CN111788513B - 电磁辐射转向机构 - Google Patents

Abstract

一种电磁辐射转向机构。一种被构造成使电磁辐射转向以寻址二维视场内的特定位置的电磁辐射转向机构，其包括：具有相关联的第一致动器的第一光学元件，所述第一致动器被构造成使所述第一光学元件围绕第一旋转轴线旋转以改变所述二维视场中第一转向轴线的第一坐标；具有相关联的第二致动器的第二光学元件，所述第二致动器被构造成使所述第二光学元件围绕第二旋转轴线旋转以改变所述二维视场中第二转向轴线的第二坐标；以及电磁辐射操纵器，所述电磁辐射操纵器以光学方式设置在所述第一光学元件与第二光学元件之间。第一角度限定在所述第一旋转轴线与第二旋转轴线之间，并且第二角度限定在所述第一转向轴线与第二转向轴线之间。所述电磁辐射操纵器被构造成在所述第一角度与所述第二角度之间引入差。

Description

电磁辐射转向机构

技术领域

本发明涉及一种电磁辐射转向机构。本公开内容的方面和实施方案总体涉及激光扫描和激光打标装备。

背景技术

当前激光打标机和扫描仪在包装以及在零件打标生产线中的自动化生产操作期间受到限制。当前激光打标机和扫描仪通常相对于正在被打标的物品固定到生产***中。

已知电磁辐射转向机构包括两个反射镜。第一反射镜被构造成围绕第一旋转轴线旋转以使电磁辐射沿着第一转向轴线转向，并且第二反射镜被构造成围绕第二旋转轴线旋转以使电磁辐射沿着第二转向轴线转向。第一转向轴线和第二转向轴线垂直，使得电磁辐射可以围绕二维视场转向。为了实现垂直的第一和第二转向轴线，已知电磁辐射转向机构中的第一和第二反射镜的第一和第二旋转轴线相对于彼此正交取向。因此，在已知电磁辐射转向机构中，旋转轴线和转向轴线可以被描述为直接耦合。即，为了使第一和第二转向轴线正交，反射镜的第一和第二旋转轴线也必须正交。由于电磁辐射转向机构的壳体必须大到足以容纳正交取向的转向反射镜及其相关联致动器，因此这通常导致大型、笨重且麻烦的电磁辐射转向机构。

本发明的目的是提供一种消除或减轻在本文中或者在别处指出的现有技术的一个或多个问题的电磁辐射转向机构。

发明内容

本文中公开的方面和实施例实现光学扫描或打标***（例如，激光扫描或打标***）到生产***中的容易集成和操作。本文公开的方面和实施例包括可以与激光扫描或打标***的激光束同轴（即，基本上平行）***的光学扫描***。所产生扫描/打标头的紧凑大小促进激光扫描或打标装备到生产线中的集成。

根据本发明的第一方面，提供一种被构造成使电磁辐射转向以寻址二维视场内的特定位置的电磁辐射转向机构，其包括：具有相关联第一致动器的第一光学元件，所述第一致动器被构造成使所述第一光学元件围绕第一旋转轴线旋转以改变所述二维视场中第一转向轴线的第一坐标；具有相关联第二致动器的第二光学元件，所述第二致动器被构造成使所述第二光学元件围绕第二旋转轴线旋转以改变所述二维视场中第二转向轴线的第二坐标；以及电磁辐射操纵器，所述电磁辐射操纵器以光学方式设置在所述第一光学元件与第二光学元件之间，其中第一角度限定在所述第一旋转轴线与第二旋转轴线之间，第二角度限定在所述第一转向轴线与第二转向轴线之间，并且所述电磁辐射操纵器被构造成在所述第一角度与所述第二角度之间引入差。

电磁辐射操纵器可以称为电磁辐射空间分布变换器。即，电磁辐射操纵器可以被构造成通过使入射电磁辐射从第一传播方向和/或取向变换到不同传播方向和/或取向来操纵所述电磁辐射。电磁辐射操纵器可以称为电磁辐射空间分布旋转器。即，电磁辐射操纵器可以被构造成通过旋转入射电磁辐射的传播方向和/或取向来操纵所述电磁辐射。与可旋转的第一光学元件和第二光学元件相比，电磁辐射操纵器可以被视为固定组件。

第一光学元件和第二光学元件中的每一者可以称为偏转器或可变偏转器。即，第一光学元件和第二光学元件可以被构造成按可变方式偏转入射电磁辐射，使得当第一光学元件和/或第二光学元件旋转时，离开电磁辐射转向机构的电磁辐射围绕二维视场转向。第一光学元件或第二光学元件的旋转可以改变由第一光学元件和/或第二光学元件引起的电磁辐射的偏转。

第一转向轴线和第二转向轴线中的每一者可以称为偏转轴线或偏转自由度。这是因为每一光学元件可以被构造成偏转电磁辐射，并且从而改变电磁辐射的传播方向和/或取向。与第一光学元件和第二光学元件相关联的两个偏转自由度可以组合以寻址二维视场内的电磁辐射可以围绕其转向的特定位置。

二维视场可以对应于与电磁辐射转向机构相距固定距离的假想平面，电磁辐射投射到所述假想平面上。例如，二维视场可以与待使用电磁辐射打标的产品的表面的一部分大致共面。

二维视场可以例如具有约60 mm乘约80 mm的尺寸。二维视场可以例如具有约200mm乘约300 mm的尺寸。二维视场的大小可以至少部分取决于电磁辐射转向机构的输出与电磁辐射在其上被转向的表面之间的距离。如果使用电磁辐射转向机构作为激光打标***的打标头的一部分，则打标头的输出与待打标产品之间的距离可以在约100 mm与约500 mm之间，例如约300 mm。

第一致动器和第二致动器中的每一者可以称为驱动机构。即，第一致动器被构造成驱动第一光学元件围绕第一旋转轴线的旋转，并且第二致动器被构造成驱动第二光学元件围绕第二旋转轴线的旋转。

第一角度可以为零。即，第一旋转轴线和第二旋转轴线可以大致平行。替代性地，第一角度可以为非零的。即，第一旋转轴线和第二旋转轴线可以不平行。

对于二维视场中的给定点，旋转第一光学元件将致使电磁辐射的位置沿着第一转向轴线改变，并且旋转第二光学元件将致使电磁辐射的位置沿着第二转向轴线改变。在第一转向轴线与第二转向轴线之间可以存在一定程度的线性无关性。例如，第二角度可以小于90°（例如约80°），并且电磁辐射转向机构可以仍有效地寻址二维视场内电磁辐射可以围绕其转向的多个位置。第一转向轴线和/或第二转向轴线可以不是线性的。例如，第一转向轴线和/或第二转向轴线可以是曲线的。

每一转向轴线可以使用任何所期望坐标系描述，例如笛卡儿坐标系、球面极坐标系、柱面极坐标系等等。例如，当使用笛卡儿坐标描述转向轴线时，“x”坐标可以被视为第一转向轴线的第一坐标，并且“y”坐标可以被视为第二转向轴线的第二坐标。替代性地，当使用球面极坐标描述第一转向轴线和第二转向轴线时，径向坐标可以被视为第一转向轴线的第一坐标，并且方位角坐标可以被视为第二转向轴线的第二坐标。

第一光学元件和第二光学元件的旋转可以提供第一转向坐标和第二转向坐标的相关联变化的一对一映射。旋转所述光学元件中的一者可以沿沿相关联转向轴线使电磁辐射排他地转向。

在已知电磁辐射转向机构中，第一角度和第二角度相等。即，为了实现正交转向轴线以围绕二维视场使电磁辐射转向，第一旋转轴线和第二旋转轴线也是正交的。因此，在已知电磁辐射转向机构中，旋转轴线和转向轴线可以被描述为直接耦合。本文中公开的电磁辐射转向机构有利地使第一光学元件和第二光学元件的第一旋转轴线和第二旋转轴线的取向与第一转向轴线和第二转向轴线的取向解耦，从而允许更大设计自由度和更广应用范围。

本文中公开的电磁辐射转向机构有利地使第一光学元件和第二光学元件的第一旋转轴线和第二旋转轴线的取向与第一转向轴线和第二转向轴线的取向解耦，从而允许更大设计自由度。电磁辐射转向机构可以用于更广应用范围中，包括其中已知电磁辐射转向机构因其大小和/或重量而不合适的应用。一个这种应用涉及通过将电磁辐射转向机构并入到打标头中来使用激光打标***在生产线上对产品进行打标。根据本发明的电磁辐射转向机构可以使得能够使用更小、更轻打标头，从而简化激光打标***的安装，并且还赋予打标头如何用于生产线上的更大灵活性。

第一旋转轴线和第二旋转轴线可以非正交。

具有非正交第一旋转轴线和第二旋转轴线有利地提供第一光学元件和第二光学元件的更大物理布置自由度，即使当第一转向轴线和第二转向轴线正交时也是如此。

第一旋转轴线和第二旋转轴线可以大致平行。

具有大致平行的第一旋转轴线和第二旋转轴线有利地提供第一光学元件和第二光学元件的紧凑布置，从而减小电磁辐射转向机构的大小和重量。大小和重量的此减小有利地允许电磁辐射转向机构用于其中大小和/或重量可能先前已经是限制因素的更多数目个应用中，例如激光打标***的打标头。

第一角度可以小于约45°。第一角度可以小于约10°。第一角度可以小于约5°。第一角度可以小于约2°。第一角度可以约0°。

减小第一角度的范围可以有利地导致更紧凑电磁辐射转向机构。

第一转向轴线和第二转向轴线可以大致正交。

具有大致正交的第一转向轴线和第二转向轴线可以有利地提供完整二维视场，电磁辐射可以通过电磁辐射转向机构围绕所述完整二维视场转向。

第二角度可以在约70°与约110°之间。第二角度可以在约80°与约100°之间。第二角度可以在约85°与约95°之间。第二角度可以约90°。

电磁辐射操纵器可以被构造成在第一角度与第二角度之间引入大于约45°的差。电磁辐射操纵器可以被构造成在第一角度与第二角度之间引入大于约70°的差。电磁辐射操纵器可以被构造成在第一角度与第二角度之间引入约90°的差。

将由电磁辐射操纵器引入的第一角度与第二角度之间的差增加到高达约90°可以有利地进一步使旋转轴线的取向与转向轴线的取向解耦。在组装第一光学元件和第二光学元件时，这又可以有利地提供更大设计自由度，而不必减小和/或限制电磁辐射可以围绕其转向的二维视场。

