DE9415330U1

DE9415330U1 - Device for generating a cross of light

Info

Publication number: DE9415330U1
Application number: DE9415330U
Authority: DE
Original assignee: DOCTER PRAEZISIONSOPTIC SAALFE
Current assignee: DOCTER PRAEZISIONSOPTIC SAALFE
Priority date: 1994-09-22
Filing date: 1994-09-22
Publication date: 1994-12-15
Anticipated expiration: 2004-09-23

Description

D 247aD247a

Docter-Präzisionsoptic-Saalfeld GmbH, Carl-Zeiss-Straße 5, 07318 SaalfeldDocter-Präzisionsoptic-Saalfeld GmbH, Carl-Zeiss-Straße 5, 07318 Saalfeld

Device for generating a light cross

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Erzeugung eines Lichtkreuzes aus einem begrenzten, weitgehend parallele Strahlen aufweisenden Lichtbündel, insbesondere einem Laserbündel.The invention relates to a device for generating a light cross from a limited light beam having largely parallel rays, in particular a laser beam.

Für technische Messungen, in denen eine Flucht, eine Richtung oder eine Lage zu markieren ist, werden sogenannte Laserkollimatoren verwendet. Diese bestehen aus einer Laserdiode und einer Kollimatioroptik, die die von der Laserdiode ausgesendete Strahlung aufnimmt und weitgehend parallel bündelt. Die Laserbündel der Laserkollimatoren weisen über Entfernungen von zehn und mehr Metern typischerweise einen Streukreis von nur wenigen Millimetern Durchmesser auf, so daß der vorgesehene Zweck einer Peilung oder Markierung, beispielsweise in Verbindung mit einer Laserwasserwaage, verwirklicht werden kann. Für einige Anwendungsfälle ist es jedoch vorteilhaft, eine Art Strichmarkierung zu haben, die beispielsweise durch eine quer zur Ausbreitungsrichtung des begrenzten Laserbündels stehende Zylinderlinse erreichbar ist. Mit einer solchen Zylinderlinse wird jedoch nur eine Strichmarkierung bzw. ein Lichtbalken erreicht. Durch die Anordnung einer weiteren Zylinderlinse, vor oder hinter derFor technical measurements in which an alignment, a direction or a position is to be marked, so-called laser collimators are used. These consist of a laser diode and a collimator optics that absorbs the radiation emitted by the laser diode and bundles it largely parallel. The laser beams of the laser collimators typically have a scattering circle of only a few millimeters in diameter over distances of ten meters and more, so that the intended purpose of a bearing or marking, for example in conjunction with a laser spirit level, can be achieved. For some applications, however, it is advantageous to have a type of line marking, which can be achieved, for example, by a cylindrical lens positioned transversely to the direction of propagation of the limited laser beam. However, with such a cylindrical lens, only a line marking or a light bar is achieved. By arranging another cylindrical lens, in front of or behind the

- 2-- 2-

ersten Zylinderlinse, ist es nicht möglich, eine weitere, in einem vorgegebenen Winkel zur ersten Strichmarkierung verlaufende Strichmarkierung zu erreichen.first cylindrical lens, it is not possible to achieve another line marking at a given angle to the first line marking.

Es ist zwar bekannt, bei sogenannten abbildenden Systemen über eine kreuzförmige Maske eine Begrenzung des Laserstrahles und damit ein Lichtkreuz zu erreichen. Derartige Systeme weisen bei der Anwendung bei Tageslicht jedoch hohe Lichtverluste auf, so daß sie beispielsweise für Meßzwecke im Bauwesen nicht eingesetzt werden.It is known that in so-called imaging systems, a cross-shaped mask can be used to limit the laser beam and thus create a light cross. However, such systems have high light losses when used in daylight, so that they are not used for measurement purposes in construction, for example.

Es ist ferner bekannt, mittels spezieller optischer Systeme beispielsweise eine Bündelaufteilung und damit ein Lichtkreuz zu erreichen. Derartige Systeme sind jedoch äußerst aufwendig und weisen einen anfälligen, technischen Aufbau auf, der ihren Einsatz für viele Anwendungen, beispielsweise im Bauwesen, ausschließt.It is also known to use special optical systems to split the beam and thus create a light cross. However, such systems are extremely complex and have a fragile technical structure, which precludes their use in many applications, for example in construction.

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, eine einfach ausgebildete und nicht anfällige Vorrichtung zu schaffen, mit der bei geringstem Aufwand ein Lichtkreuz erzeugt werden kann.The invention is therefore based on the object of creating a simply designed and not vulnerable device, with which a light cross can be generated with the least possible effort.

Zur Lösung dieser Aufgabe besteht gemäß der Erfindung die eingangs beschriebene Vorrichtung aus zwei über je eine Gehrungsfläche im Winkel des zu erzeugenden Lichtkreuzes miteinander verbundenen Zylinderlinsen, die quer zum Lichtbündel und dasselbe im angestrebten Teilungsverhältnis schneidend angeordnet sind.To achieve this object, according to the invention, the device described at the outset consists of two cylindrical lenses, each connected to one another via a miter surface at the angle of the light cross to be generated, which are arranged transversely to the light beam and intersect it in the desired division ratio.

