CN103250027B - 用于产生标准光平面的锥透镜系统/盖罩系统的优化 - Google Patents

Abstract

本发明涉及对用于沿例如水平方向或正交方向发射规范光平面或者标准光平面的光标记装置的改善。尤其应能够通过根据本发明的光标记装置产生连续的标准光平面，其中所述标准光平面具有比通常产生的标准光平面更高的精度。此外本发明涉及一种用于借助于光标记装置产生平面的标准光平面的方法。

Description

用于产生标准光平面的锥透镜系统/盖罩系统的优化

技术领域

本发明涉及对用于沿例如水平方向或正交方向发射规范光平面或者标准光平面的光标记装置的改善。这种光标记装置主要用于，例如在建筑领域中要调整或者操纵结构或者建筑物的水平精度或者正交精度，或者要调整空间的顶部、底部、设计或空间一部分的水平度。

背景技术

由现有技术已知用于产生标准光平面的光标记装置，所述标准光平面又在表面上产生线。尤其已知这样的光标记装置，其具有光学单元，所述光学单元具有用于产生准直光束的光源并且具有光学偏转元件。光学偏转元件能够由准直的光束产生光平面、即由点（光平面的原点）在一平面上均匀径向地辐射的光图形。这根据第一替代方案通过借助光学偏转元件、例如锥透镜将准直光束扩展为连续的光平面实现，或者根据第二替代方案通过借助旋转的光学偏转元件使光束围绕旋转轴线旋转实现，其中旋转轴线正交于所述准直光束的传播方向延伸。

尤其在DE 602 02 114 T2或JP-A-2000-18946中描述了根据第一替代方案的实施方式、即具有锥透镜的光标记装置。锥透镜区分为凸锥透镜（也已知为凸形的锥透镜或锥体透镜）和凹锥透镜（也已知为凹形的锥透镜）：凸锥透镜基本上是柱形对称的锥体，其周面与基面围成45°的角，其中周面适合于偏转光束。凹锥透镜在由透光材料制造的基本上柱形体的顶面中具有中心的锥形的凹部，其中所述锥形的凹部的周面适合于偏转光束。

例如在DE10116018 A1和DE10054627 A1中描述了根据第二替代方案的实施方式、即用于通过旋转的光束产生标准光平面的光标记装置。

在这种光标记装置中光学单元通过盖罩免受外部、尤其机械的影响。所述盖罩能够具有窗，所述窗由透光材料制造并且如此布置，使得大部分产生标准光平面的光从装置穿过盖罩的窗到达。

此外这种光标记装置具有万向悬挂，也就是用于以铅垂线为基准对准标准光平面。光学单元能够与万向悬挂固定连接并且能够围绕两个正交交叉的旋转轴线倾斜。所述万向悬挂还能够具有马达、斜度传感器（“水平仪”）和微处理器。斜度传感器能够得到标准光平面基于铅垂线的斜度并且将所述斜度传递给微处理器，所述微处理器由此能够控制所述万向悬挂的马达，从而使得标准光平面与铅垂线正交地对准。要注意的是，通过对准光位改变光学单元基于盖罩的相对位置和对准，所述盖罩与装置的壳体固定连接。

在本申请之前公开的现有技术尤其具有下列问题：

第一个问题是，具有多个窗的盖罩具有窗之间的连接片。所述窗是平面并且封闭的、通过连接片连接的光学单元。但是这些连接片是不透光的并且产生阴影，也就是所述连接片中断了标准光平面。例如具有基本上旋转对称的、包含四个窗的盖罩的这种装置具有四个连接片。这种盖罩能够具有基本上平截头棱椎体（Pyramidenstumpf）的形状。也就是标准光平面被四次中断并且由此通过标准光平面在表面上产生的光线也不是连续的。如果由于连接片出现光线中断的位置对于测量而言恰好是重要的，则必须略微旋转装置。这又会导致装置的再校准、即高度的改变或者倾斜。

