EP4051985A1 - Nivellierlaser sowie optische projektionslinse - Google Patents

Nivellierlaser sowie optische projektionslinse

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Publication number
EP4051985A1
EP4051985A1 EP20793654.3A EP20793654A EP4051985A1 EP 4051985 A1 EP4051985 A1 EP 4051985A1 EP 20793654 A EP20793654 A EP 20793654A EP 4051985 A1 EP4051985 A1 EP 4051985A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
laser
projection lens
lens
leveling
projection
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
EP20793654.3A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Bernd Schmidtke
Derek Chan
Sudhir Kumar Neravati
Louisa Zhang
David Kapfenberger
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Robert Bosch GmbH
Original Assignee
Robert Bosch GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Robert Bosch GmbH filed Critical Robert Bosch GmbH
Publication of EP4051985A1 publication Critical patent/EP4051985A1/de
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B3/00—Simple or compound lenses
    • G02B3/02—Simple or compound lenses with non-spherical faces
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01C—MEASURING DISTANCES, LEVELS OR BEARINGS; SURVEYING; NAVIGATION; GYROSCOPIC INSTRUMENTS; PHOTOGRAMMETRY OR VIDEOGRAMMETRY
    • G01C15/00—Surveying instruments or accessories not provided for in groups G01C1/00 - G01C13/00
    • G01C15/002—Active optical surveying means
    • G01C15/004—Reference lines, planes or sectors
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B19/00—Condensers, e.g. light collectors or similar non-imaging optics
    • G02B19/0004—Condensers, e.g. light collectors or similar non-imaging optics characterised by the optical means employed
    • G02B19/0009—Condensers, e.g. light collectors or similar non-imaging optics characterised by the optical means employed having refractive surfaces only
    • G02B19/0014—Condensers, e.g. light collectors or similar non-imaging optics characterised by the optical means employed having refractive surfaces only at least one surface having optical power
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B19/00—Condensers, e.g. light collectors or similar non-imaging optics
    • G02B19/0033—Condensers, e.g. light collectors or similar non-imaging optics characterised by the use
    • G02B19/0047—Condensers, e.g. light collectors or similar non-imaging optics characterised by the use for use with a light source
    • G02B19/0052—Condensers, e.g. light collectors or similar non-imaging optics characterised by the use for use with a light source the light source comprising a laser diode
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B3/00—Simple or compound lenses
    • G02B3/02—Simple or compound lenses with non-spherical faces
    • G02B3/06—Simple or compound lenses with non-spherical faces with cylindrical or toric faces

Definitions

  • the invention relates to a leveling laser for generating a laser projection line never on a surface comprising an optical projection lens and a corresponding optical projection lens.
  • leveling laser in particular a self-aligning leveling laser (so-called pendulum laser), is known from DE 10 2007 039 343 A1.
  • EP 2379983 B1 discloses a free-form lens to compensate for optical power losses that occur when measuring small distances from the laser distance measuring device to the target.
  • a parallax offset between an emitted laser beam and a received, ie reflected, laser beam has a comparatively strong effect on the measurement result.
  • power losses result from the fact that the laser beam imaged on the detector of the laser distance measuring device no longer completely hits the active surface of the detector due to the parallax offset of the transmission and reception paths. Disclosure of the invention
  • the invention in a first aspect, relates to a leveling laser (also: leveling device) for generating a laser projection line on a surface.
  • the leveling laser is used to generate an optical marking in the form of a laser projection line in the context of leveling, aligning, measuring and / o marking tasks, such as occur in particular in the craft sector, for example in the interior of buildings Construction work, in the application of markings on walls or the like.
  • the exact design of the laser projection line generated by means of the leveling laser can, among other things, be different depending on the area of application and task.
  • the laser projection line can thus also comprise several marking points and / or several marking lines, including interrupted marking lines.
  • the leveling laser can be provided to execute the laser projection line so that it changes over time, in particular, for example, in a blinking manner.
  • leveling lasers allow laser markings to be generated, in particular to project onto objects that represent a reference that is independent of an orientation of floors, ceilings, walls or other objects, for example the vertical wall of a cabinet.
  • the leveling laser typically has a housing with at least one opening, in particular a window, the laser projection line being emitted through the opening onto the surface on which the laser projection line is to be generated.
  • the leveling laser is dimensioned in such a way that it can only be transported with the hands, in particular with one hand, without the aid of a transport machine.
  • the mass of the leveling laser is less than 5 kg, in particular less than 2 kg and very particularly less than 1 kg.
  • the dimensions of the leveling laser in a first direction are less than 15 cm, in particular less than 10 cm, very particularly less than 5 cm.
  • the dimensions of the leveling laser in a second direction are less than 25 cm, in particular less than 15 cm, very particularly less than 10 cm.
  • the leveling laser is set up to level the emitted laser projection line, for example horizontally, vertically or according to another leveling angle.
  • the leveling angle can be selected by a user become.
