CN101078625B - 在边界上形成标记的设备和方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种设备，用于例如在地板面上形成线形光学标记，包括一个沿光轴(16)发出激光束的光源(12)，以及一个前接的并被光轴穿过的而且既反射又折射光束的透镜(14)，该透镜为直角平行六面体形状。为用结构化的简单的措施实现把从光源产生的光展开和反射，建议：在前侧面(20)上设置一个槽形凹陷(40)和在后侧面(22)上设置一个凸起(24)，选择它们的几何形状和尺寸并设置成使得：光束可被完全反射和被完全反射的入射到凹陷上的光束可被展开，其中光学标记对透镜的两个横侧面延伸。

Description

在边界上形成标记的设备和方法

技术领域

本发明涉及一种设备，用于在房间的至少一个边界例如地板面上形成线形光学标记，该设备包括一个沿光轴发出光束例如激光束的光源，以及一个前接光源的并被光轴穿过的而且既反射又折射光束的透镜，该透镜为直角平行六面体形状(quaderformig)，其前侧面和后侧面作为横侧面，它们横切于光轴进行延伸。此外本发明涉及一种形成线形光学标记的方法，用于通过把从光源发出的光束例如激光束展开，至少部分地将其向一个光学透镜或其内反射和折射，在至少一个边界上例如房间的地板面上形成线形光学标记，在这种情况下，对光束进行反射和折射使得在光源前和光源后都形成光学标记，

背景技术

从DE-A-102 17 108公知一种在建筑业中使用的激光束设备。为不中断产生一个在广角范围内延伸的线，建议使一个通过准直透镜的激光束照射一个棒透镜，其在光源侧具有一个半透明的平面，以便在光源的方向上反射一个线形光束。没有被反射的光然后通过棒透镜的一个完全透明的偏离光源的平面并被折射，以便在与第一方向相反的第二方向上产生一个线形光束。

为在一个平面上形成可见光的线，该平面直接在容纳该光源的外壳前开始，根据US-B-6 502 319设置多个柱状透镜或者镜子，借助它们把从光源发出的光束在需要的范围内展开。

根据DE-U-203 04 117和DE-U-203 04 114的光束水平仪在由之产生线形光束的光源前具有行透镜，其由不同焦距的部分组成。

为在一个光学标记设备下面在工件上产生两个以直角相交的线，根据DE-C-199 53 114建议两个并排设置的投影设备，它们各包括一个光源和一个在其发射路径上设置的光学系统。

为把一个光束展开，根据US-A-3 984 154设置一个透镜，其具有中空的圆柱部分的形式，在它的一个边缘面上照射一个经过准直的激光束。为使该光在足够大的范围内向外反射，透镜的内表面具有一个反射层。

为产生线形标记，根据JP-A-2004094123使用一个棒透镜，它的外表面以分段方式具有一个反射层，使得照射在其上的光可被直接反射。在不设置相应反射层的区域内，光可以通过该透镜。

从US-B-6 935 034中公知在开始所提类型的设备。为把激光束展开使用的透镜具有直角平行六面体的几何形状，带有偏离光源经过滚圆的棱，以便能够把通过透镜的光希望地展开。

为在一个对象上产生光学标记，EP-A-1 054 286建议两个在光束的发射路径中设置的偏转设备，其可偏转支撑。

为形成和引导一个或者多个固体激光器的发射场，根据DE-A-195 14 626使用反射元件，通过它入光束向一个方向偏转或者折射。

根据EP-B-0 767 393的例如用于发动机驱动车辆或者建筑物的照明系统包括一个透明的板，在侧面上带有凹陷和凸起，它们横切于该照明系统光束的入射方向进行延伸。通过透明板的结构实现，被反射和折射的光束仅从该板入射偏离光源的侧面。