第一光学元件可以与第二光学元件相邻。第一光学元件和第二光学元件可以沿着平行于第一旋转轴线和/或第二旋转轴线的方向彼此偏移。最小距离可以存在于第一旋转轴线与第二旋转轴线之间。即，可以减小第一光学元件与第二光学元件之间的空间量，以便进一步减小电磁辐射转向机构的大小。第一光学元件和第二光学元件的大小可以至少部分确定第一旋转轴线与第二旋转轴线之间的最小距离。第一光学元件和第二光学元件的旋转范围（即，第一光学元件和第二光学元件可以围绕第一旋转轴线和第二旋转轴线旋转的最大和/或最小角度）可以至少部分确定第一旋转轴线与第二旋转轴线之间的最小距离。如果第一旋转轴线与第二旋转轴线之间的距离不足，则第一光学元件和第二光学元件在旋转时可能彼此接触。第一致动器和/或第二致动器的大小可以至少部分确定第一旋转轴线与第二旋转轴线之间的最小距离。第一致动器和/或第二致动器可以被安装成使得其大小并不确定第一旋转轴线与第二旋转轴线之间的最小距离。

第一光学元件可以被构造成接收电磁辐射并且将所述电磁辐射引导到电磁辐射操纵器。电磁辐射操纵器可以被构造成将电磁辐射引导到第二光学元件。

第二光学元件可以被构造成将电磁辐射引导到电磁辐射转向机构的光学输出。

第二光学元件可以被构造成将电磁辐射引导到被构造成接收经转向电磁辐射的光学设备的光学输入。

电磁辐射转向机构可以例如被构造成使电磁辐射围绕光敏检测器转向和/或使电磁辐射在给定光学设备的不同光学输入之间转向。

第一光学元件和第二光学元件中的至少一者可以是反射式的。

反射光学元件的旋转可以重定向从所述反射光学元件反射的电磁辐射。

第一光学元件可以包括被构造成接收电磁辐射的第一反射表面。第二光学元件可以包括被构造成接收电磁辐射的第二反射表面。

第一光学元件和/或第二光学元件可以包括反射涂层，诸如例如，包括金和/或银的涂层。

第二反射表面可以大于第一反射表面。这可以确保跨越第一反射表面的旋转范围，由第一反射表面反射的电磁辐射由第二反射表面接收。即，第二反射表面可以大到足以在第一反射表面围绕第一旋转轴线沿任一方向的最大旋转之后接收电磁辐射。电磁辐射在第一反射表面与第二反射表面之间转向的转向距离可以至少部分由第一反射表面与第二反射表面之间的距离确定。即，第一反射表面与第二反射表面之间的间隔越大，第二反射表面就可能越大，以便仍接收经转向的电磁辐射。因此，可能有利的是，减小第一反射表面与第二反射表面之间的距离以减小和/或限制电磁辐射在电磁辐射转向机构内、在第一反射表面与第二反射表面之间的转向距离。

第一旋转轴线和第一反射表面可以大致平行。

第二旋转轴线和第二反射表面可以大致平行。

第一光学元件和第二光学元件中的至少一者可以是折射式的。

折射光学元件可以是棱镜。

第一光学元件和第二光学元件中的至少一者可以是衍射式的。

衍射光学元件可以包括光栅。光栅可以经由蚀刻形成。

第一光学元件和第二光学元件中的至少一者可以是偏振式的。

偏振光学元件可以被构造成将线偏振的电磁辐射改变为圆偏振的电磁辐射。

从激光器（例如CO₂激光器）发射的辐射往往是线偏振的。对于某些应用（诸如例如，产品的激光打标），圆偏振的辐射可能比线偏振的辐射更好。

电磁辐射操纵器可以包括第一反射镜和第二反射镜。

第一反射镜和/或第二反射镜可以包括反射涂层，诸如例如，包括金和/或银的涂层。

第一反射镜可以被构造成在电磁辐射已经与第一光学元件相互作用之后接收电磁辐射并且将所述电磁辐射引导到第二反射镜。

第二反射镜可以被构造成在电磁辐射已经与第一反射镜相互作用之后接收电磁辐射并且将所述电磁辐射引导到第二光学元件。

第一反射镜和第二反射镜可以相对于彼此固定。

第一反射镜可以被布置成在电磁辐射的方向上施加约90°变化。

第一反射镜可以相对于入射电磁辐射以45°角度以光学方式设置。

第二反射镜可以被布置成在电磁辐射的方向上施加约90°变化。

第二反射镜可以相对于入射电磁辐射以45°角度以光学方式设置。

由第一反射镜引起的电磁辐射的方向的90°变化可以围绕第一反射轴线发生。由第二反射镜引起的电磁辐射的方向的90°变化可以围绕第二反射轴线发生。第一反射轴线和第二反射轴线可以不平行。

第一反射轴线可以平行于电磁辐射从其反射的第一反射镜的表面和/或与其共平面。第二反射轴线可以平行于电磁辐射从其反射的第二反射镜的表面和/或与其共平面。

第一反射轴线和第二反射轴线可以大致垂直。

第一反射镜可以在三维空间中围绕第一轴线改变电磁辐射的传播方向达约90°。第二反射镜可以在三维空间中围绕第二轴线改变电磁辐射的传播方向达约90°。第一轴线和第二轴线可以不同。第一轴线和第二轴线可以不平行。第一轴线和第二轴线可以垂直。

第一致动器和第二致动器中的至少一者可以包括检流计电动机。替代性地，第一致动器和第二致动器中的至少一者可以包括压电驱动器、磁力驱动器、直流驱动器、步进电动机、伺服电动机等等。

由于电磁辐射经历从第一光学元件或第二光学元件的反射，因此第一光学元件或第二光学元件达x°的角度的旋转可以改变电磁辐射的传播方向达2x°的角度。

由第一光学元件或第二光学元件的旋转引起的电磁辐射在二维视场内的位移可以借助第一光学元件或第二光学元件旋转的角度的知识和电磁辐射转向机构与二维视场之间的焦距的知识使用三角学确定。每一致动器可以例如被构造成使每一光学元件旋转达约±20°。

电磁辐射可以是激光束。电磁辐射可以例如由CO₂激光器产生。电磁辐射可以包括红外辐射、近红外辐射、紫外辐射、可见辐射等等。电磁辐射可以具有约5 W或以上的功率。电磁辐射可以具有约10 W或以上的功率。电磁辐射可以具有约100 W或以下的功率。电磁辐射可以具有约100 kW或以下的功率。

电磁辐射可以具有大于约0.01 mm的束宽。电磁辐射可以具有小于约10 mm的束宽。例如，电磁辐射可以具有约5 mm的束宽。

根据本发明的第二方面，提供一种用于对产品进行打标的激光打标***，其包括打标头和本发明的第一方面的电磁辐射转向机构。

激光打标***可以包括辐射源，例如激光器。所述激光器可以是较低功率激光器（例如用于对消费品进行打标、雕刻、柔性版打印等等的合适功率）。所述激光器可以是较高功率激光器（例如用于3D打印、消融设备、数字切割机等等的合适功率）。

第一旋转轴线和第二旋转轴线可以大致平行。电磁辐射转向机构可以大致平行于激光打标***的打标头安装成使得打标头的长度大致平行于第一旋转轴线和第二旋转轴线。

已知的激光打标***通常包括定大小成容纳具有正交的第一光学元件和第二光学元件的电磁辐射转向机构的庞大且笨重打标头。本发明的第一方面的电磁辐射转向机构有利地实现平行的第一光学元件和第二光学元件，这又实现激光打标***的打标头的平行安装、而非垂直安装。与已知激光打标***相比，使电磁辐射转向机构大致平行于激光打标***的打标头的长度（即，三个尺寸中的最大者）安装有利地减小打标头的大小和重量，从而实现更多种类的用途和安装环境。所述长度可以称为打标头的轴线或主轴线。

打标头可以包括圆柱形壳体。

圆柱形壳体可以具有约40 mm的直径。圆柱形壳体可以具有约350 mm的长度。圆柱形壳体可以具有与可购自伊利诺伊州、伍德戴尔市、Videojet Technologies有限公司的1860型连续喷墨打印机的打标头大致类似的尺寸。打标头可以具有约0.5 kg或以下的重量。

激光打标***可以进一步包括连接到打标头的柔性管缆（flexible umbilical）。柔性管缆可以被构造成将功率和/或控制信号传输到打标头。

打标头可以包括用于保护激光打标***的用户免受杂散辐射的辐射屏蔽件。

辐射屏蔽件可以包括被构造成检测从辐射屏蔽件的一部分与产品之间的间隙发出的辐射的传感器。

所述传感器可以被构造成检测逸出辐射以确定辐射屏蔽件是否阻挡适当量的杂散光以满足激光安全要求。所述传感器可以被构造成检测从产品发出的辐射。例如，所述传感器可以被构造成检测已经从产品散射的辐射。

辐射屏蔽件可以包括集成提取入口，所述集成提取入口流体耦合到提取设备。提取设备可以被构造成产生提取流体的流以提取由激光束与产品之间的相互作用产生的物质。

集成提取入口和提取流体的流有利地允许当电磁辐射入射到待打标产品上时产生的物质（例如碎屑、气体等等）的去除。

集成提取入口可以被构造成大致相邻于产品定位。

辐射屏蔽件可以包括凸缘以便向激光打标***的用户提供免受杂散辐射的进一步保护。

所述凸缘可以采用从辐射屏蔽件的下部部分突出的迷宫式或锥形突出部的形式。

辐射屏蔽件可以包括柔性构件，所述柔性构件被布置成减小辐射屏蔽件与产品之间的间隙以便向激光打标***的用户提供免受杂散辐射的进一步保护。柔性构件可以是刷子。

激光打标***可以进一步包括被构造成限定从输入到输出的光路的可变光路长度组件。

打标头可以进一步包括被构造成限定从输入到输出的光路的可变光路长度组件。可变光路长度组件包括可旋转路径长度调节器。可旋转路径长度调节器被构造成：围绕轴线旋转，沿着输入路径接收辐射束；沿着第一中间路径引导辐射束；沿着第二中间路径接收辐射束；并且沿着输出路径引导辐射束。可变光路长度组件进一步包括固定光学元件。固定光学元件被构造成：沿着第一中间路径接收由可旋转路径长度调节器引导的辐射束；并且沿着第二中间路径引导所述辐射束回到可旋转路径长度调节器。输入与输出之间的几何路径长度根据可旋转路径长度调节器的角位置变化。输出路径与可旋转路径长度调节器的角位置无关。

通过提供依据可旋转路径长度调节器的角位置提供可变几何路径长度的路径长度调节器，可以精确地且准确地改变路径长度，同时避免与常规线性路径长度调节设备相关联的限制。输入与输出之间光路可以包括多个子路径，每一子路径提供在两个光学部件之间。

此外，通过将可旋转路径长度调节器布置成使得输出路径与可旋转路径长度调节器的角位置无关（并且因此与路径长度无关），可以在输入与输出路径之间提供固定关系，使得可变光路长度组件可以并入到具有固定几何形状的打标头中。