第二个问题是，标准光平面的射束以不同的、与位置有关的射入角射入到盖罩窗上。这尤其由壳体连同盖罩可能基于铅垂线倾斜引起。随后如同上面关于万向悬挂阐述的那样改变光平面基于盖罩的位置并且所述光平面在不同的位置以不同的射入角射入到盖罩窗上。所述盖罩窗是具有比空气（n_空气=1.00）更高的折射率（对石英玻璃而言约n_玻璃=1.46）的平面平行层。按照斯涅尔折射定律（Snelliussches Brechungsgesetz）穿过这种盖罩窗（即平面平行层）的光束或光平面根据射入角平行地偏移。也就是根据射入角关系并且根据所述与位置有关的射入角，标准光平面在穿过盖罩窗以后不再是精确的平面而是干扰的。标准光平面不再形成平面或者精确平面，这对于高精度的测量任务而言是明显不希望的效果。

图1A和图1B示例地示出按照现有技术的光标记装置，借助于所述附图简要展示出所述光标记装置的问题。现有技术的这种光标记装置具有光学单元，所述光学单元具有光源1100并且具有反射元件、即凸锥透镜1200。此外现有技术的光标记装置具有盖罩1300，所述盖罩具有四个窗1303。窗1303分别具有两个平面的表面：一个面对光学单元的表面、即盖罩射入面1302以及一个背离光学单元的表面、即盖罩射出面1304。所述窗基本形成具有正方形基面的、旋转对称的平截头棱椎体的周面。在旋转对称的平截头棱椎体的周面棱边上，窗1303通过连接片1350连接。在初始位置中光学单元的中心轴线位于盖罩1300的旋转对称轴线上。在此具有激光二极管1110的光源1100能够产生发散的光束1400，光源的准直透镜1120又能够由所述发散的光束产生第一光束1401，所述第一光束在初始位置中沿着盖罩1300的旋转对称轴线对准。第一光束1401射入到凸锥透镜1200上，其中凸锥透镜1200的旋转对称轴线与所述第一光束的传播方向一致。锥透镜1200将第一光束1401反射并且扩展成第二光平面1406，所述第二光平面位于与第一光束1401正交的平面上。从第二光平面1406通过穿过盖罩射入面1302过渡到窗1303中并且通过穿过盖罩射出面1304变成标准光平面1410。在现有技术的装置中光学单元通过旋转点1500悬挂在万向悬挂上，其中旋转点1500位于激光二极管1110上。由此产生的标准光平面1410能够基于铅垂线对准，例如当现有技术的光标记装置的壳体包括盖罩不是最佳地相对于铅垂线对准的时候。

由按照图1A的截面示意图看出，光学单元借助于万向悬挂围绕第一旋转轴线倾斜，所述第一旋转轴线一方面正交于盖罩1300的旋转对称轴线并且正交于指向图面中的轴线延伸，另一方面穿过旋转点1500延伸。由于所述倾斜第二激光平面以不同的射入角射入到窗1303的不同位置上。按照斯涅尔折射定律光束穿过平面平行层、例如窗1303，根据射入角平行偏移，即正交于光束的传播方向并且在通过光束和平面平行层的正交线撑开的平面中。射入角越大，偏移就越大。仅出于这个原因所述标准光平面在光学单元从初始位置倾斜时就已经不位于平面中了。

由按照图1B的俯视示意图看出，标准光平面1410还被连接片1450中断。就是说也不存在连续的或360°的标准光平面1410。

发明内容

通过本发明要提出改善的光标记装置，所述光标记装置具有光学偏转元件和按照最佳光程的观点设计的盖罩（Kappe），这解决了上述问题。

本发明涉及一种用于产生标准光平面的光标记装置。该光标记装置能够具有：具有用于产生第一光束的光源以及用于由第一光束产生第一光平面的光学偏转元件的光学单元；和用于由第一光平面产生标准光平面的盖罩。所述光学元件能够围绕第一旋转轴线和第二旋转轴线倾斜。由于光学偏转元件的倾斜，所述标准光平面也在空间中倾斜，由此例如在构建根据本发明的光标记装置以后所述标准光平面能够与铅垂线对准。

所述光标记装置的盖罩能够具有连续的窗。根据本发明的连续的窗是具有一个表面和两个棱边的窗，其中表面的厚度能够局部变化。所述连续的窗尤其能够是旋转对称的，也就是窗的表面能够是周面，其中不排除表面的厚度能够局部变化。所述窗能够由透光的材料制造，例如由塑料、压制玻璃或抛光玻璃制造。此外所述窗尤其能够是盖罩的集成的组成部分或者盖罩的独立的部分，所述窗或者固定地与盖罩连接或者能够取下来。这种实施方式的优点是，所述盖罩具有一种360°的、没有连接片的环景窗。由此能够产生没有空隙的标准光平面，所述标准光平面又能够在要测量的物体表面上产生连续的线。