Durch eine solche Ausgestaltung kann ohne großen Aufwand ein Lichtkreuz erzeugt werden. Die Vorrichtung ist einfachWith such a design, a light cross can be created without great effort. The device is simple

ausgebildet und sehr robust bzw. stabil. Sie kann deshalb problemlos als Zusatzeinheit bei Laserzeigeeinrichtungen oder dgl. eingesetzt werden.designed and very robust and stable. It can therefore easily be used as an additional unit for laser pointing devices or similar.

Weitere Merkmale einer Vorrichtung gemäß der Erfindung sind in den Ansprüchen 2-6 offenbart.Further features of a device according to the invention are disclosed in claims 2-6.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines in einer Zeichnung in vereinfachter Weise dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert.The invention is explained in more detail below using an embodiment shown in a simplified manner in a drawing.

In dieser Zeichnung ist von einer Wasserwaage mit Laserkollimator nur die Laserzeigeeinrichtung 1 sinnbildlich dargestellt, die ein begrenztes Laserbündel 2 aussendet. Dieses Laserbündel 2 weist beispielsweise einen Durch-In this drawing, only the laser pointing device 1 of a spirit level with laser collimator is symbolically shown, which emits a limited laser beam 2. This laser beam 2 has, for example, a diameter of

messer von etwa 3-5 mm auf und besteht aus einer Vielzahl von Strahlen, die etwa auf 1 mrad parallel sind.diameter of about 3-5 mm and consists of a multitude of rays that are parallel to about 1 mrad.

Mit geringem Abstand von der Laserzeigeeinrichtung 1 ist eine Vorrichtung 3 vorgesehen, die als Zusatzeinheit ausgebildet und bedarfsweise zusammen mit der Laserzeigeeinrichtung 1 in einem Gehäuse angeordnet sein kann. Diese Vorrichtung 3 besteht aus zwei Zylinderlinsen 3a,3b, die im dargestellten Ausführungsbeispiel einen kreisförmigen Querschnitt besitzen. Der Durchmesser der Zylinderlinsen 3a,3b ist erheblich größer als der Durchmesser des Laserbündels 2 ausgebildet. Die beiden Zylinderlinsen 3a,3b sind unter einem Winkel von 90° zueinander angeordnet und besitzen jeweils eine Gehrungsfläche 4, die in diesem Ausführungsbeispiel unter einem Winkel von 45° zur Achse der Zylinderlinse 3a,3b verläuft. In diesem Ausführungsbeispiel sind die beiden Zylinderlinsen 3a,3b im Bereich ihrer Gehrungsflächen 4, beispielsweise durch Kittung, fest miteinander verbunden.A device 3 is provided at a short distance from the laser pointing device 1, which is designed as an additional unit and can be arranged in a housing together with the laser pointing device 1 if required. This device 3 consists of two cylindrical lenses 3a, 3b, which in the embodiment shown have a circular cross-section. The diameter of the cylindrical lenses 3a, 3b is considerably larger than the diameter of the laser beam 2. The two cylindrical lenses 3a, 3b are arranged at an angle of 90° to one another and each have a miter surface 4, which in this embodiment runs at an angle of 45° to the axis of the cylindrical lens 3a, 3b. In this embodiment, the two cylindrical lenses 3a, 3b are firmly connected to one another in the area of their miter surfaces 4, for example by cementing.

Die Mantelflächen der Zylinderlinsen 3a,3b sind poliert. Die Gehrungsflächen 4 sind vollkommen eben und glatt ausgebildet, so daß die Trenn- bzw. Verbindungsstelle der beiden Zylinderlinsen 3a,3b keinerlei verfälschende Wirkung besitzt. Die beiden miteinander verbundenen Zylinderlinsen 3a,3b sind nun so im Laserbündel 2 angeordnet, daß die Gehrungsflächen 4 bzw. die Trennstelle der beiden Zylinderlinsen 3a,3b genau durch die Mitte bzw. Achse 5 des Laserbündels 2 verläuft. Durch eine solche Anordnung wird erreicht, daß das begrenzte Laserbündel 4 durch seine Querausdehnung etwa zu gleichen Teilen von je einer Zylinderlinse 3a,3b fokussiert wird. Nach den kurz hinter den Zylinderlinsen 3a,3b liegenden Brennpunkten wird jeder Strahl in verschiedene Richtungen aufgeweitet. Aufgrund der besonderen Eigenschaften der Zylinderlinsen 3a,3b erfolgt dies jedoch jeweils nur in einer Richtung, so daß zwei strichförmige Ausdehnungen entstehen, die beispielsweise auf einer nicht dargestellten Projektionsfläche ein Lichtkreuz 6 erzeugen.The outer surfaces of the cylindrical lenses 3a, 3b are polished. The miter surfaces 4 are completely flat and smooth, so that the separation or connection point of the two cylindrical lenses 3a, 3b has no distorting effect whatsoever. The two interconnected cylindrical lenses 3a, 3b are now arranged in the laser beam 2 in such a way that the miter surfaces 4 or the separation point of the two cylindrical lenses 3a, 3b runs exactly through the center or axis 5 of the laser beam 2. This arrangement ensures that the limited laser beam 4 is focused by a cylindrical lens 3a, 3b in approximately equal parts due to its transverse extension. After the focal points located just behind the cylindrical lenses 3a, 3b, each beam is expanded in different directions. However, due to the special properties of the cylindrical lenses 3a, 3b, this only occurs in one direction, so that two line-shaped extensions are created, which, for example, produce a light cross 6 on a projection surface not shown.