路径长度调节器被构造成围绕其旋转的轴线可以与输入和输出具有固定空间关系。因此，当路径长度调节器围绕轴线旋转时，路径长度调节器可以被视为与输入和输出具有角关系，或者相对于固定参考系具有角位置。

通过提供被构造成沿着第一中间路径接收辐射并且沿着第二中间路径引导所述辐射束回到光路长度调节器的固定光学元件，第一中间路径角度限定在第一中间路径与可旋转路径长度调节器的致使沿着第一中间路径引导辐射的部分之间。第二中间路径角度限定在第二中间路径与可旋转路径长度调节器的沿着第二中间路径接收辐射的部分之间。第一中间路径角度和第二中间路径角度可以根据可旋转路径长度调节器的角位置以相关方式变化。

输入与输出之间的几何路径长度可以根据可旋转路径长度调节器的角位置连续变化。通过提供依据可旋转路径长度调节器的角位置提供连续可变几何路径长度的路径长度调节器，可以精确地且准确地改变路径长度，而不必依赖于离散路径长度选项（其中没有一个可以适合特定要求）。

可旋转路径长度调节器可以包括被构造成沿着输入路径接收辐射束并且沿着第三中间路径引导辐射束的第一光学部件。可旋转路径长度调节器可以包括被构造成沿着第三中间路径接收辐射束并且沿着第一中间路径引导辐射束的第二光学部件。

沿着输入路径提供的入射辐射束可以首先由第一光学部件（沿着第三中间路径）引导（例如反射），并且然后进一步由第二光学部件（沿着第一中间路径）引导（例如反射）。通过提供第一和第二光学部件中的每一者作为可旋转路径长度调节器的一部分，可以通过旋转可旋转路径长度调节器来改变那些元件中的每一者的倾斜度和位置，从而改变路径长度。

可变光路长度组件可以被构造成使得可旋转路径长度调节器围绕轴线的旋转导致：限定在输入路径与第一光学部件的辐射束与其相互作用的部分之间的第一角度的第一变化；以及限定在输入路径与第二光学部件的辐射束与其相互作用的部分之间的第二角度的第二变化。第一变化和第二变化的量值可以相等，但是方向相反。

例如，虽然第一光学部件和第二光学部件可以各自围绕相同轴线旋转相同角度，但是所述光学部件的与辐射束相互作用的部分可以面向相反方向，从而导致可旋转路径长度调节器的相同旋转，从而增加输入路径与一个元件之间的角度，并且减小输入路径与另一个元件之间的角度。以此方式，可变光路长度组件可以被构造成改变路径长度，而不改变输出束的方向。

将理解的是，虽然上文参考输入路径限定第二光学部件的角度，但是第二光学部件可以不直接与输入路径相互作用。然而，使用输入路径来提供其他方向或倾斜度（并且特别是，方向或倾斜度的变化）可以与其相比较的方便方向参考。

第一光学部件和第二光学部件可以具有固定空间关系，使得可旋转路径长度调节器围绕旋转轴线的旋转致使第一光学部件和第二光学部件围绕旋转轴线旋转。通过在第一光学部件与第二光学部件之间提供固定空间关系，输入路径与第一中间路径之间的关系可以保持固定，而不管可旋转路径长度调节器的角位置如何。即，可以通过由第二光学部件的移动动作形成的对应角度变化来补偿由第一光学部件的移动形成的辐射束与第一光学部件之间的角度的可变角度变化，从而在输入路径与第一中间路径之间产生固定角关系。

一旦入射辐射束已经由第一光学部件和第二光学部件沿着第一中间路径引导，所述束便可以由固定光学元件沿着第二中间路径反射回到可旋转路径长度调节器。

然后，沿着第二中间路径提供的辐射束可以由第二光学部件重定向（例如反射），以便沿着第四中间路径行进。然后，辐射束可以由第一光学部件进一步引导（例如反射），以便沿着输出路径行进。

因此，通过提供第一光学部件和第二光学部件中的每一者作为可旋转路径长度调节器的一部分，可以通过旋转可旋转路径长度调节器来改变那些元件中的每一者的倾斜度和位置，从而改变路径长度，并且根据需要将入射辐射束从输入引导到输出。

第一光学部件可以包括被构造成沿着输入路径接收辐射束并且沿着第三中间路径引导辐射束的第一反射表面。第二光学部件可以包括被构造成沿着第三中间路径接收辐射束并且沿着第一中间路径引导辐射束的第二反射表面。第一光学部件可以包括第一反射器。第二光学部件可以包括第二反射器。

第二光学部件可以被构造成沿着第二中间路径接收辐射束并且沿着第四中间路径引导辐射束。第一光学部件可以被构造成沿着第四中间路径接收辐射束并且沿着输出路径引导辐射束。

第一反射表面可以是平坦表面。第二反射表面可以是平坦表面。第一反射表面和第二反射表面可以彼此大致平行。

沿着输入路径提供的入射辐射束可以首先由第一反射表面（沿着第三中间路径）反射，并且然后由第二反射表面（沿着第一中间路径）反射。通过提供平行的第一反射表面和第二反射表面，输入路径与第一中间路径之间的关系可以保持平行，而不管可旋转路径长度调节器的角位置如何。即，将通过由第二反射表面的反射形成的对应角度变化来补偿由第一反射表面的反射形成的可变角度变化，从而在输入路径与第一中间路径之间产生固定角关系。

可以为从固定光学元件起的返回光路提供类似关系，从而导致第二中间路径并且保持平行于输出路径，而不管可旋转路径长度调节器的角位置如何。

限定在第一反射表面和第二反射表面中的每一者与旋转轴线之间的角度可以大致相同。

通过将第一反射表面和第二反射表面提供成使得其各自与旋转轴线具有大致相等角度，可以导致可旋转路径长度调节器的旋转以沿一个方向（即，沿着传播方向）改变路径长度，而不在垂直于束传播方向的方向上导致输出路径相对于输入路径的位置的任何变化。由所述反射表面中的一者引起的束位置在垂直于束传播方向的方向上的任何偏移可以由所述反射表面中的另一者抵消。从而导致输出路径保持与旋转位置（以及相关联几何路径长度）无关。

第一反射表面和第二反射表面可以大致平行于旋转轴线。输入路径可以大致垂直于旋转轴线。输出路径可以大致垂直于旋转轴线。输入路径可以大致平行于输出路径。

通过将第一反射表面和第二反射表面提供成使得其大致平行于旋转轴线，那些表面相对于大致垂直于旋转轴线的输入路径的角度在可旋转路径长度调节器围绕轴线旋转时将不改变。以此方式，可以导致可旋转路径长度调节器的旋转以沿一个方向（即，沿着传播方向）改变路径长度，而不导致输出路径相对于输入路径在垂直于束传播方向的方向上的位置的任何变化，从而使得定位在输出和输入处的光学元件能够保持固定在适当位置中，而不管路径长度变化如何。

可旋转路径长度调节器可以包括可旋转基座。第一光学部件和第二光学部件可以安装在可旋转基座上。安装在可旋转基座上的各种部件可以固定地安装成使得可旋转基座围绕轴线的任何旋转都导致各种所安装部件中的每一者围绕轴线的对应旋转。

可变光路长度组件可以包括安装在可旋转基座上并且从所述基座延伸的第一反射器，以及安装在可旋转基座上并且从所述基座延伸的第二反射器。第一反射器和/或第二反射器可以各自沿大致平行于基座的旋转轴线的方向延伸。

根据特定光学部件（并且更特别地，特定光学部件的与辐射束相互作用的部分）与轴线之间的距离，围绕所述轴线的旋转将导致与所述光学部件相关联的子路径的长度的变化。

几何路径长度可以被构造成根据可旋转路径长度调节器在预先确定的角范围内的角位置而变化。所述预先确定的角范围可以例如为20度，其可以例如包括从中性或默认位置的正或负10度的变化。

如果可旋转路径长度调节器的角位置变化超过预先确定的范围，则各种光学部件可能开始干扰各种中间光路。如此，通过将运动范围限于预先确定的范围，可以避免任何性能损失。

根据本发明的第三方面，提供一种电磁辐射检测器，其包括本发明的第一方面的电磁辐射转向机构。

电磁辐射检测器可以形成摄像机的一部分。电磁辐射检测器可以形成飞行时间传感器的一部分。

第一旋转轴线和第二旋转轴线可以大致平行。电磁辐射转向机构可以大致平行于电磁辐射检测器安装成使得电磁辐射检测器的长度大致平行于第一旋转轴线和第二旋转轴线。

已知电磁辐射检测器通常包括被定大小成以便容纳具有正交的第一光学元件和第二光学元件的电磁辐射转向机构的庞大且笨重壳体。本发明的第一方面的电磁辐射转向机构有利地实现平行的第一光学元件和第二光学元件，这又实现电磁辐射检测器的壳体的平行安装（而非垂直安装）。与已知电磁辐射检测器相比，使电磁辐射转向机构大致平行于电磁辐射检测器的壳体的长度（即，三个尺寸中的最大者）安装有利地减小壳体的大小和重量，从而实现更多种类的用途和安装环境。所述长度可以称为电磁辐射检测器的轴线或主轴线。

电磁辐射检测器可以被构造成发射和接收电磁辐射（例如作为飞行时间传感器）。

根据本发明的第四方面，提供一种光学扫描仪，其包括本发明的第一方面的电磁辐射转向机构。

所述光学扫描仪可以形成医疗设备（诸如例如，皮肤表面重修设备）的一部分。

第一旋转轴线和第二旋转轴线可以大致平行。电磁辐射转向机构可以大致平行于光学扫描仪安装成使得光学扫描仪的长度大致平行于第一旋转轴线和第二旋转轴线。

已知光学扫描仪通常包括被定大小成以便容纳具有正交的第一光学元件和第二光学元件的电磁辐射转向机构的庞大且笨重壳体。本发明的第一方面的电磁辐射转向机构有利地实现平行的第一光学元件和第二光学元件，这又实现光学扫描仪的壳体的平行安装（而非垂直安装）。与已知光学扫描仪相比，使电磁辐射转向机构大致平行于光学扫描仪的壳体的长度（即，三个尺寸中的最大者）安装有利地减小壳体的大小和重量，从而实现更多种类的用途和安装环境。所述长度可以称为光学扫描仪的轴线或主轴线。

光学扫描仪可以包括被构造成在平行于第一旋转轴线和第二旋转轴线的方向上产生和引导电磁辐射的激光源。

根据本发明的第五方面，提供一种使电磁辐射转向以寻址二维视场内的特定位置的方法，其包括：在第一光学元件处接收电磁辐射，所述第一光学元件可围绕第一旋转轴线旋转以改变所述二维视场中第一转向轴线的第一坐标；将所述电磁辐射引导到以光学方式设置在所述第一光学元件与第二光学元件之间的电磁辐射操纵器；将所述电磁辐射引导到所述第二光学元件，所述第二光学元件可围绕第二旋转轴线旋转以改变所述二维视场中第二转向轴线的第二坐标；在所述第一旋转轴线与第二旋转轴线之间限定第一角度；在所述第一转向轴线与第二转向轴线之间限定第二角度；以及使用电磁辐射操纵器来在所述第一角度与所述第二角度之间引入差。