所述标准光平面能够位于平面中。尤其整个标准光平面在反射元件或整个光学单元的每个可能的倾斜位置中都能够位于平面中，也就是不存在标准光平面的光束的与空间方向有关的平行移动。所述标准光平面能够位于与第二光平面的相同的平面中。所述标准光平面能够位于平行于第二光平面的平面延伸的平面中。所述标准光平面还能够位于倾斜于第二光平面的平面延伸的平面中。这种实施方式的特征在于其产生的标准光平面的精度。与按照现有技术的光标记装置相比，所述标准光平面真正位于平面中，而与反射元件基于盖罩的相对位置无关。

在另一种实施方式中，所述第一旋转轴线、所述第二旋转轴线与所述盖罩的对称轴线分别相互正交地延伸并且在旋转点中相交。如果所述盖罩是柱形对称的，则所述对称轴线例如能够是柱形对称轴线。如果所述盖罩具有旋转对称轴线，则所述对称轴线还能够是旋转对称轴线。所述对称轴线一般也穿过盖罩的重心延伸。所述旋转点能够基本上位于第一光束与第一光平面之间的交点上。同时或替代地所述旋转点也能够基本上位于第一光平面的原点上。在此第一光束与标准光平面之间的交点不是指实际光束的交点。而是指沿着第一光束的传播方向延伸的轴线与第一光平面所在平面之间的交点。此外，第一光平面的原点指的是产生第一光平面的射束的所有轴线交叉的点。这种实施方式的优点是，通过旋转点的有利定位，不改变第一光平面基于盖罩的原点、也就是对于反射元件或者整个光学单元的每个可能的旋转位置。由此使由第一光平面产生位于平面中的标准光平面的盖罩的设计更容易。例如按照这种实施方式的这种盖罩能够具有柱形对称的、连续的窗，其面对旋转点的表面在每个位置上都具有标准光平面的原点与旋转点之间相同的距离，并且所述窗在每个位置都具有相同的厚度。

在其它实施方式中，所述旋转点能够位于光学偏转元件内部。由此所述旋转点靠近或者位于标准光平面的原点。这种实施方式的优点是，通过有利地定位旋转点，不改变或几乎不改变标准光平面基于盖罩的原点，也就是对于反射元件或整个光学单元的每个可能的旋转位置。按照这种实施方式也易于设计由第一光平面产生位于平面中的标准光平面的盖罩。按照这种实施方式这种盖罩能够具有柱形对称的、连续的窗，并且所述窗在每个位置中具有基本上相同的厚度。在此所述盖罩能够具有这种形状，使得盖罩的连续的窗的面对旋转点的表面和第一光平面对于每个倾斜位置并且在每个位置上围成相同的角度。例如所述面对旋转点的表面在每个位置上具有第一光平面的原点与旋转点之间基本上相同的距离。另一优点可以是，所述旋转点不是直接位于标准光平面上，而是靠近标准光平面原点。由此能够使用传统的万向悬挂用于倾斜光学偏转单元，所述光学偏转元件不再部分地阻挡第一光平面的光程。

在其它实施方式中，所述光源和所述反射光学元件相互固定地布置，从而使得整个光学单元能够围绕第一旋转轴线和第二旋转轴线倾斜。所述实施方式是有利的，因为所述光源相对于反射单元的布置不改变，由此在射束方向上达到更高程度的精度。

在其它实施方式中，所述盖罩的连续的窗是柱形对称的。所述实施方式是有利的，因为它们实现简单的盖罩造型，其实现了所期望的效果：产生连续的位于平面中的标准光平面。

在其它实施方式中，所述第一光平面与连续的窗的盖罩射入面相交，并且其中在所述光平面与盖罩射入面之间的每个交点上与光学偏转元件的倾斜位置无关地形成在所述光平面与盖罩射入面之间基本上恒定的角度。所述实施方式是有利的，因为由此能够使用具有连续的盖罩窗的盖罩，所述窗在每个位置具有相同的厚度。第一光平面的每个射束基本上偏移相同的长度并且产生位于平面中的标准光平面。