为例如在地板面上产生交叉的线，根据DE-U-20 2004 007 476前接槽形透镜光源。

发明内容

本发明的技术问题在于：对开篇所提类型的设备或者方法进行扩展，使得利用结构简单的措施来实现把从光源产生的光例如激光束展开和反射使得：在所需要的范围内能够在前面紧接光源的区域产生光学标记，其特别在一个地板面上产生，以便例如简化对准要铺设的瓷砖、地板或者其他地板层。

在设备方面该技术问题基本上如下解决：在至少一个横侧面上设置一个槽形凹陷和在至少另一个横侧面上设置一个凸起，选择它们的几何形状与尺寸并进行布置使得：照射在凸起和横侧面之间的过渡区上的光束可被完全反射并且被完全反射的光束和照射在凹陷上的光束可被展开，其中光学标记对透镜的两个横侧面延伸。其中特别建议：在偏离透镜延伸的后侧面上设置凸起。在透镜侧延伸的前侧面上应该有凹陷。此外凸起应该在整个横侧面例如后侧面上存在。

最好，透镜由一个第一部分和一个第二部分组成，其中凸起延伸在该第一部分和第二部分之间的过渡区内，第一部分在光轴延伸的一个横截面内具有梯形的几何形状，在第二部分内设置槽形凹陷。

为把从凸起完全反射的光束在所希望范围内沿前侧面的方向进行反射，还建议：在具有凸起的横侧面(后侧面)上设置另一个凹陷，从凹陷的凸起侧延伸的界面，光在相对的横侧面即前侧面的方向上进行反射。

从此无关地，从该凹陷出发的第二部分具有梯形的几何形状，带有凹形延伸的自由外基面，其特别是透镜的下外表面。

此外建议，第一部分的外自由基面优选作为透镜的上外表面形成平面，在透镜的作用位置平行或者大体平行于水平线延伸。

另外可选择的方案存在以下可能：第一部分的外自由基面优选作为透镜的上外表面由多个平面延伸的平面组成，其中至少一个在透镜的作用位置水平或者基本水平延伸。

从此无关地，前侧面在第一部分的区域内相对于光轴倾斜地延伸，入射的光束发生折射使得沿后侧面方向如愿展开。

此外建议，透镜对光源进行对准使得：光轴在第一部分上以角度α≠90°入射。特别光轴对于水平线以角度β延伸，其中，角度β特别为1°≤β≤3°。其中光轴与前侧面关于其从透镜的上外表面出发的区域形成一个钝角。

透镜具有宽度B、长度L和厚度T，其中特别2B≤L≤3B和/或2T≤L≤4T和/或1T≤B≤2T。

凸起应该在横侧面的中间区域内延伸，特别是横截面具有等边三角形的几何形状，其横侧面的整个宽度上延展。其中平行于或者基本平行于上或者下外表面，亦即透镜的底面或者顶面。

具有凸起的横侧面优选包括一个在透镜的作用位置相对于垂线形成角度δ的第一区和一个在该透镜的作用位置相对于垂线形成角度γ的第二区，其中δ≤γ，然后凸起以第一区为出发点，并且第二区通过一个倾斜延伸的台阶过渡到第一区。

此外本发明建议，把处于设备作用位置的透镜与所述透镜的使光束沿光源方向反射回或者展开的第一凹陷设置在与边界相距A的位置，其中20mm≤A≤100mm，尤其是30mm≤A≤70mm。

开篇所提类型的方法的特征在于，使用带有前侧面和后侧面作为横侧面的直角平行六面体的透镜，这些横侧面横着照射透镜的光束的光轴延伸，其中，在至少一个横侧面上设置一个槽形凹陷和在至少另一个横侧面上设置一个凸起，它们选择它们的几何形状和尺寸并布置成使得：照射在凸起与横侧面之间的过渡区上的光束被完全反射而且被完全反射的和照射在凹陷上的光束被展开。其中尤其建议：光束被形成于偏离透镜延伸的后侧面上的凸起在该后侧面第一部分与该凸起之间的过渡区域中完全反射；这样被完全反射的光束在该凸起与后侧面的第二部分之间的过渡区域中被完全反射和被展开；并且一部分被展开的光束在设置于透镜侧延伸的前侧面内的槽形凹陷处被进一步展开。