根据本发明的第六方面，提供一种使用电磁辐射转向机构对产品进行打标的方法，其包括：在第一光学元件处接收电磁辐射，所述第一光学元件可围绕第一旋转轴线旋转以改变所述二维视场中第一转向轴线的第一坐标；将所述电磁辐射引导到以光学方式设置在所述第一光学元件与第二光学元件之间的电磁辐射操纵器；将所述电磁辐射引导到所述第二光学元件，所述第二光学元件可围绕第二旋转轴线旋转以改变所述二维视场中第二转向轴线的第二坐标；在所述第一旋转轴线与第二旋转轴线之间限定第一角度；在所述第一转向轴线与第二转向轴线之间限定第二角度；使用电磁辐射操纵器来在所述第一角度与所述第二角度之间引入差；以及通过旋转所述第一光学元件和第二光学元件来使所述电磁辐射围绕所述产品转向。

电磁辐射转向机构可以位于激光打标***的打标头内。所述方法可以进一步包括在打标期间移动打标头。

本文中公开的紧凑且轻质的电磁辐射转向机构在产品的打标期间实现打标头的移动。这有利地增加可以使用打标头的灵活性。例如，打标头可以附接到机器人组件，所述机器人组件被构造成移动打标头，并且从而与待使用打标头打标的弯曲产品维持所期望距离。

根据本发明的第七方面，提供一种检测电磁辐射的方法，其包括：在第一光学元件处接收电磁辐射，所述第一光学元件可围绕第一旋转轴线旋转以改变所述二维视场中第一转向轴线的第一坐标；将所述电磁辐射引导到以光学方式设置在所述第一光学元件与第二光学元件之间的电磁辐射操纵器；将所述电磁辐射引导到所述第二光学元件，所述第二光学元件可围绕第二旋转轴线旋转以改变所述二维视场中第二转向轴线的第二坐标；在所述第一旋转轴线与第二旋转轴线之间限定第一角度；在所述第一转向轴线与第二转向轴线之间限定第二角度；以及使用电磁辐射操纵器来在所述第一角度与所述第二角度之间引入差。

所述方法可以进一步包括使用电磁辐射对物体进行成像。

根据本发明的第八方面，提供一种组装电磁辐射转向机构的方法，其包括：安装第一光学元件和相关联第一致动器，所述第一致动器被构造成使所述第一光学元件围绕第一旋转轴线旋转以改变所述二维视场中第一转向轴线的第一坐标；安装具有相关联第二致动器的第二光学元件，所述第二致动器被构造成使所述第二光学元件围绕第二旋转轴线旋转以改变所述二维视场中第二转向轴线的第二坐标；以及将电磁辐射操纵器以光学方式设置在所述第一光学元件与第二光学元件之间。

根据本发明的第九方面，提供一种改装包括连续喷墨打标***的生产***的方法，其包括用本发明的第二方面的激光打标***替换连续喷墨打标***。

与已知激光打标***相比，本文中公开的激光打标***的紧凑大小和增加的移动性使得用激光打标***替换连续喷墨打标***容易得多。

根据本发明的另一方面，提供一种电磁辐射转向机构，其包括：耦合到第一反射表面的第一旋转致动器；耦合到第二反射表面的第二旋转致动器；以及以光学方式设置在所述第一反射表面与所述第二反射表面之间的电磁辐射空间分布旋转器。

根据本发明的另一方面，提供一种电磁辐射转向机构，其包括：耦合到第一偏转器的第一旋转致动器；耦合到第二偏转器的第二旋转致动器；以及以光学方式设置在所述第一偏转器与所述第二偏转器之间的电磁辐射空间分布旋转器。

根据本发明的另一方面，提供一种电磁辐射转向机构，其包括：第一可变偏转器；第二可变偏转器；以及可以光学方式在所述第一偏转器与所述第二偏转器之间操作的电磁辐射空间分布旋转器。

根据本发明的另一方面，提供一种电磁辐射转向机构，其包括：第一可变偏转器；第二可变偏转器；以及设置在所述第一偏转器与所述第二偏转器之间的电磁辐射空间分布变换器。

根据本发明的另一方面，提供一种电磁辐射转向机构，其包括：第一可变偏转器；以及第二可变偏转器，其中第一偏转器的有效偏转轴线大致正交地变换。

根据本发明的另一方面，提供一种电磁辐射转向机构，其包括：第一可变偏转器；以及第二可变偏转器，其中第一可变偏转器以线性方式将辐射引导在第二可变偏转器上，并且第二可变偏转器进一步按角运动引导辐射。

第一可变偏转器可以是空间分布旋转器。

第一可变偏转器可以被蚀刻。

第一可变偏转器可以是反射镜。

电磁辐射可以是激光束。

电磁辐射转向机构可以设置在具有从壳体的电磁辐射输出侧延伸的裙部的壳体中，所述裙部被构造和布置成吸收从物体散射的电磁辐射，电磁辐射由所述机构引导到所述物体。

电磁辐射转向机构可以进一步包括包括有空气源和排气的清洁子***，所述清洁子***被构造和布置成从物体的表面周围去除颗粒物质，电磁辐射由所述机构引导到所述物体。

根据本发明的另一方面，提供一种电磁辐射转向机构，其包括：第一偏转器；第二偏转器；以及设置在所述第一偏转器与所述第二偏转器之间的电磁辐射空间分布旋转器。

第一偏转器和第二偏转器中的至少一者可以是可变偏转器。

第一偏转器和第二偏转器中的至少一者可以是反射器。

第一偏转器和第二偏转器中的至少一者可以是反射镜。

第一偏转器和第二偏转器中的至少一者可以是折射式的。

第一偏转器和第二偏转器中的至少一者可以是棱镜。

电磁辐射可以是激光束。

第一偏转器可以包括第一反射表面，并且第一偏转器可以耦合到第一致动器，第一致动器具有平行于第一反射表面的旋转轴线。

第二偏转器可以包括第二反射表面，并且第二偏转器可以耦合到第二致动器，第二致动器具有平行于第二反射表面和第一反射表面的旋转轴线。

第一旋转轴线可以大致平行于第二旋转轴线。

所述旋转器可以包括定位在所述第一反射表面与所述第二反射表面之间的至少两个旋转器偏转器，其中所述旋转器偏转器的组合被构造和布置成导致电磁辐射的空间分布的大致正交变换。

所述旋转器可以包括两个正交的旋转器偏转器。

所述机构可以包括两轴光学扫描仪。

根据本发明的另一方面，提供一种摄像机，其包括上文论述的电磁辐射转向机构。

根据本发明的另一方面，提供一种产品打标机，其包括上文论述的电磁辐射转向机构。

电磁辐射转向机构可以包括产品打标机。

根据本发明的另一方面，提供一种使电磁辐射转向的方法，所述方法包括：将所述电磁辐射引导到第一可变偏转器；以及使电磁辐射从第一可变偏转器偏转到第二可变偏转器并且通过设置在所述第一可变偏转器与所述第二可变偏转器之间的电磁辐射空间分布旋转器。

根据本发明的另一方面，提供一种组装电磁辐射转向机构的方法，所述方法包括：将第一可变偏转器安装在壳体内；将第二可变偏转器安装在所述壳体内；以及将电磁辐射空间分布旋转器安装在所述壳体中、在所述第一可变偏转器与所述第二可变偏转器之间。

根据本发明的另一方面，提供一种对产品进行打标的方法，所述方法包括：在电磁辐射转向机构的壳体中将电磁辐射引导到第一可变偏转器；使电磁辐射从第一可变偏转器偏转到第二可变偏转器并且通过设置在所述第一可变偏转器与所述第二可变偏转器之间的电磁辐射空间分布旋转器；以及使电磁辐射从第二可变偏转器偏转到产品的表面。

所述方法可以进一步包括：通过电磁辐射转向机构的壳体中的孔口从产品的表面接收电磁辐射，并且接收到第二可变偏转器上；使电磁辐射从第二可变偏转器偏转到第一可变偏转器并且通过设置在所述第一可变偏转器与所述第二可变偏转器之间的电磁辐射空间分布旋转器；以及将电磁辐射从第一可变偏转器引导到电磁辐射检测器。

根据本发明的另一方面，提供一种对物体进行成像的方法，所述方法包括：通过电磁辐射转向机构的壳体中的孔口从物体接收电磁辐射，并且接收到设置在壳体内的第一可变偏转器上；使电磁辐射从第一可变偏转器偏转到第二可变偏转器并且通过设置在所述第一可变偏转器与所述第二可变偏转器之间的电磁辐射空间分布旋转器；以及将电磁辐射从第二可变偏转器引导到电磁辐射检测器。

根据本发明的另一方面，提供一种光学扫描仪，其包括：具有第一驱动机构反射器的第一驱动机构；以及具有第二驱动机构反射器的第二驱动机构，第二驱动机构具有平行于第一驱动机构的旋转轴线的旋转轴线，第二驱动机构与第一驱动机构相邻地定位。

光学扫描仪可以进一步包括激光源，所述激光源被构造成沿平行于第一驱动机构和第二驱动机构的旋转轴线的方向将激光束引导到光学扫描仪中。

光学扫描仪可以进一步包括第一反射器，所述第一反射器被定位和布置成在激光束由第一驱动机构反射器反射之后接收激光束，以将由第一驱动机构反射器反射的激光束的光路改变90度。

光学扫描仪可以进一步包括第二反射器，所述第二反射器被定位和布置成在激光束由第一反射器反射之后接收激光束，以将由第一反射器反射的激光束的光路改变额外90度，并且朝向第二驱动机构反射器引导激光束。

光学扫描仪可以进一步包括第三反射器，所述第三反射器被定位和布置成将激光束的光路改变90度，并且将来自激光源的激光束反射到第一驱动机构反射器上。

光学扫描仪可以进一步包括第四反射器，所述第四反射器被定位和布置成在由激光束第二驱动机构反射器反射之后接收激光束，并且将激光束的光路改变额外90度，并且引导激光束通过光学扫描仪的输出孔口。

光学扫描仪可以进一步包括电磁能传感器，所述电磁能传感器被定位和布置成接收来自光学扫描仪外部的物体并且从第一驱动机构反射镜和第二驱动机构电动机反射的电磁能。

根据一个方面，提供一种光学扫描仪。所述光学扫描仪包括具有第一驱动机构反射镜的第一驱动机构以及具有第二驱动机构反射镜的第二驱动机构。第二驱动机构具有平行于第一驱动机构的旋转轴线的旋转轴线。第二驱动机构与第一驱动机构相邻地定位。