在其它实施方式中，所述标准光平面基于与第一标准光平面正交延伸的第一轴线基本准直（kollimiert）。所述实施方式是有利的，因为所述标准光平面在对于测量重要的空间方向上尽可能微少地扩展，与此相联系地，又借助于标准光平面得到更高精度的测量。

在其它实施方式中，所述盖罩的连续的窗能够具有局部变化的厚度和/或局部变化的折射率。通过局部变化的厚度和局部变化的折射率例如所述标准光平面能够由第一光平面产生，从而使得所述标准光平面位于平面中并且基于与第一标准光平面正交延伸的第一轴线基本准直。

在其它实施方式中，所述光学偏转元件构造为凹锥透镜。所述凹锥透镜能够在由透光材料制造的基本上柱形的透镜体的顶面上具有锥形的凹部，其中所述锥形凹部的周面、即凹锥透镜锥面适合于反射光束。在此所述凹锥透镜能够具有下列部分：用于由第一光束产生第二光束的凹锥透镜射入面、即柱形透镜体的基面；用于由第二光束产生第二光平面的凹锥透镜锥面；和用于由第二光平面产生第一光平面的凹锥透镜射出面、即透镜体的周面。此外所述盖罩的连续的窗具有下列部分：用于由第一光平面产生盖罩光平面的盖罩射入面，即面对凹锥透镜的表面；和用于由盖罩光平面产生标准光平面的盖罩射出面、即背离凹锥透镜的表面。有利的是，一方面所述凹锥透镜射入面、凹锥透镜锥面、凹锥透镜射出面、盖罩射入面和盖罩射出面能够具有这样的形状（例如平面、凸起、凹部或各种其它形成射束的形状），另一方面所述凹锥透镜和盖罩的连续的窗能够具有这样的折射率，从而使得所述标准光平面基于与第一标准光平面正交延伸的第一轴线基本准直，并且从而使得所述标准光平面基本位于平面中。

在其它实施方式中，所述光学偏转元件能够构造为凸锥透镜。所述凸锥透镜能够是基本上柱形对称的锥体，其周面、即凸锥透镜周面与其基面围成45°角，其中所述周面适合于反射光束。所述凸锥透镜一般基于光学单元的其余部分固定地布置。为了产生连续的、即在360°上无中断的标准光平面，所述凸锥透镜与凹锥透镜不同，能够通过透视的元件与光学单元的其余部分连接。所述透视的元件根据本发明视为光学偏转元件的一部分并且能够构造没有基面和顶面的空心柱体。在此所述凸锥透镜具有下列部分：用于由第一光束产生第三光平面的凸锥透镜锥面；用于由第三光平面产生第二光平面的凸锥透镜射入面、即空心柱体的内表面；和用于由第二光平面产生第一光平面的凸锥透镜射出面、即空心柱体的外表面。在此所述盖罩的连续的窗能够具有下列部分：用于由第一光平面产生盖罩光平面的盖罩射入面、即面对凸锥透镜的表面；和用于由盖罩光平面产生标准光平面的盖罩射出面、即背离凸锥透镜的表面。有利的是，一方面所述凸锥透镜锥面、凸锥透镜射入面、凸锥透镜射出面、盖罩射入面和盖罩射出面能够具有这样的形状（例如平面、凸起、凹部或各种其它形成射束的形状），另一方面所述凸锥透镜和盖罩的连续的窗能够具有这样的折射率，从而使得所述标准光平面基于与锥透镜的柱形对称轴线平行延伸的第一轴线基本准直，并且从而使得所述标准光平面基本位于平面中。

在其它实施方式中，反射元件构造为五棱镜。在此为了由第一光束产生第一光平面，所述五棱镜能够围绕旋转轴线旋转，其中旋转轴线与第一光束同轴地延伸。在此盖罩的连续的窗具有下列部分：用于由第一光平面产生盖罩光平面的盖罩射入面；用于由盖罩光平面产生标准光平面的盖罩射出面。有利的是，一方面所述五棱镜、盖罩射入面和盖罩射出面能够具有这样的形状（例如平面、凸起、凹部或各种其它形成射束的形状），另一方面所述五棱镜和盖罩的连续的窗能够具有这样的折射率，从而使得所述标准光平面基于平行于第一光束延伸的第一轴线基本准直，并且从而使得所述标准光平面基本位于平面中。