凸起和透镜的相邻区域几何上彼此配合使得：在该凸起与相邻后侧面之间的第一过渡区上的光束在该凸起与相邻后侧面之间的第二过渡区中完全被反射，并从该第二过渡区沿前侧面方向完全被反射。其中使光束与透镜对准使得：一部分光束两次在凹陷上被反射，更确切说每次在凸起与横侧面相邻区域之间的过渡区内被反射。第二次完全反射的光束部分然后沿凹陷方向反射并通过所述凹陷展开。

此外建议，被突起沿前侧面的方向反射的光束既沿光源方向展开也由前侧面沿后侧面方向反射并展开。

通过本发明的教导利用结构简单的措施使得可以：把线形或者截面为椭圆形的光束通过透镜按照如下方式折射、反射和展开使得：光的反射不仅沿从光源发出光束的方向而且也向光源返回方向进行，使得在光源的前面和至少在下面优选也在后面可形成一个光学标记。其中至少在光源的垂直投影的区域内沿设备所在面的方向存在标记。

附图说明

本发明的另其它细节、优点和特征不仅从权利要求、从其得出的特征(单独和/或组合)、而且也从下面对于一个从附图了解的优选实施例的说明中产生。

图1表示用于在边界平面上形成际记的设备的原理图。

图2表示一个透镜的侧视图。

图3表示图2的透镜的后视图。

图4用通过透镜折射的、反射的和展开的发射的原理图表示图2的透镜。

图5表示为在边界上形成标记的发射路径的原理图。

具体实施方式

为了尤其在建筑区域内在房间的地板面10上划线，以便对准要设置的瓷砖、地板板或者类似的地板层，使用一种设备，它的重要的组件原理上从图1得知。该设备包括一个像激光二极管的光源12，带有前接的光学系统，以便能够在透镜14上照射一个优选截面为椭圆的光束，其光轴16相对于水平线18倾斜地延伸。倾斜角优选为大约2°，但不由此形成对本发明的教导的限制。

激光束，即光轴16以与地板面10相距A的距离照射透镜14，该距离优选在50mm的区域内。选取透镜14的几何形状和尺寸并且对准激光束，即对准光轴16，使得按照图4和5的表示，既在透镜14前也在透镜14后并且从而还有激光光源12在地板10上形成一条线。为此透镜14是长度为L、宽度为B、厚度为T的直角平行六面体。例如其尺寸为：12mm≤L≤14mm、4mm≤B≤6mm和3mm≤T≤3.5mm。

透镜14相对于光源12具有一个前侧面20和一个后侧面22。此外透镜14通过一个位于后侧面上截面是三角形的凸起24被分成上面的第一部分26和下面的第二部分28。凸起24跨越透镜14的整个宽度B并且平行于上或者下边界平面(顶面30，底面32)延伸，把透镜14按其高度大体分为相等的两部分，亦即部分24、26大体等长。后侧面22此外具有两个平面延伸的区域34、36，它们通过一个台阶38彼此转变。上部区域26在透镜14的作用位置对于垂直方向具有角度δ，下部区域28具有角度γ，其中δ＜γ。

在台阶38的区域内在前侧面20上延伸一个凹陷40，其具有槽形的几何形状，并且平行于凸起24或者上和下界面30、32。

激光束，其优选具有椭圆截面，其中长轴例如可以为3mm到5mm，短轴为1mm到1.5mm，小于长轴，落在透镜14的前侧面20上，确切说落在上面第一部分26上。优选地光轴16对于照射面42形成角度α，α≠90°。其中光轴16应对于平面40、确切说其对于顶面30延伸的区域形成一个钝角。