Die Genauigkeit des Winkels, mit der die beiden Zylinderlinsen 3a,3b zueinander angeordnet sind, bestimmt dabei maßgeblich die Genauigkeit, mit der die projizierten Strahlen des Lichtkreuzes 6 zueinander stehen. Wenn der Winkel, mit dem die beiden Zylinderlinsen 3a,3b zueinander angeordnet sind, verändert wird, verändert sich auch der Winkel der beiden Strahlen des Lichtkreuzes 6. Dies bedeutet, daß die Strahlen des Lichtkreuzes 6 auch einen von 90° abweichenden Winkel aufweisen können. Der Durchmesser der Zylinderlinsen 3a,3b bestimmt dabei den Winkelbereich, über den das begrenzte Laserbündel 2 aufgefächert wird und damit in Verbindung mit dem Abstand von der Projektions- bzw. Auffangfläche die Größe des projizierten Lichtkreuzes 6.The accuracy of the angle at which the two cylindrical lenses 3a, 3b are arranged relative to one another determines the accuracy with which the projected rays of the light cross 6 are arranged relative to one another. If the angle at which the two cylindrical lenses 3a, 3b are arranged relative to one another is changed, the angle of the two rays of the light cross 6 also changes. This means that the rays of the light cross 6 can also have an angle other than 90°. The diameter of the cylindrical lenses 3a, 3b determines the angular range over which the limited laser beam 2 is fanned out and thus, in conjunction with the distance from the projection or capture surface, the size of the projected light cross 6.

In Abänderung des erläuterten Ausführungsbeispieles können die Zylinderlinsen 3a,3b jeweils eine Abflachung aufweisen, die quer zum Laserbündel 2 verläuft. Auch damit kann die Auffächerung des Laserbündels 2 und damit die Größe des projizierten Lichtkreuzes 6 beeinflußt werden. Um unterschiedliche Helligkeiten an den Balken des Lichtkreuzes 6 zu erzielen, ist es möglich, die durch die beiden Gehrungsflächen 4 der Zylinderlinsen 3a,3b gebildeten Trennfläche asymmetrisch zum begrenzten Laserbündel 2 zu verschieben. Ferner ist es möglich, die Vorrichtung 1 bzw. die Zusatzeinheit um die optische Achse drehbar anzuordnen. Dies gibt die Möglichkeit, das Lichtkreuz 1 als solches zu drehen und damit vertikal und horizontal entsprechend den Anforderungen auszurichten.In a modification of the embodiment described, the cylindrical lenses 3a, 3b can each have a flattened area that runs transversely to the laser beam 2. This can also influence the fanning out of the laser beam 2 and thus the size of the projected light cross 6. In order to achieve different brightnesses on the bars of the light cross 6, it is possible to move the dividing surface formed by the two miter surfaces 4 of the cylindrical lenses 3a, 3b asymmetrically to the limited laser beam 2. It is also possible to arrange the device 1 or the additional unit so that it can rotate around the optical axis. This makes it possible to rotate the light cross 1 as such and thus align it vertically and horizontally according to requirements.

Claims

D 247a Docter-Präzisionsoptic-Saalfeld GmbH, Carl-Zeiss-Straße 5, 07318 Saalfeld Protection claims

1. Device for generating a light cross from a limited, largely parallel beam light beam, in particular a laser beam, characterized by

two cylindrical lenses (3a, 3b) which are connected to one another via a miter surface (4) at the angle of the light cross (6) to be generated and which are arranged transversely to the light beam (2) and cut the same in the desired division ratio.

2. Device according to claim 1,
characterized,

that the two cylindrical lenses (3a,3b) are firmly connected to each other.

3. Device according to claim 1 or 2, characterized in

that the two cylindrical lenses (3a,3b) are of the same design.

4. Device according to one of claims 1 to 3, characterized in

that the cylindrical lenses (3a, 3b) have a circular cross-section.

5. Device according to at least one of claims 1-4, characterized in

that the cylindrical lenses (3a, 3b) have a flattening running transversely to the light beam (2).

6. Device according to at least one of claims 1-5, characterized in that

that the cylindrical lenses (3a, 3b) are arranged so as to be displaceable in their separation plane.

7. Device according to at least one of claims 1-6, characterized in

that the miter surfaces (4) of the cylindrical lenses (3a,3b) are arranged at an angle of 45°.