在其它实施方式中，所述光学偏转元件产生第一光平面，所述第一光平面基于与第一标准光平面正交延伸的第一轴线发散。所述盖罩能够由第一光平面产生标准光平面，所述标准光平面基于第一轴线基本准直。所述实施方式的优点是，借助于反射元件和盖罩能够产生具有最佳射束形状的标准光平面。尤其通过最佳的射束形状能够使标准光平面基于第一轴线的发散性最小。

在其它实施方式中，所述光源具有用于产生发散的光束的发光二极管和用于将发散的光束准直成第一光束中的透镜。所述第一光束能够是发散的或会聚的或准直的。

在其它实施方式中，所述光学单元能够借助于万向悬挂围绕旋转点可倾斜地支承。

在其它实施方式中，所述万向悬挂具有用于确定光学单元基于铅垂线的斜度的斜度传感器和用于调整光学单元基于铅垂线的斜度的马达。所述实施方式的优点是，所述光学单元或第二光平面和标准光平面总是能够基于铅垂线对准。

附图说明

下面借助于附图示例地根据实施例详细解释本发明。说明书、附图以及权利要求书含有组合的多个特征。专业技术人员还可单独考虑这些特征、尤其不同实施例的特征并且组成有意义的其它组合。附图中：

图1A示出现有技术的光标记装置的截面示意图；

图1B示出现有技术的光标记装置的俯视示意图；

图2示出根据本发明的光标记装置的优选的实施方式的等距视图；

图3示出根据本发明的优选的反射元件、尤其是凹锥透镜的等距视图；

图4示出根据本发明的优选的盖罩的等距视图；

图5示出根据本发明的光标记装置的优选的实施方式的截面示意图；

图6示出根据本发明的光标记装置的一种实施方式的截面示意图；

图7示出根据本发明的光标记装置的一种实施方式的截面示意图；

图8示出根据本发明的光标记装置的一种实施方式的控制系统的方框图。

具体实施方式

根据本发明提出一种用于利用光学单元产生标准光平面410的光标记装置，所述光标记装置具有光学偏转元件200和光源100并且具有盖罩300，所述光标记装置解决了在图1A和1B中示出的问题。

图2示出根据本发明的光标记装置的优选实施方式的中心剖面的等距视图。这种优选的实施方式适合于产生标准光平面410并且具有柱形对称的盖罩300和含有光源100以及光学偏转元件200的光学单元，其中光学偏转元件200构造为凹锥透镜200a。光源100又包括用于产生发散的光束400的激光二极管110和用于将发散的光束400准直成第一准直光束401的准直透镜120。如此设置光源100，使得第一光束401正交地射入到凹锥透镜200a的基面202a上。所述凹锥透镜由第一光束401产生第一光平面406，所述第一光平面又射入到盖罩300上。盖罩300由第一光平面406产生标准光平面410。光学单元、即光源100和光学偏转元件200能够借助于万向悬挂围绕旋转点500倾斜地支承，也就是所述光学单元能够围绕两个轴线倾斜：第一旋转轴线和第二旋转轴线，所述两个轴线在旋转点500中正交地交叉。所述两个旋转轴线还与盖罩300的柱形对称轴线正交。所述旋转点紧邻第一光平面406原点下方，从而使得在光学单元围绕所述旋转点500倾斜时第一光平面406的原点基于盖罩300基本上不运动或者只非常微小地运动。旋转点500位于光学偏转元件200内部、也就是凹锥透镜200a内部且第一光平面406下方。