此外从图2可知，上边界面即透镜14的顶面30由平面形成的两部分(44，46)组成。与此相对，下边界面即底面32具有一个凹的曲线。

通过透镜14的几何形状尺寸、其结构和在作用位置对于光轴16的方向，产生入光束相应于图4和5的折射、反射和展开。在地板10上形成的线在透镜14前延伸到10m。光学标记在光源12的方向上延伸的部分具有延伸到光源12后面的长度，如从图5的原理图可知。

图4给出通过透镜14折射、反射和展开的光束的光束曲线。其中无论是凸起24还是在前侧面20上延伸的凹陷40主要为在地板面10上形成标记。于是光束在凸起24与后侧面22的相邻区域之间的各过渡区域被完全反射(点48，50)，以便在凹陷40方向上反射，其中光束进一步被展开。光束还从台阶38的内表面向光源12的方向或者在其下的区域返回反射。

一部分在区域50内完全反射的光束在前侧面20上在凹陷40下面被完全反射，并通过透镜14的底面32被折射，使得保证光束被希望展开从而在地板面10上形成线。

为了形成标记以下各项也是重要的：带有在顶面30的方向上其距离彼此缩小的横侧界面亦即是一个楔子的准边界的前侧面和后侧面20、22的透镜14的第一或者上面部分26、后侧面26上把透镜14分为上面和下面部分36和28的凸起24以及在前侧面20内在下面部分28内延伸的凹陷40。

Claims (28)

1.用于在房间的至少一个边界(10)上形成线形光学标记的设备，该设备包括一个沿光轴(16)发出光束的光源(12)，以及一个前接光源并被光轴穿过而且既反射又折射光束的透镜(14)，该透镜为直角平行六面体形状，其前侧面和后侧面(20，22)作为横侧面，它们横切于光轴进行延伸，

其特征在于，

在至少一个横侧面(20)上设置一个槽形凹陷(40)并且在至少另一个横侧面(22)上设置一个凸起(24)，选择它们的几何形状和尺寸并布置成使得：照射在凸起与横侧面之间过渡区上的光束被完全反射，并且被完全反射的光束和照射在凹陷上的光束被展开，其中所述光学标记相对于透镜的两个横侧面进行延伸。

2.根据权利要求1的设备，其特征在于，

在偏离透镜延伸的后侧面(22)上设置凸起(24)。

3.根据权利要求1的设备，其特征在于，

在透镜侧延伸的前侧面(20)上设置凹陷(40)。

4.根据权利要求1-3之一的设备，其特征在于，

所述边界(10)是所述房间的地板表面。

5.根据权利要求1-3之一的设备，其特征在于，

所述光束是激光束。

6.根据权利要求1的设备，其特征在于，

透镜(14)由一个第一和一个第二部分(26，28)组成，凸起(24)延伸在该第一部分与第二部分之间的过渡区内，第一部分(26)在光轴(16)穿过透镜(14)的横截面内具有梯形的几何形状，并且在第二部分(28)内设置槽形凹陷(40)。