在一些实施例中，光学扫描仪进一步包括激光源，所述激光源被构造成沿平行于第一驱动机构和第二驱动机构的旋转轴线的方向将激光束引导到光学扫描仪中。

在一些实施例中，光学扫描仪进一步包括第一反射镜，所述第一反射镜被定位和布置成将来自激光源的激光束反射到第一驱动机构反射镜上。

在一些实施例中，光学扫描仪进一步包括第二反射镜，所述第二反射镜被定位和布置成在激光束由第一驱动机构反射镜反射之后接收激光束，并且将由第一驱动机构反射镜反射的激光束的光路改变90度。

在一些实施例中，光学扫描仪进一步包括第三反射镜，所述第三反射镜被定位和布置成在激光束由第二反射镜反射之后接收激光束，并且将由第二反射镜反射的激光束的光路改变额外90度，并且朝向第二驱动机构反射镜引导激光束。

在一些实施例中，光学扫描仪进一步包括第四反射镜，所述第四反射镜被定位和布置成在激光束由第二驱动机构反射镜反射之后接收激光束，并且将激光束的光路改变额外90度，并且引导激光束通过光学扫描仪的输出孔口。

当然，将了解的是，在本发明的一个方面的上下文中描述的特征可以与在本发明的另一方面的上下文中描述的特征组合。例如，在本发明的第一方面或/和本发明的第二至第九方面的组件的上下文中描述的特征可以彼此组合，并且还与本发明的上述其他方面的特征组合，并且反之亦然。

附图说明

所附附图并不旨在按比例绘制。在附图中，在各个图中示出的每一相同或几乎相同部件由相似附图标记表示。为清楚起见，并非每一个部件都可以在每一个附图中标记。现在将参考所附示意图仅通过示例描述本发明的实施例，在附图中：

图1是一对检流计电动机和相关联反射镜以及进入激光扫描仪的激光束的正视图；

图2是图1的所述一对检流计电动机和相关联反射镜以及激光束的侧视图；

图3是图1的所述一对检流计电动机和相关联反射镜以及被布置成将图1的激光束反射到所述检流计电动机反射镜中的第一者上的第一反射镜的正视图；

图4是图3的所述一对检流计电动机和相关联反射镜以及第一反射镜的等角视图；

图5是图1的所述一对检流计电动机和相关联反射镜以及被布置成将由第一检流计反射镜反射的激光束反射到所述检流计电动机反射镜中的第二者上的第二和三反射镜的等角视图；

图6是图5的所述一对检流计电动机和反射镜以及激光束的侧视图；

图7是图5的所述一对检流计电动机和反射镜以及激光束的另一侧视图；

图8是图1的所述一对检流计电动机和相关联反射镜以及被布置成将由第二检流计反射镜反射的激光束反射到工件上的第四反射镜的正视图；

图9是图8的所述一对检流计电动机和反射镜的侧视图；

图10示出了可借助激光扫描仪实现的激光束偏转范围；

图11示出了可借助激光器20扫描仪实现的激光束偏转范围；

图12是图1的所述一对检流计电动机和相关联反射镜以及第一至第四反射镜的等角视图；

图13是图1的所述一对检流计电动机和相关联反射镜以及第一至第四反射镜的侧视图；

图14示出激光扫描仪的外壳（即，电磁辐射转向机构的外壳）；

图15是根据本发明的一实施例的包括电磁辐射操纵器的电磁辐射转向机构的侧视图；

图16是图15的电磁辐射转向机构的侧视图，电磁辐射转向机构进一步包括根据本发明的一实施例的第三反射器；

图17是图15的电磁辐射转向机构的侧视图，电磁辐射转向机构进一步包括根据本发明的一实施例的第四反射器；

图18是图16的电磁辐射转向机构的侧视图，电磁辐射转向机构进一步包括根据本发明的一实施例的准直仪和聚焦光学器件；

图19是包括根据本发明的一实施例的电磁辐射转向机构的激光打标***的打标头的侧视图；

图20是图19的打标头的侧视图，打标头进一步包括根据本发明的一实施例的管缆；并且，

图21A和图21B分别用平面图和透视图示出可变光路长度设备的实施例。

具体实施方式

本文中公开的方面和实施例并不限于在以下描述中阐述或者在附图中示出的构造细节和部件布置。本文中公开的方面和实施例能够以各种方式实践或执行。

本文中公开的方面和实施例包括一种用于扫描或使激光扫描或打标***的激光束转向的***以及一种包括这种***的激光扫描或打标***。激光打标***可以针对各种类型的物品用于生产线中。激光打标***可以用于在通过生产线的物品上压印条形码、唯一识别标记、有效期或其他信息。在一些实施方案中，二氧化碳（CO2）气体激光器可以用于激光打标***中。二氧化碳激光器产生中心在9.3、9.6、10.2和10.6微米（μm）的四个主要波段中的红外光束。用于激光打标***中的激光器通常在数十瓦的激光功率水平下操作。

然而，激光扫描或打标***并不限于使用CO2激光器。在一些方面和实施例中，光学扫描仪或打标机可以利用在紫外、可见光或近红外波长中操作的激光器或者任何其他类型的激光或光学照明源。可见光激光束在激光扫描仪***中的使用可能是有利的，因为用户可以在激光束照明被扫描物体的地方看到激光束，因此用户可以调节激光扫描仪或被扫描物体的位置，使得激光器照明物体的所期望部分。

本文中公开的激光扫描仪的实施例可以包括至少两个反射镜变向设备，例如压电或磁力驱动器、直流驱动器、步进电动机、伺服电动机或附接有反射镜的检流计。随后，术语“驱动机构”将用作不同反射镜变向设备的总称。在本文中公开的激光扫描仪/打标机的实施例中使用的反射镜可以是镀银或镀金反射镜，或者任何其他合适涂覆的材料。在本文中公开的激光扫描仪/打标机的实施例中使用的视窗和透镜可以例如是锗、硒化锌、石英、BK7硼硅酸盐玻璃或任何其他合适材料。

根据一些实施例，激光扫描***的两个驱动机构被布置成旋转轴线彼此平行并且同时平行于入射激光束。图1和图2分别示出相对于入射激光束105定位的激光扫描/打标***的扫描头的一对驱动机构A、B和相关联反射镜100A、100B的正视图和侧视图。驱动机构A、B可以称为第一和第二致动器。反射镜100A、100B可以被视为电磁辐射转向机构的第一和第二光学元件的示例。

两个驱动机构A、B可以彼此尽可能靠近地放置（驱动机构的两个旋转轴线之间的最小距离）。两个驱动机构A、B可以越靠近地放置，第二驱动机构B的反射镜100B就可以越小。两个驱动机构A、B可以相对于彼此在其旋转轴线上移位。

入射束由反射镜110（图3和图4）变向90°以击中第一驱动机构A的反射镜100A。在图3和图4的示例中，当入射束105平行于两个驱动机构A、B的旋转轴线进入电磁辐射转向机构时，反射镜110被布置成使得入射束105由反射镜110变向达约90°。替代性地，入射束105可以垂直于两个驱动机构A、B的旋转轴线进入电磁辐射转向机构，在此情况下，反射镜110可以不存在。

在标准激光扫描仪中，经偏转束将被引导到通常与第一驱动机构90°取向的第二驱动机构。然而，在本文中公开的一些方面和实施例中，驱动机构A、B平行。

如图5、图6和图7中所示，来自驱动机构A的经偏转束被引导到使束扫描方向偏转90°的固定反射镜“a”。即，在图5、图6和图7的示例中，电磁辐射操纵器的第一反射镜“a”被构造成使电磁辐射在电磁辐射转向机构内的传播方向改变90°。来自反射镜“a”的经偏转束被引导到使束扫描方向偏转90°的第二固定反射镜“b”。经偏转束从那里击中驱动机构B的移动反射镜100B。即，在图5、图6和图7的示例中，电磁辐射操纵器的第二反射镜“b”被构造成使电磁辐射在电磁辐射转向机构内的传播方向改变另一个90°。总共，电磁辐射操纵器“a”、“b”致使电磁辐射105在电磁辐射转向机构内改变传播方向两次达约90°。传播方向的第一个90°变化围绕由第一反射镜“a”的反射表面相对于电磁辐射105的取向限定的第一平面发生。第一平面可以与第一反射镜“a”的第一反射轴线大致对准。传播方向的第二个90°变化围绕由第二反射镜“b”的反射表面相对于电磁辐射105的取向限定的垂直平面发生。所述垂直平面可以与第二反射镜“b”的第二反射轴线大致对准。由电磁操纵器“a”、“b”引起的传播方向的两个90°变化可以在三维空间中围绕两个不同（例如垂直）轴线发生。电磁辐射操纵器“a”、“b”有利地允许平行光学元件100A、100B用于使电磁辐射105围绕二维视场（例如具有正交转向轴线的二维视场）转向。进一步参考图15示出和论述电磁辐射操纵器“a”、“b”对电磁辐射105的影响。

两个固定变向反射镜“a”、“b”的此布置在所述束击中第二检流计电动机B之前实现第一检流计电动机A的偏转自由度的90°变向。即，使第一光学元件100A围绕第一旋转轴线旋转导致大致垂直于第一旋转轴线的取向的离开电磁辐射转向机构的电磁辐射的转向移动。换句话说，本文中公开的电磁辐射操纵器“a”、“b”有利地使第一和第二光学元件100A、100B的第一和第二旋转轴线的取向与电磁辐射转向机构的第一和第二转向轴线的取向解耦，从而允许更大设计自由度和更广应用范围。

最后，在驱动机构B添加第二偏转自由度之后，经偏转束105由反射镜115再次变向90°以面向产品（沿图8、图9、图12和图13中的箭头120的方向）。

束偏转的两个正交自由度在最后90°变向之后由图10和图11中的样本射线105A、105B、105C和105D示出。即，电磁辐射105可以在图10和图11中的样本射线105A-D所示的位置之间转向。样本射线105A-D展示二维视场的最大范围，电磁辐射可以通过电磁辐射转向机构围绕所述二维视场的最大范围转向。

包括驱动机构A、B和所有相关联反射镜的整个组件可以设置在例如在图14中示出的圆柱形壳体125内。圆柱形壳体125可以具有约40 mm的直径和约350 mm的长度。圆柱形壳体125还可以包括例如300 mm长隔离器和50 mm长束生成器，这将使圆柱形壳体125的总长度达到700 mm。圆柱形壳体125可以具有与可购自伊利诺伊州、伍德戴尔市、VideojetTechnologies有限公司的1860型连续喷墨打印机的打标头大致类似的尺寸。柔性管缆软线130可以耦合到壳体125，并且可以包括电源线和信号线以向驱动机构A、B提供电力并且控制驱动机构A、B。管缆软线130还可以包括光波导，例如，用以将激光束从外部激光束生成器携载到壳体125中的纤维光缆。替代性地，激光束生成器可以与其他部件一起设置在壳体125内。圆柱形壳体125和所封闭部件可以形成激光打标***或光学扫描***的打标头或扫描头。壳体125的下端可以由光学透明视窗密封以防止碎屑进入壳体125。