图3示出光标记装置的优选的实施方式的光学偏转元件的中心剖面的等距视图。在此涉及凹锥透镜200a。所述凹锥透镜202a借助于注塑装置由热塑性的合成树脂材料制造，所述合成树脂材料是透光的并且具有恒定的折射率。凹锥透镜200a是基本上柱形对称的并且具有含有基面202a、顶面212a和周面206a的柱形基体208a。在此所述柱形基体在基面202a、即凹锥透镜射入面202a与周面206a、即凹锥透镜射出面206a之间的棱边上具有法兰214a。法兰214a如同环一样构造，其不仅在周面206a上还在基面202a上延伸。法兰214a通过侧面218a和219a限定，所述侧面平行于基面202a和顶面212a延伸。此外法兰214a通过外表面216a限定，所述外表面又平行于周面206a延伸。最后，法兰214a还具有倾斜的、收缩的表面220a，所述表面使侧面219a与基面202a连接。法兰214a用于固定凹锥透镜200a与光学单元。顶面212a具有柱形对称的、基本上形式为锥形的凹部。所述柱形对称的凹部的表面、即凹锥透镜锥面204a具有锥周面的形状。在此在凹锥透镜锥面204a上构造反射膜，从而使得凹锥透镜锥面204a形成反射表面。凹锥透镜锥面204a具有基本上为90°的张角，从而使得中心地且平行于凹透镜200a的柱形对称轴线射入到凹锥透镜射入面202a上的第一光束穿过凹锥透镜射入面202a、凹锥透镜表面204a和凹锥透镜射出面206a偏转成与所述第一光束正交的第一光平面。

图4示出光标记装置的优选的实施方式的盖罩300的中心剖面的等距视图。盖罩300借助于注塑装置由热塑性的合成树脂材料制造，所述合成树脂材料是透明的并且具有恒定的折射率。盖罩300是基本上柱形对称的并且具有收缩的侧壁303、即连续的窗303，其中所述盖罩在宽大的一侧上敞开并且在收缩的一侧上通过顶面305封闭。连续的窗303是盖罩300的集成的组成部分并且具有内表面302、即盖罩射入面302和外表面304、即盖罩射出面304。顶面305具有内表面306和外表面308。外表面304与308之间的棱边通过倾斜的外表面310倒角。顶面305还具有结构312，所述结构具有含有顶面314和周面316的基本上扁平柱体的形状。侧壁303在敞开的端部上具有法兰318，所述法兰具有基本上环形的形状。法兰318与侧壁303的敞开的端部平齐地封闭、但是在外表面304上延伸。在此法兰318具有侧面320和324以及外表面322。法兰318用于将盖罩300固定在光标记装置的壳体上。

图5示出光标记装置的优选的实施方式的截面示意图。光源100的激光二极管110产生发散的光束400并且光源100的准直透镜由发散的光束400产生准直的第一光束401。所述准直的光束射入到凹锥透镜200a的凹锥透镜射入面202a上。由此在凹锥透镜202a内部产生第二光束402，但是所述第二光束具有与第一光束401相同的传播方向，因为第一光束401正交且中心地射入到凹锥透镜射入面202a上。凹锥透镜锥面204a将第二光束402偏转成第二光平面404。第二光平面404位于与第一光束401和第二光束402以及凹锥透镜200a的对称轴线正交的平面中。第二光平面404由凹锥透镜200a穿过凹锥透镜射出面206a射出、尤其正交地射出并且由此产生第一光平面406，所述第一光平面具有与第二光平面404相同的传播方向。第一光平面404又射入到盖罩300的盖罩射入面302上，由此在盖罩300内部产生盖罩光平面408，所述盖罩光平面408又穿过盖罩射出面304射出并且产生标准光平面410。盖罩射入面302和盖罩射出面304具有这样的形状，使得标准光平面410基于与第一标准光平面410正交延伸的第一轴线基本上准直，并使得标准光平面基本上位于平行于第一光平面406延伸的平面中。第一光平面406尤其在所述光学单元的每个倾斜位置中基本上以相同的角度射入到盖罩射入面302上，并且盖罩光平面408在所述光学单元的每个倾斜位置中基本上以相同的角度射入到盖罩射出面304上。由此标准光平面410基于第一光平面406的偏移对于每个倾斜位置和每个空间方向而言是基本上恒定的并且标准光平面410基本上位于平面中。

在根据本发明的光标记装置的优选的实施方式中光源100和反射光学元件200相互固定地布置，从而使得整个光学单元能够围绕第一旋转轴线和第二旋转轴线倾斜。为此所述光学单元通过万向悬挂悬挂，所述万向悬挂使得光学单元能够基于盖罩300围绕第一和第二旋转轴线分别倾斜直到+/-15°。