7.根据权利要求6的设备，其特征在于，

在位于所述凹陷(40)相对一侧的横侧面(22)上设置另一个凹陷，以该凹陷为出发点，第二部分(28)具有梯形几何形状的侧视图，且带有凹形延伸的自由外基面(32)。

8.根据权利要求7的设备，其特征在于，

所述自由外基面(32)被作为透镜(14)的下外表面。

9.根据权利要求6的设备，其特征在于，

第一部分(26)的外自由基面(30)形成平面，且在透镜的作用位置平行或者大体平行于水平线(18)地延伸。

10.根据权利要求9的设备，其特征在于，

第一部分(26)的外自由基面(30)被作为透镜(14)的上外表面。

11.根据权利要求6的设备，其特征在于，

第一部分(26)的外自由基面(30)由多个平面延伸的面(44，46)组成，其中至少一个在透镜的作用位置水平或者基本水平地延伸。

12.根据权利要求11的设备，其特征在于，

第一部分(26)的外自由基面(30)被作为透镜(14)的上外表面。

13.根据权利要求1的设备，其特征在于，

所述前侧面(20)在第一部分(26)的区域内相对于光轴(16)倾斜地延伸。

14.根据权利要求6的设备，其特征在于，

把所述透镜(14)与光源(12)对准使得：光轴(16)在第一部分(26)上以角度α≠90°入射。

15.根据权利要求12的设备，其特征在于，

所述光轴(16)相对于水平线(18)以角度β延伸，其中角度β为1°≤β≤3°。

16.根据权利要求1的设备，其特征在于，

光轴(16)与前侧面(20)在透镜(14)的上外表面(30)的那一侧形成一个钝角。

17.根据权利要求1的设备，其特征在于，

所述透镜(14)具有宽度B、长度L和厚度T，其中2B≤L≤3B或2T≤L≤4T或1T≤B≤2T。

18.根据权利要求1的设备，其特征在于，

所述凸起(24)在横侧面(22)的中间区域延伸。

19.根据权利要求1或者18的设备，其特征在于，

所述凸起(24)的横截面具有等边三角形的几何形状，其在横侧面(22)的整个宽度上伸展。

20.根据权利要求1的设备，其特征在于，

拥有凸起(24)的横侧面(22)包括一个在透镜(14)的作用位置相对于垂线形成角度δ的第一区(34)和一个在该透镜的作用位置相对于垂线形成角度γ的第二区(36)，其中δ≤γ，凸起以第一区为出发点，并且第二区通过一个倾斜延伸的台阶(38)过渡到该第一区。

21.根据权利要求1的设备，其特征在于，

把透镜(14)与该透镜(14)的使光束沿光源(12)方向反射回或者展开的所述凹陷(40)设置在与边界相距A的位置，其中20mm≤A≤100mm，特别是30mm≤A≤70mm。

22.用于在房间的至少一个边界(10)上形成线形光学标记的方法，其通过把从光源(12)发出的光束展开、至少部分地将其向一个光学透镜(14)或在该光学透镜(14)内反射和折射来实现，其中，光束被反射和折射使得在光源的前和后都形成光学标记，

其特征在于，

使用带有前侧面和后侧面作为横侧面(20，22)的直角平行六面体的透镜(14)，这些横侧面横切于照射透镜的光束的光轴(16)延伸，其中，在至少一个横侧面上设置一个槽形凹陷(40)并在至少另一个横侧面上设置一个凸起(24)，选择它们的几何形状和尺寸并按照以下方式进行布置使得：照射在凸起与横侧面之间过渡区上的光束被完全反射并且被完全反射的和照射在凹陷上的光束被展开。

23.根据权利要求22的方法，其特征在于，

所述边界(10)是所述房间的地板表面。

24.根据权利要求22的方法，其特征在于，

所述光束是激光束。

25.根据权利要求22的方法，其特征在于，

光束被在偏离透镜延伸的后侧面(22)上形成的凸起(24)完全反射在后侧面的一部分(26)与该凸起之间的过渡区域中，被完全反射的光束在凸起与后侧面的另一部分之间的过渡区域被完全反射和被展开，并且一部分被展开的光束在延伸于透镜侧的前侧面(20)内设置的槽形凹陷(40)中被进一步展开。

26.根据权利要求22-25之一的方法，其特征在于，

所述凸起(24)和透镜(14)的相邻区域在几何上彼此配合使得：在凸起与相邻的后侧面(22)之间的第一过渡区上光束完全被反射在凸起与相邻的后侧面之间的第二过渡区中，并从该第二过渡区沿前侧面方向被完全反射。

27.根据权利要求26的方法，其特征在于，

第二次被完全反射的光束或者至少所述光束的一部分沿凹陷(40)方向被反射并通过凹陷(40)展开。

28.根据权利要求22的方法，其特征在于，

从突起(24)沿前侧面(20)方向被反射的光束既沿光源(12)方向被展开也从前侧面沿后侧面(22)方向被反射并展开。

Images