在一些实施例中，圆柱形壳体125可以进一步包括从圆柱形壳体125的下端延伸的裙部（未示出）。所述裙部可以称为辐射屏蔽件。在用作激光打标机或光学扫描仪时，圆柱形壳体125可以被带到待扫描或打标物体的表面附近。裙部可以从圆柱形壳体125的下端延伸并且抵靠或靠近于所述物体的表面放置。当通过阻挡从物体的表面反射的光来扫描或打标物体时，裙部可以防止光（例如，激光）从物体的表面朝向用户或旁观者的眼睛反射。从裙部的下端径向向外延伸的凸缘或迷宫式突出部或轴环可以用于进一步防止光从裙部内部散射。一个或多个光电传感器可以提供在裙部上或其附近以确定光是否被裙部充分阻挡。本文中公开的激光打标头的实施例的小形状因数可以使得激光打标头被设置成非常靠近于被打标物体，例如，距被打标物体小于约10 mm。因此，裙部可以从壳体125的端部延伸小于约10 mm。在激光打标头的壳体125上提供裙部可以减小或消除对通常放置在现有激光打标***周围以防止激光到达操作者或旁观者的大型且庞大屏蔽件的需求。

空气循环***可以包括在裙部中以去除在激光打标物体时从物体的表面发射的任何颗粒物质。空气循环***可以包括经由集成提取入口流体耦合到辐射屏蔽件的提取设备。在一些实施例中，来自风扇的空气可以从裙部的一个部分被引导到被打标物体，并且真空可以施加到裙部的另一部分以形成“空气刀”和集成排气，用于去除因被打标物体所致的颗粒。裙部的下端可以包括刷子以帮助从物体的表面去除碎屑。在一些实施例中，裙部可以由柔性材料形成，所述柔性材料可以通过将空气或另一流体添加到裙部的内部容积或从其去除空气或另一流体而可扩展或可收缩。

裙部可以是可去除地附接到激光打标***头的壳体125的消耗品。因此，裙部可以定期地或者在变得受损时或者在包括在裙部中的过滤器（例如，静电过滤器）中累积比期望更多的碎屑之后替换。在一些实施例中，裙部可以包括RFID芯片或激光打标***用于确定裙部是否附接到壳体125并且防止在不存在裙部的情况下使用***的其他安全联锁装置。

本文中公开的激光扫描仪/打标机***的方面和实施例可以提供现有***中未实现的优点。在现有***中，第一和第二驱动机构通常相对于彼此以90º取向。这使得现有激光扫描仪/打标机***比本文中公开的方面和实施例更庞大，并且因此在生产***中的定位能力上更受限。在一些示例中，现有激光打标头重量超过5千克。与此相反，本文中公开的激光打标头可以重约0.5 kg，约为许多现有***的重量的十分之一。本文中公开的激光扫描仪/打标机***的方面和实施例的形状因数、大小和重量使得所公开激光扫描仪/打标机***更容易操纵。例如，包括壳体125的激光扫描仪/打标机***的打标头可以安装在可移动组件（例如机器人臂）上，并且可以移动以遵循三维物体（例如瓶子）的轮廓，同时保持相同焦距，例如，距物体的表面约5 mm。相对于被打标物体移动激光扫描仪/打标机***的打标头的能力可以消除对物体通过的***的级可移动的需求，因此与一些现有***相比，减少***的机械复杂性。

本文中公开的激光扫描仪/打标机***的方面和实施例可以安装在现有激光扫描仪/打标机***无法安装的生产***中。壳体125的圆柱形形状可以使得壳体125比具有矩形横截面的壳体更容易在适当位置夹紧到一件制造装备上。柔性管缆软线使得包含驱动机构以及相关联反射镜的壳体可与庞大激光生成装备分离，从而进一步增加所公开激光扫描仪/打标机***的安装灵活性。在一些情况下，例如，包括壳体125的激光打标头可以改装到先前利用类似尺寸的连续喷墨打标头的***中。将***改装成包括激光打标头、而非连续喷墨打标头可以通过例如消除对在***的整个寿命内购买油墨消耗品的需求来减少***的拥有成本。此外，激光打标***可以比连续喷墨***更快地操作用于将数字或二维码打标到物体上，并且因此，通过用包括本文中公开的激光打标头的激光打标***替换连续喷墨打标头来改装打标***可以提高打标***的操作速度和吞吐量。

在额外实施例中，替代输出激光束，本文中公开的***可以用于从由反射镜100A和100B的位置限定的方向接收光学信号。例如，替代用于将光从包含驱动机构A、B以及相关联反射镜的壳体125中引导出来，反射镜115可以用于通过壳体125中的孔口从壳体125的外部接收光学信号。光可以从反射镜115引导到反射镜100A、然后反射镜“b”、然后反射镜“a”、然后反射镜100A、然后反射镜110，并且上至壳体125的内部和/或通过光学波导到达例如包括在摄像机中的光学传感器上。替代性地，反射镜100A可以由对感兴趣光频率透明或半透明的材料形成，并且摄像机芯片可以设置在反射镜100A的后部上以从反射镜“a”接收光学信号。

示例：

使用CTI和Citizen检流计以及630 nm红色激光束源构建激光打标头作为功能原型，从而形成直径为大约40 mm的圆柱形打标头。

图15示出了包括根据本发明的一实施例的电磁辐射操纵器“a”、“b”的电磁辐射转向机构的侧视图。所述电磁辐射转向机构包括具有相关联第一致动器A的第一光学元件100A，第一致动器A被构造成使第一光学元件100A围绕第一旋转轴线160旋转以改变二维视场中第一转向轴线的第一坐标（例如图10和图11中所示的样本射线105A-D的转向移动的极限）。所述电磁辐射转向机构进一步包括具有相关联第二致动器B的第二光学元件100B，第二致动器B被构造成使第二光学元件100B围绕第二旋转轴线170旋转以改变二维视场105A-D中第二转向轴线的第二坐标（例如图10和图11中所示的样本射线105A-D的转向移动的极限）。在图15的示例中，第一光学元件100A与第二光学元件100B相邻。在图15的示例中，第一光学元件100A沿着大致平行于第一和第二旋转轴线160、170的轴线从第二光学元件100B偏移。在图15的示例中，第一光学元件100A包括被构造成接收和反射电磁辐射105的第一反射表面，并且第二光学元件100B包括被构造成接收和反射电磁辐射105的第二反射表面。在图15的示例中，第一旋转轴线160和第一反射表面大致平行，并且第二旋转轴线170和第二反射表面大致平行。

所述电磁辐射转向机构进一步包括以光学方式设置在第一与第二光学元件100A、100B之间的电磁辐射操纵器“a”、“b”。第一光学元件100A被构造成接收电磁辐射105，并且将电磁辐射105引导到电磁辐射操纵器“a”、“b”。电磁辐射操纵器“a”、“b”被构造成将电磁辐射105引导到第二光学元件100B。第二光学元件100B可以被构造成将电磁辐射105引导到电磁辐射转向机构的光学输出。第二光学元件100B可以例如被构造成将电磁辐射105引导到被构造成接收经转向电磁辐射的光学设备（未显示）（例如摄像机）的光学输入。

在图15的示例中，电磁辐射操纵器包括第一反射镜“a”和第二反射镜“b”。第一反射镜“a”被构造成在电磁辐射105已经与第一光学元件100A相互作用之后接收电磁辐射105，并且将电磁辐射105引导到第二反射镜“b”。第二反射镜“b”被构造成在电磁辐射105已经与第一反射镜“a”相互作用之后接收电磁辐射105，并且将电磁辐射105引导到第二光学元件100B。第一反射镜“a”和第二反射镜“b”相对于彼此固定。

第一反射镜“a”被布置成在电磁辐射105的传播方向上施加约90°变化。为实现此，第一反射镜“a”可以相对于入射电磁辐射105以45°角度以光学方式设置。第二反射镜“b”被布置成在电磁辐射105的传播方向上施加约90°变化。为实现此，第二反射镜“b”可以相对于入射电磁辐射105以45°角度以光学方式设置。电磁辐射105的传播方向的这些变化实现束偏转的两个正交自由度，如由图10和图11中的样本射线105A、105B、105C和105D所示。

第一角度限定在第一与第二旋转轴线160、170之间，并且第二角度限定在第一与第二转向轴线之间。电磁辐射操纵器“a”、“b”被构造成在第一角度与第二角度之间引入差。在图15的示例中，第一旋转轴线160和第二旋转轴线170非正交。在图15的示例中，第一旋转轴线160和第二旋转轴线170大致平行。在图15的示例中，第一转向轴线和第二转向轴线大致正交。即，在图15的示例中，电磁辐射操纵器“a”、“b”被构造成在第一角度与第二角度之间引入约90°的差。

图16示出了图15的电磁辐射转向机构的侧视图，电磁辐射转向机构进一步包括根据本发明的一实施例的第三反射器110。电磁辐射105由第三反射器110变向90°以击中第一致动器A的第一光学元件100A。这在同轴设备的形成中是有用的，其中电磁辐射105通常沿平行于第一和第二光学元件100A、100B的第一和第二旋转轴线的方向传播（例如当所述电磁辐射进入和离开电磁辐射转向机构时）。应了解的是，在电磁辐射转向机构内的各个位置处，电磁辐射沿不沿着平行于第一和第二旋转轴线的轴线的方向传播。然而，电磁辐射操纵器有利地致使第一和第二旋转轴线彼此平行，并且如下文参考图16和图17更详细论述的，可以引入其他光学元件（例如反射器）以允许电磁辐射沿着平行于第一和第二旋转轴线的轴线进入和离开电磁辐射转向机构。

图17示出了图15的电磁辐射转向机构的侧视图，电磁辐射转向机构进一步包括根据本发明的一实施例的第四反射器115。在电磁辐射105已经从第二光学元件100B反射之后，电磁辐射105由第四反射器115变向90°。然后，电磁辐射105可以离开电磁辐射转向机构，并且入射到物体（例如待通过电磁辐射105打标的产品）上。

图18示出了图16的电磁辐射转向机构的侧视图，电磁辐射转向机构进一步包括根据本发明的一实施例的准直仪200和聚焦光学器件210、220。准直仪200可以被构造成从辐射源或光纤（未显示）接收电磁辐射105，并且提供具有大致平行射线的一束电磁辐射105。聚焦光学器件210、220可以被构造成接收由准直仪200提供的电磁辐射105，并且以所期望方式调整电磁辐射105，例如以确保电磁辐射105适合第一和第二光学元件100A、100B。

