平行,且与上述第1面及上述第2面垂直相交。36.如申请专利范围第35项之雷射画线装置,其中,该一条入射光系在以相对该第1光分离部略呈45的入射角入射的情况,将该第1光分离部之入射时的折射角设为,将该第1面及第2面的间隔设为d时,属该第1光分离部及该第3面的距离之该第1面及该第2面的平行方向的距离系较dtan大。37.如申请专利范围第35项之雷射画线装置,其中,该第3面及该第4面的间隔,与该第1面及该第2面的间隔实质上相等,藉以使穿透该第4面的光的光路径在入射光的光路径的延长线上一致。38.如申请专利范围第35项之雷射画线装置,其中,该光穿透体更具备使该第1光分离部之反射光由指定的反射体反射而来的光依序穿透用的第5面及第6面;该第5面及该第6面系相互平行,且与上述第1面及上述第2面垂直相交。39.如申请专利范围第38项之雷射画线装置,其中,该第5面及该第6面的间隔,与该第1面及该第2面的间隔实质上相等,藉以使穿透该第6面的光的光路径在由上述指定的反射体反射而来的光的光路径的延长线上一致。40.如申请专利范围第14项之雷射画线装置,其中,该第1光分离部及该第2光分离部系分别由光分离薄膜所组成。图式简单说明:图1为显示本发明之第1实施形态之分光器的立体图。图2为图1之分光器的俯视图。图3为显示藉由图1之分光器来分离光束的原理的说明图。图4为显示图1之分光器的制造方法的说明图,显示形成光分离薄膜的步骤。图5为显示图1之分光器的制造方法的说明图,显示接合3个三角柱的步骤。图6为显示入射于三角棱镜的光的出射方向的说明图。图7为更为详细地说明入射于三角棱镜的光的出射方向的说明图。图8为显示部分入射于三角棱镜的光的出射方向的说明图。图9为显示本发明之第1实施形态之多光束产生器的侧视图。图10为显示图9之多光束产生器的俯视图。图11为显示本发明之第1实施形态之雷射画线装置的侧视图。图12为显示设于图11之雷射画线装置的线光产生光学系的侧视图。图13为图12之线光产生光学系的俯视图。图14为显示本发明之第2实施形态之线光产生光学系的说明图。图15为显示入射于图14之三角棱镜的光的出射方向的说明图。图16为显示图14之线光产生光学系的变化例的说明图。图17(a)为显示棒状透镜与入射光束的剖面的朝向的关系的说明图。图17(b)为显示棒状透镜与入射光束的剖面的朝向的另一关系的说明图。图17(c)为显示双棱镜的朝向的说明图。图18为显示图16之线光产生光学系的变化例的说明图。图19为显示本发明之第2实施形态的雷射画线装置的侧视图。图20为显示搭载于图19之雷射画线装置的光学元件的说明图。图21为显示本发明之第3实施形态的分光器的立体图。图22为显示藉由图21之分光器分离光束的原理的说明图。图23为更为详细地说明藉由图21之分光器分离光束的原理的说明图。图24为显示第3实施形态的第1变化例的分光器的立体图。图25为显示藉由图24之分光器分离光束的原理的说明图。图26为更为详细地说明藉由图24之分光器分离光束的原理的说明图。图27为显示第3实施形态的第2变化例的分光器的立体图。图28为显示藉由图27之分光器分离光束的原理的说明图。图29为显示第3实施形态的第3变化例的分光器的立体图。图30为显示藉由图29之分光器分离光束的原理的说明图。图31为显示本发明之第3实施形态的搭载着分光器的雷射画线装置的侧视图。图32为显示使用图21之分光器的线光产生光学系的侧视图。图33为显示使用图28之分光器的线光产生光学系的侧视图。
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