  • the leveling can for example take place using a pendulum arrangement provided in the housing of the leveling laser, by means of which the laser projection line can be freely self-aligning, in particular pendulum or swinging on all sides, independently of an alignment of the housing on the plumb line.
  • the pendulum arrangement carries and levels the entire optical components of the leveling laser, ie at least one laser unit for generating laser radiation and a projection lens.
  • the housing can allow manual alignment of the laser projection line.
  • the optical components ie at least the laser unit for generating laser radiation and the projection lens, are fixedly arranged in the housing of the leveling laser.
  • a level sensor in particular an inertial sensor, a magnetic field sensor, an acceleration sensor, a gravitation sensor or the like, and / or a spirit level in the housing, using the laser projection line manually (by a user) and / or automatically (for example motorized) can be brought into a desired leveled state.
  • the leveling laser can include an output device, in particular an optical, acoustic or haptic output device, by means of which a leveling state can be output to a user. This means that the user can use the water scales and / or an output signal to identify if or under what conditions ('still rotate by 5 °') the laser projection line is level.
  • the leveling laser comprises, as optical components, at least one laser unit and an optical projection lens with a three-dimensional lens surface, the projection lens being describable in a three-dimensional coordinate system having three axes x, y, z arranged at right angles to one another, and the axis z being the optical axis the projection lens collapses.
  • the laser unit and the projection lens are the only optical components in the transmission path (also referred to as the projection path) of the leveling laser.
  • the laser unit has at least one laser light source, for example a semiconductor laser or a laser diode.
  • the laser radiation is provided in a spectral wavelength range that is visible to the human eye, ie in particular between 380 nm to 780 nm, for example as red laser light of 635 nm
  • Optical element influencing laser radiation in particular for example, lenses such as collimators, collimator lenses, filters, diffractive elements, mirrors, reflectors, optically transparent panes or the like.
  • the projection lens is arranged in the transmission path of the leveling laser.
  • the projection lens is used to refract and fan out the laser beam in a laser fan (laser plane), which extends in the plane spanned by the axes x, z. The intersection of this laser plane with the surface creates the laser projection line that is visible to the human eye.
  • the projection lens has a mirror-symmetrical, in particular cylindrical, shape in the direction of the axis y. In this way it can be realized that the projection lens does not develop any refractive power in the direction of the axis y and thus a particularly efficient fanning of the total radiation power of the laser beam into the laser fan takes place.
  • the laser projection line can thus be implemented as particularly narrow (laterally restricted) in the direction of the y axis.
  • the projection lens can be illuminated by means of a collimated laser beam in the direction of the optical axis or is illuminated accordingly when the laser unit is in use or in an operating state.
  • the collimated laser beam can in particular be generated using a collimator or a collimator lens which is located in the optical transmission path behind the laser unit and in particular in front of the projection lens.
  • the projection lens and the collimator lens can be integrated into a single lens component.
  • the laser unit and the lens component are the only optical components in the transmission path of the leveling laser.
  • the collimator lens and the laser unit can be integrated into a single laser unit component.
  • the laser unit component and the projection lens are the only optical components in the transmission path of the leveling laser.
  • the leveling laser can be designed to be particularly small.
  • assembly and adjustment of the optical components in a manufacturing process of the leveling laser is significantly simplified.
  • the projection lens is made of plastic.
  • the plastic is optically trans- parent.
  • a projection lens made of plastic can advantageously be manufactured particularly inexpensively and at the same time precisely, for example by a plastic injection molding process.
  • the leveling laser is set up to be arranged directly on a surface.
  • the arrangement on the surface can take place by means of holding means known to a person skilled in the art, such as adhesive strips, screws or the like, for example.
  • the housing of the leveling laser can comprise corresponding devices, for example a reusable adhesive pad arranged on the rear of the housing, as is known from US Pat. No. 9,909,035 B, for example.
  • the leveling laser is set up to project the laser projection line onto that surface or to generate it on that surface on which the leveling laser is arranged in an application state.
  • the laser projection line can be projected onto a surface, the laser projection line having an alignment parallel to the optical axis of the projection lens, in particular also parallel to the optical axis of the laser radiation incident on the projection lens, and to this optical axis is spaced apart by an offset Dc in the direction of the axis x.
  • the surface lies in the plane which is spanned by the axes y, z, the surface being spaced apart from the optical axis of the projection lens by an offset Dc in the direction of the axis x.
  • the lens surface be shaped at least in a section of the projection lens that can be used to generate the laser projection line with a surface inclination angle increasing along the axis x mo noton.
  • the lens surface is implemented in particular as a free-form surface.
  • a laser projection line illuminated as homogeneously as possible can be generated, in particular projected, on the surface, the leveling laser being arranged on the surface at the same time.
  • the projection lens allows the provision of an intensity profile which is asymmetrical with respect to the optical axis of the projection lens.
  • the surface inclination angle represents the angle of the lens surface relative to the x-axis.
  • section of the projection lens that can be used to generate the laser projection line is to be understood as meaning, in particular, that that section of the projection lens that is used to generate the laser projection line and is illuminated with a falling laser radiation has the said shape.