图19示出了包括根据本发明的一实施例的电磁辐射转向机构的激光打标***的打标头500的侧视图。打标头500包括圆柱形壳体300。圆柱形壳体300可以例如具有约40 mm的直径和约350 mm的长度。圆柱形壳体300可以具有与可购自伊利诺伊州、伍德戴尔市、Videojet Technologies有限公司的1860型连续喷墨打印机的打标头大致类似的尺寸。打标头500可以例如具有约0.5 kg或以下的重量。

第一旋转轴线和第二旋转轴线大致平行，并且电磁辐射转向机构大致平行于激光打标***的打标头500的长度安装成使得打标头500的平行于打标头500的长度（即，三个尺寸中的最大者）的轴线180大致平行于第一和第二光学元件100A、100B的第一和第二旋转轴线。

图20是图19的打标头500的侧视图，打标头进一步包括根据本发明的一实施例的柔性管缆400。柔性管缆400被构造成连接到打标头500，并且从另一物体（例如控制器）将功率和/或控制信号传输到打标头500。柔性管缆400可以有利地允许打标头500的容易移动，从而进一步增加其中可以使用打标头500的应用范围和安装环境。

例如，电磁辐射105在离开柔性管缆400并且进入电磁辐射转向机构时可以具有约2.5 mm的束直径。打标头500可以例如能够以每秒约1700个字符的速度对产品进行打标。所述字符可以具有约2 mm的高度。当用于对产品进行打标时，离开打标头500的电磁辐射105可以具有在约200 µm与约300 µm之间的束直径。当用于雕刻产品时，离开打标头500的电磁辐射105可以具有在约10 µm与约15 µm之间的束直径。

电磁辐射105可以由辐射源（诸如例如，CO₂激光器或二极管激光器）提供给管缆组件400。管缆组件400可以连接到打标头500的壳体300。管缆组件400的光纤可以将辐射105引导到打标头500中的准直仪200。准直仪200可以按所期望方式调整辐射105，然后将辐射105引导到聚焦光学器件210以便根据需要进行进一步调整。然后，辐射105可以入射在第三反射器110上，第三反射器110被构造成反射辐射105，并且从而朝向第一光学元件100A将辐射105的传播方向改变90°。第一光学元件100A可以朝向电磁辐射操纵器的第一反射镜“a”反射辐射。第一反射镜“a”可以反射辐射105，并且从而朝向电磁辐射操纵器的第二反射镜“b”将辐射105的传播方向改变90°。第二反射镜“b”可以反射辐射105，并且从而朝向第二光学元件100B将辐射105的传播方向改变90°。第二光学元件100B可以朝向第四反射器115反射辐射。第四反射器115可以反射辐射105，并且从而朝向打标头500的输出将辐射105的传播方向改变90°。

电磁辐射操纵器“a”、“b”使得平行光学元件100A、100B能够沿不平行（例如垂直）轴线使辐射转向。具有平行光学元件100A、100B（以及相关联致动器A、B）允许电磁辐射转向机构在打标头500内安装成使得第一和第二光学元件的两个旋转轴线与打标头500的长度或主轴线180平行。相对于已知打标头，这大大减小打标头500的大小和重量。因此，与已知打标头相比，本文中描述的打标头500可以更容易安装，并且允许更大使用灵活性（例如打标期间的移动和/或在小空间中定位打标头）。

图21A和图21B分别用平面图和透视图示出了可变光路长度设备301的实施例。可变光路长度设备可以与电磁辐射转向机构一起容纳在打标头中。示出光束305通过第一透镜310进入所述设备。光束305可以沿着光纤从激光源被接收，或者可以在打标头自身内产生。第一透镜310可以具有例如约10 mm的直径。在通过第一透镜310之后，光束305照射到第一光学元件315上，例如，一对可移动反射镜315、320中的第一者。光束305从第一可移动反射镜315的反射表面315a反射到所述一对可移动反射镜315、320中的第二反射镜320的反射表面320a上。所述一对可移动反射镜315、320安装到旋转基座325，旋转基座325可以围绕法向于旋转基座325的表面的轴线旋转。旋转基座的轴线穿过所述一对可移动反射镜315、320之间的中心点302。

旋转致动器（例如检流计电动机）可以用于根据需要旋转旋转基座325和所述一对可移动反射镜315、320。

光束305从第二可移动反射镜320的反射表面320a反射到角形反射器330上，角形反射器330可以包括一对垂直反射镜330a、330b（或者替代性地，具有垂直反射刻面的反射棱镜）。光束305沿与其进入角形反射器330相反的方向从角形反射器330反射回，并且照射回到第二可移动反射镜320的反射表面320a上。光束305在从角形反射器330反射回之后在与光束在由第一可移动反射镜315引导到第二可移动反射镜320之后照射在第二可移动反射镜320上的位置不同的竖直位置处照射在第二可移动反射镜320上。竖直位置的差异与角形反射器330的反射镜330a、330b的反射光束305的部分之间的竖直距离有关。光束305从第二可移动反射镜320的反射表面320a反射回到第一可移动反射镜315的反射表面315a。光束305在从第二可移动反射镜320反射回之后在与光束从第一透镜310照射在第一可移动反射镜315上的位置不同的竖直位置处照射在第一可移动反射镜315上。然后，光束305从第一可移动反射镜315的反射表面315a反射到输出反射镜335的反射表面335a上。输出反射镜335从第一透镜310竖直移位。光束305从输出反射镜335反射通过第二透镜340，第二透镜340还可以称为输出透镜。第二透镜340相对于第一透镜310竖直移位。光束通过第二透镜340，并且从可变光路长度设备100中出来。第二透镜340可以具有例如约20 mm的直径。

当然，可以根据需要提供合适光学部件（例如反射镜、透镜等等）来将束从准直仪引导到输入透镜310，并且然后从输出透镜340朝向电磁辐射转向机构的部件（例如第三反射器110或第一光学部件100A）引导。

可变光路长度设备100中的反射镜中的每一者和角形反射器330的反射表面可以是平面的。透镜310、340中的一者或两者可以具有一个或两个为凹面、凸面或平面（平坦）的表面，或者透镜310、340中的一者可以具有带有与另一个透镜310、340的不同曲率的一个或两个表面。

第一和第二透镜310、340可以由能够以光束的操作频率使光束305折射的材料（例如BK7硼硅酸盐玻璃、石英、ZnSe或Ge）制成，并且可以具有光束305的波长特有的抗反射涂层。反射镜可以类似于电磁辐射转向机构的那些反射镜。

反射镜315、320可以与基座325一起统称为可旋转路径长度调节器360。应了解的是，焦距与可旋转路径长度调节器360的取向之间的关系将取决于输入和输出透镜的光学功率，以及可旋转路径长度调节器360的几何形状，以及可变光路长度组件100的其他部件。例如，通过增加反射镜距旋转轴线的距离，针对给定旋转变化的几何路径长度的变化也将增加。

在更一般情况下，角形反射器330可以称为固定光学元件。将理解的是，不同于反射镜315、320，角形反射器330相对于可旋转路径长度调节器360的旋转轴线固定在适当位置中。

将理解的是，在一般情况下，可旋转路径长度调节器360可以被视为沿着输入路径接收辐射束（即，从输入透镜310）。可旋转路径长度调节器360还可以理解成沿着反射镜320与角形反射镜330之间的第一中间路径引导辐射束（例如，首先已由反射镜315引导到反射镜320）。

因此，角形反射器330可以被视为沿着第一中间路径接收由可旋转路径长度调节器引导的辐射束，并且沿着第二中间路径将辐射束引导回到可旋转路径长度调节器。

然后，可旋转路径长度调节器360可以被视为沿着第二中间路径（即，从角形反射镜330到反射镜320）接收辐射束。最后，一旦辐射束已经由反射镜320引导回到反射镜315，可旋转路径长度调节器便可以最终被理解成沿着输出路径（即，从反射镜315朝向反射镜335）引导辐射束。从第一反射镜315到第二反射镜320的路径可以称为第三中间路径。从第二反射镜320到第一反射镜315的路径可以称为第四中间路径。反射镜315、320可以分别称为第一和第二光学部件。在其它实施例中，可以由其他光学部件提供第一和第二光学部件的功能。

将理解的是，当可旋转路径长度调节器360沿顺时针方向围绕轴线302旋转时，输入透镜310与第一反射镜315之间的物理距离将减小。类似地，当可旋转路径长度调节器360沿顺时针方向围绕轴线302旋转时，第二反射镜320与角形反射器330之间的物理距离将减小。另一方面，当可旋转路径长度调节器沿顺时针方向旋转时，反射镜315、320之间的路径将变得更倾斜、并且因此更长。然而，增加的路径长度的变化将大于减小的路径长度的抵消，从而导致输入透镜与输出透镜之间的整体几何路径长度（以及光路长度）减小。将理解的是，在可旋转路径长度调节器360的角位置和输入与输出之间的几何路径长度之间将存在可预测且连续可变的（虽然未必是线性的）关系。然而，当可旋转路径长度调节器360的角位置改变时，输出路径的方向将不变化（尽管起始位置将改变）。因此，输入和输出位置相对于轴线302和角形反射器330的位置固定。如此，束可以通过固定光学器件被引导进入和离开路径长度调节器，并且路径长度改变以便改变输出束的焦距。

因此，已经描述至少一个实施方案的数个方面，但是应了解的是，所属领域的技术人员将容易想到各种改变、修改和改进。此类改变、修改和改进旨在成为本公开内容的一部分，并且旨在在本公开内容的精神和范围内。本文中公开的方法的动作可以按与所示出次序不同的次序实施，并且可以省略、替代或添加一个或多个动作。本文中公开的任何一个示例的一个或多个特征可以与所公开任何其他示例的一个或多个特征组合或替代任何其他示例的一个或多个特征。因此，前述描述和附图仅作为示例。

本文中使用的措词和术语是出于描述目的，并且不应被视为限制性的。如本文中所使用，术语“多个”是指两个或更多个物品或部件。如本文中所使用，被描述为“大致”类似的尺寸可以被视为在彼此的约25%内。术语“包括”、“包括有”、“携带”、“具有”、“包含”以及“涉及”无论在书面说明书或权利要求书等中都是开放式术语，即，意指“包括但不限于”。因此，此类术语的使用旨在涵盖其后列出的物品及其等效物以及额外物品。仅过渡短语“由…组成”和“基本上由…组成”关于权利要求分别是封闭式或半封闭式过渡短语。在权利要求书中使用序数术语（例如“第一”、“第二”、“第三”等等）来修饰权利要求元素自身并不意味着一个权利要求元素优于另一元素的任何优先权、优先级或次序或者实施方法的动作的时间次序，而是仅用作标签来将具有某一名称的一个权利要求元素与具有相同名称的另一元素区分开（但是用于序数术语）以区分权利要求元素。