图6示出根据本发明的光标记装置的替代的实施方式的截面示意图。这种实施方式与所述优选的实施方式的不同之处在于，光学偏转元件200是柱形对称的凸锥透镜200b。凸锥透镜200b具有空心柱体208b。空心柱体208b在一个侧面上是敞开的并且在另一侧面上通过顶面212b封闭。顶面212b向外是平面的，但是向内具有凸起的锥体。所述凸起的锥体通过凸锥透镜锥面204b限定。在此在凸锥透镜锥面204b上构造反射膜，从而使得凸锥透镜锥面204b形成反射的表面。凸锥透镜锥面204b具有基本上为90°的张角，从而使得中心且平行于凸锥透镜200b的柱形对称轴线射入到凸锥透镜锥面204b上的第一光束穿过凸锥透镜锥面204b偏转成第三光平面403，所述第三光平面又与第一光束401正交。第三光平面403穿过凸锥透镜射入面205b正交地射入到空心柱体208b上并且产生第二光平面404，所述第二光平面又正交地穿过凸锥透镜射出面206b离开空心柱体208b并且产生第一光平面406。所述旋转点紧邻第一光平面406原点下方，从而在光学单元围绕所述旋转点500倾斜时第一光平面406的原点基于盖罩300基本上不运动或者只非常微小地运动。旋转点500位于空心柱体208b内部、也就是在凸锥透镜200b内部，并且紧邻第一光平面406下方。空心柱体208b能够是凸锥透镜200b的集成的或独立的组成部分。空心柱体208b和整个凸锥透镜能够由透光材料、例如塑料、压制玻璃或抛光玻璃制造。替代地，通过凸锥透镜锥面204b限定的凸锥体能够由反射材料、如例如铝制造，而空心柱体208b由所述的透光材料制造。

图7示出根据本发明的光标记装置的替代的实施方式的截面示意图。这种实施方式与所述优选的实施方式的不同之处是，光学偏转元件200是旋转的五棱镜200c。五棱镜200c具有：用于由第一光束401产生第二光束402的五棱镜射入面202c；用于由第二光束402产生第三光束403的第一反射表面203c；用于由第三光束403产生第四光束404的第二反射表面204c；和用于由第四光束404产生第五光束406的第一五棱镜射出面206c。通过五棱镜200c围绕沿着第一光束401的传播方向延伸的旋转轴线的旋转产生第一光平面406。这种替代的实施方式的不同之处还在于，光学偏转元件200、即五棱镜200c由第一光束401不仅产生了第一光平面406还产生了光束414，所述光束沿着第一光束401的传播方向离开五棱镜并且射入到盖罩顶305的内表面上。由此产生光束416，所述光束穿过盖罩结构312的顶面314离开盖罩300。由此所述光标记装置能够产生标准光束418，所述标准光束与标准光平面正交且穿过标准光平面的原点延伸。为此，在第一反射表面203c上构造反射膜，从而使得所述第一反射表面形成使光束70%反射且使光束30%穿过的表面。为此还在五棱镜200c上安置具有三角形作为基面的三角棱镜，所述三角棱镜具有与五棱镜200c相同的折射率。也就是部分第二光束402在第一反射表面203c上穿过并且在三角棱镜中产生光束412。所述光束412又正交地射入到三角棱镜的表面208c上并且产生光束414。这种替代的实施方式也能够在光学偏转元件上具有其他的光学元件，以产生标准光图形替代标准光束418。用于所述其他的光学元件的示例是衍射光学元件（DOE）。同样能够使用其它光学元件、例如折射光学元件。五棱镜能够由塑料、压制玻璃或抛光玻璃制造。

图8示出根据本发明的光标记装置的优选的实施方式的控制系统的方框图。光学单元能够借助于万向悬挂围绕旋转点500倾斜地支承，其中所述万向悬挂具有用于确定光学单元基于铅垂线的斜度的斜度传感器600和用于调整光学单元基于铅垂线的斜度的马达700。所述斜度传感器能够将光学单元基于铅垂线的斜度传递到微处理器800。如此配置所述微处理器，从而能够由传递的斜度将控制命令传递到马达，所述控制命令使得马达引起光学单元围绕旋转点500如此倾斜，从而使光学单元基于铅垂线对准。例如在这种实施方式中光学单元能够总是基于铅垂线自动对准，从而使得标准光平面410总是与铅垂线正交。用于根据本发明的斜度传感器600的示例是微机电系统（MEMS）。微处理器800能够通过用户界面900配置。