电磁辐射转向机构可以包括各种类型的光学部件，例如折射式、反射式、磁性、电磁、静电和/或其他类型的光学部件或其任何组合，用于引导、成形和/或控制电磁辐射。

虽然在此文本中可能具体涉及电磁辐射转向机构在产品的打标中的用途，但是应理解的是，本文中描述的电磁辐射转向机构可以具有其他应用。可能的其他应用包括用于雕刻产品的激光***、光学扫描仪、辐射检测***、医疗设备、电磁辐射检测器，例如摄像机或飞行时间传感器，其中辐射可能离开并重新进入传感器等等。

虽然上文已经描述本发明的具体实施例，但是将了解的是，本发明可以按与所述描述方式不同的方式实践。以上描述旨在是说明性的、而非限制性的。因此，本领域技术人员将显而易见的是，可以对所描述的本发明作出修改，而不背离下文阐述的权利要求的范围。

Claims (50)

1.一种用于对产品进行打标的激光打标***，所述激光打标***包括打标头，其中，所述打标头包括被构造成使电磁辐射转向以寻址二维视场内的特定位置的电磁辐射转向机构，所述电磁辐射转向机构包括：

具有相关联的第一致动器的第一光学元件，所述第一致动器被构造成使所述第一光学元件围绕第一旋转轴线旋转以改变所述二维视场中第一转向轴线的第一坐标；

具有相关联的第二致动器的第二光学元件，所述第二致动器被构造成使所述第二光学元件围绕第二旋转轴线旋转以改变所述二维视场中第二转向轴线的第二坐标；以及

电磁辐射操纵器，所述电磁辐射操纵器以光学方式设置在所述第一光学元件与第二光学元件之间，其中，

第一角度限定在所述第一旋转轴线与第二旋转轴线之间，其中所述第一旋转轴线和所述第二旋转轴线非正交；

第二角度限定在所述第一转向轴线与第二转向轴线之间；

其中，旋转所述第一光学元件和所述第二光学元件能够使得所述电磁辐射的位置分别沿着所述第一转向轴线和所述第二转向轴线改变；

所述电磁辐射操纵器被构造成在所述第一角度与所述第二角度之间引入差，并且

其中，所述电磁辐射操纵器包括固定的第一反射镜和固定的第二反射镜并且其中所述第一反射镜和所述第二反射镜相对于彼此固定。

2.根据权利要求1所述的激光打标***，其中所述第一旋转轴线和所述第二旋转轴线大致平行。

3.根据权利要求1至2中的任一项所述的激光打标***，其中所述第一角度小于45°。

4.根据权利要求1至2中的任一项所述的激光打标***，其中所述第一转向轴线和所述第二转向轴线大致正交。

5.根据权利要求1至2中的任一项所述的激光打标***，其中所述第二角度在70°与110°之间。

6.根据权利要求1至2中的任一项所述的激光打标***，其中所述电磁辐射操纵器被构造成在所述第一角度与所述第二角度之间引入大于45°的差。

7.根据权利要求1至2中的任一项所述的激光打标***，其中所述第一光学元件与所述第二光学元件相邻。

8.根据权利要求1至2中的任一项所述的激光打标***，其中所述第一光学元件被构造成接收所述电磁辐射并且将所述电磁辐射引导到所述电磁辐射操纵器，并且其中所述电磁辐射操纵器被构造成将所述电磁辐射引导到所述第二光学元件。

9.根据权利要求8所述的激光打标***，其中所述第二光学元件被构造成将所述电磁辐射引导到所述电磁辐射转向机构的光学输出。

10.根据权利要求8所述的激光打标***，其中所述第二光学元件被构造成将所述电磁辐射引导到被构造成接收经转向的电磁辐射的光学设备的光学输入。

11.根据权利要求1至2中的任一项所述的激光打标***，其中所述第一光学元件和所述第二光学元件中的至少一者是反射式的。

12.根据权利要求11所述的激光打标***，其中所述第一光学元件包括被构造成接收所述电磁辐射的第一反射表面，并且其中所述第二光学元件包括被构造成接收所述电磁辐射的第二反射表面。

13.根据权利要求12所述的激光打标***，其中所述第一旋转轴线和所述第一反射表面大致平行。

14.根据权利要求12或权利要求13所述的激光打标***，其中所述第二旋转轴线和所述第二反射表面大致平行。

15.根据权利要求1至2中的任一项所述的激光打标***，其中所述第一光学元件和所述第二光学元件中的至少一者为折射式的。

16.根据权利要求15所述的激光打标***，其中所述折射光学元件是棱镜。

17.根据权利要求1至2中的任一项所述的激光打标***，其中所述第一光学元件和第二光学元件中的至少一者是衍射式的。

18.根据权利要求17所述的激光打标***，其中所述衍射光学元件包括光栅。

19.根据权利要求1至2中的任一项所述的激光打标***，其中所述第一光学元件和第二光学元件中的至少一者是偏振式的。

20.根据权利要求19所述的激光打标***，其中所述偏振光学元件被构造成将线偏振的电磁辐射改变为圆偏振的电磁辐射。

21.根据权利要求1至2中的任一项所述的激光打标***，其中所述第一反射镜被构造成在所述电磁辐射已经与所述第一光学元件相互作用之后接收所述电磁辐射并且将所述电磁辐射引导到所述第二反射镜。

22.根据权利要求21所述的激光打标***，其中所述第二反射镜被构造成在所述电磁辐射已经与所述第一反射镜相互作用之后接收所述电磁辐射并且将所述电磁辐射引导到所述第二光学元件。

23.根据权利要求1所述的激光打标***，其中所述第一反射镜被布置成在所述电磁辐射的方向上施加90°变化。

24.根据权利要求23所述的激光打标***，其中所述第二反射镜被布置成在所述电磁辐射的方向上施加90°变化。

25.根据权利要求24所述的激光打标***，其中由所述第一反射镜引起的所述电磁辐射的方向上的所述90°变化围绕第一反射轴线发生，并且由所述第二反射镜引起的所述电磁辐射的方向上的所述90°变化围绕第二反射轴线发生，其中所述第一反射轴线和所述第二反射轴线不平行。

26.根据权利要求25所述的激光打标***，其中所述第一反射轴线和所述第二反射轴线大致垂直。

27.根据权利要求1至2中的任一项所述的激光打标***，其中所述第一致动器和第二致动器中的至少一者包括检流计电动机。

28.根据权利要求1至2中的任一项所述的激光打标***，其中所述电磁辐射是激光束。

29.根据权利要求1至2中的任一项所述的激光打标***，其中所述第一旋转轴线和所述第二旋转轴线大致平行，并且其中所述电磁辐射转向机构大致平行于所述激光打标***的所述打标头安装成使得所述打标头的长度大致平行于所述第一旋转轴线和第二旋转轴线。

30.根据权利要求29所述的激光打标***，其中所述打标头包括圆柱形壳体。

31.根据权利要求1至2中的任一项所述的激光打标***，其进一步包括柔性管缆，所述柔性管缆连接到所述打标头并且被构造成将功率和/或控制信号传输到所述打标头。

32.根据权利要求1至2中的任一项所述的激光打标***，其中所述打标头包括用于保护所述激光打标***的用户免受杂散辐射的辐射屏蔽件。

33.根据权利要求32所述的激光打标***，其中所述辐射屏蔽件包括被构造成检测从所述辐射屏蔽件的一部分与所述产品之间的间隙发出的辐射的传感器。

34.根据权利要求32所述的激光打标***，其中所述辐射屏蔽件包括集成提取入口，所述集成提取入口流体耦合到提取设备，所述提取设备被构造成产生提取流体的流以用于提取由激光束与所述产品之间的相互作用产生的物质。

35.根据权利要求34所述的激光打标***，其中所述集成提取入口能够被构造成相邻于所述产品定位。

36.根据权利要求32所述的激光打标***，其中所述辐射屏蔽件包括凸缘，用于向所述激光打标***的用户提供免受杂散辐射的进一步保护。

37.根据权利要求32所述的激光打标***，其中所述辐射屏蔽件包括柔性构件，所述柔性构件被布置成减小所述辐射屏蔽件与所述产品之间的间隙以用于向所述激光打标***的用户提供免受杂散辐射的进一步保护。

38.根据权利要求1至2中的任一项所述的激光打标***，其进一步包括被构造成限定从输入到输出的光路的可变光路长度组件。

39.根据权利要求3所述的激光打标***，其中，所述第一角度小于10°。

40.根据权利要求39所述的激光打标***，其中，所述第一角度小于5°。

41.根据权利要求40所述的激光打标***，其中，所述第一角度小于2°。

42.根据权利要求41所述的激光打标***，其中所述第一角度为0°。

43.根据权利要求5所述的激光打标***，其中，所述第二角度在80°与100°之间。

44.根据权利要求43所述的激光打标***，其中，所述第二角度在85°与95°之间。

45.根据权利要求44所述的激光打标***，其中，所述第二角度为90°。

46.根据权利要求6所述的激光打标***，其中，所述电磁辐射操纵器被构造成在所述第一角度与所述第二角度之间引入大于70°的差。

47.根据权利要求46所述的激光打标***，其中，所述电磁辐射操纵器被构造成在所述第一角度与所述第二角度之间引入90°的差。

48.一种使用电磁辐射转向机构对产品进行打标的方法，其中，所述电磁辐射转向机构位于激光打标***的打标头内，所述方法包括：

在第一光学元件处接收电磁辐射，所述第一光学元件能够围绕第一旋转轴线旋转以改变二维视场中第一转向轴线的第一坐标；

将所述电磁辐射引导到以光学方式设置在所述第一光学元件与第二光学元件之间的电磁辐射操纵器；

将所述电磁辐射引导到所述第二光学元件，所述第二光学元件能够围绕第二旋转轴线旋转以改变所述二维视场中第二转向轴线的第二坐标；

在所述第一旋转轴线与第二旋转轴线之间限定第一角度，其中所述第一旋转轴线和所述第二旋转轴线非正交；

在所述第一转向轴线与第二转向轴线之间限定第二角度；

使用所述电磁辐射操纵器来在所述第一角度与所述第二角度之间引入差；

通过旋转所述第一光学元件和第二光学元件来使所述电磁辐射围绕所述产品转向，

其中，旋转所述第一光学元件和所述第二光学元件能够使得所述电磁辐射的位置分别沿着所述第一转向轴线和所述第二转向轴线改变；并且

其中，所述电磁辐射操纵器包括固定的第一反射镜和固定的第二反射镜并且其中所述第一反射镜和所述第二反射镜相对于彼此固定。

49.根据权利要求48所述的方法，所述方法进一步包括：在所述打标期间移动所述打标头。

50.一种改装包括连续喷墨打标***的生产***的方法，其包括：

用根据权利要求1至47中的任一项所述的激光打标***替换所述连续喷墨打标***。