在替代的实施方式中，光学单元在万向悬挂上也能够不通过马达和电子斜度传感器相对于铅垂线对准。取而代之，光学单元能够自由摆动地通过有利的重力分布相对于铅垂线对准。这个过程能够通过使所述万向悬挂具有涡流制动器加速。

Claims (15)

1.一种用于产生标准光平面（410）的光标记装置，所述光标记装置至少具有：

一个具有用于产生第一光束（401）的光源（100）以及用于由所述第一光束（401）产生第一光平面（406）的、能够围绕第一旋转轴线和第二旋转轴线倾斜的光学偏转元件（200）的光学单元（100、200）；和一个用于由所述第一光平面（406）产生所述标准光平面（410）的盖罩（300）；

其特征在于，所述盖罩（300）具有窗（303），并且所述标准光平面（410）与所述光学偏转元件基于盖罩的相对位置无关地位于平面中。

2.按权利要求1所述的光标记装置，其特征在于，所述第一旋转轴线、所述第二旋转轴线与所述盖罩（300）的对称轴线分别相互正交地延伸并且基本上在旋转点（500）中相交，并且其中所述旋转点（500）位于所述光学偏转元件（200）内部。

3.按权利要求1或2所述的光标记装置，其中，所述光源（100）和所述光学偏转元件（200）相互固定地设置，从而使得整个所述光学单元（100、200）能够围绕第一旋转轴线和第二旋转轴线倾斜。

4.按权利要求1所述的光标记装置，其中，所述盖罩（300）的窗是连续的并且是柱形对称的。

5.按权利要求1所述的光标记装置，其中，所述第一光平面（406）与所述窗（303）的盖罩射入面（302）相交，并且其中在所述第一光平面（406）与所述盖罩射入面（302）之间的每个交点上与所述光学偏转元件（200）的倾斜位置无关地在所述第一光平面（406）与所述盖罩射入面（302）之间基本上围成恒定的角度。

6.按权利要求1所述的光标记装置，其中，所述盖罩（300）的窗（303）具有局部变化的厚度和/或局部变化的折射率。

7.按权利要求1所述的光标记装置，其中，所述标准光平面（410）基于与所述标准光平面（410）正交延伸的第一轴线基本上准直。

8.按权利要求1所述的光标记装置，其中，所述光学偏转元件（200）构造为凹锥透镜（200a）或者凸锥透镜（200b）或五棱镜（200c）。

9.按权利要求1所述的光标记装置，其中，所述光学偏转元件（200）产生第一光平面（406），所述第一光平面基于与所述标准光平面（410）正交延伸的第一轴线发散，并且其中所述盖罩（300）由所述第一光平面（406）产生所述标准光平面（410），所述标准光平面基于所述第一轴线基本上准直。

10.按权利要求1所述的光标记装置，其中，所述光源（100）具有用于产生发散的光束（400）的发光二极管（110）和用于将所述发散的光束（400）准直成第一光束（401）的透镜（120）。

11.按权利要求9所述的光标记装置，其中，所述第一光束（401）是发散的或会聚的或准直的。

12.按权利要求2所述的光标记装置，其中，所述光学单元（100、200）能够借助于万向悬挂围绕所述旋转点（500）倾斜地支承。

13.按权利要求12所述的光标记装置，其中，所述万向悬挂具有用于确定所述光学单元（100、200）基于铅垂线的斜度的斜度传感器（600）和用于调整所述光学单元（100、200）基于铅垂线的斜度的马达（700）。

14.一种用于借助于光标记装置产生标准光平面（410）的方法，所述光标记装置至少具有：

一个具有用于产生第一光束（401）的光源（100）的光学单元（100、200），

一个用于由所述第一光束（401）产生第一光平面（406）的、能够围绕第一旋转轴线和第二旋转轴线倾斜的光学偏转元件（200），

一个具有用于由所述第一光平面（406）产生所述标准光平面（410）的窗（303）的盖罩（300）；

其特征在于，由所述光源（100）产生且由所述光学偏转元件（200）偏转的第一光束（401）在穿过所述窗（303）之前如下改变，使得在射束偏转后在所述窗（303）上得到与所述光学偏转元件基于盖罩的相对位置无关地形成平面的标准光平面。

15.按权利要求14所述的方法，其中，所述第一光束（401）在穿过所述窗（303）之前通过所述光学偏转元件（200）改变。