  • Deviations from the shape according to the invention are conceivable in this section of the projection lens within the scope of manufacturing tolerances.
  • considerable deviations from the shape according to the invention are conceivable in those sections of the projection lens that are either not illuminated with laser radiation or whose contribution to the generation of the laser projection line is insignificant (for example because these parts of the laser fan are blocked by the housing).
  • a maximum surface inclination angle is provided on a side of the projection lens facing the surface, as seen in the direction of the axis x.
  • the maximum surface inclination angle can depend on the smallest distance between the laser projection line and the projection lens. The smallest distance characterizes, in particular, the beginning of the laser projection line viewed from the leveling laser in the direction of the z-axis.
  • the maximum surface inclination angle is selected in particular such that the smallest distance is less than 100 mm, in particular less than 50 mm, very particularly less than 25 mm. In one exemplary embodiment, the smallest distance is 10 mm.
  • a minimum surface inclination angle is consequently provided on a side of the projection lens facing away from the surface - viewed in the direction of the axis x.
  • the minimum surface inclination angle can depend on the greatest distance between the laser projection line and the projection lens.
  • the greatest distance marks the end of the laser projection line from the leveling laser in the direction of Axis z seen.
  • the minimum surface inclination angle is selected in particular such that the greatest distance is more than 750 mm, in particular more than 1500 mm, very particularly more than 2000 mm.
  • a laser projection line can thus be generated on a surface, which at the same time represents the standing surface or arrangement surface (or base) of the arranged leveling laser.
  • the present leveling laser allows a significantly simpler construction (without mirror or the like) with at the same time very homogeneous illumination the laser projection line over its entire length.
  • an optical projection lens of a leveling laser set out above is proposed with a three-dimensional lens surface, the projection lens being writable in a three-dimensional coordinate system having three axes x, y, z arranged at right angles to one another, and the z-axis with the optical axis of the projection lens coincides.
  • the lens surface of the optical projection lens has, at least in sections, a shape with a surface inclination angle that increases along the axis x mo noton.
  • Provided and “set up” are to be understood in particular as specifically “programmed”, “designed” and / or “equipped”.
  • the fact that an object is “intended” for a specific function is to be understood in particular to mean that the object fulfills and / or executes this specific function in at least one application and / or operating state or is designed to fulfill the function.
  • Figure 1 is a perspective view of an embodiment of the erfindungsge MAESSEN leveling laser
  • FIG. 2a shows a schematic side view of the configuration of the leveling laser according to the invention from FIG. 1,
  • FIG. 2b shows a schematic side view of the optical components including a projection lens according to the invention
  • FIG. 3 shows an enlargement of the optical components of the schematic side view from FIG. 2b.
  • FIG. 1 shows an embodiment of a leveling laser 10 according to the invention in a perspective side view.
  • the leveling laser 10 is used to generate a laser projection line 20 on a surface 22.
  • the leveling laser 10 has a flat, essentially donut-shaped housing 12 with a diameter of approximately 10 cm and a maximum height of approximately 5 cm.
  • the leveling laser 10 has a mass of approximately 300 grams.
  • the housing 12 preferably consists essentially of a polymeric material or a, for example fiber-reinforced, composite material (for example fiber-reinforced thermoset or thermoplastic).
  • the housing 12 surrounds the mechanical, optical and electronic components of the leveling laser 10 and protects them from mechanical damage and reduces the risk of contamination.
  • Ge housing 12 partially covered with a soft-grip component 14.
  • a soft-grip component 14 On the front side (not shown in detail here) an opening in the housing 12, in particular an outlet opening, is provided.
  • the exit opening is provided with a transparent, but at least translucent, window element (not shown in more detail) for the Laserstrah treatment 18, so that the interior of the leveling laser 10 is protected from damage and environmental influences, for example from the ingress of moisture and dust.
  • the housing 12 has an upper housing shell 26 and a lower housing shell 28 (see FIG. 2), the upper housing shell 26 being rotatably mounted relative to the lower housing shell 28. In this way, it is possible for a user of the leveling laser 10 to rotate the direction of the emitted laser radiation 18 relative to the leveling laser 10 - in particular relative to the center of the leveling laser 10 -.
  • a switch 24 On the upper housing shell 26 of the housing 12 there is a switch 24, the actuation of which activates / deactivates the electronics arranged in the housing 12, in particular a power supply for the laser unit 16 and the sensors.
  • the leveling laser 10 is arranged with its underside (i.e. with the lower housing shell 28 first) directly on or on the surface 22.
  • the leveling laser 10 is reversibly arranged on the surface 22 using a reusable adhesive pad applied to the rear of the housing.
  • the leveling laser 10 is set up to project the laser projection line 20 directly onto the surface 22 on or on which it is arranged.
  • a dreidimensiona les coordinate system 32 is defined, comprising three axes x, y, z arranged at right angles to one another.
  • the axis z coincides with the optical axis of the projection lens 34 (cf. in particular FIGS. 2a, 2b), while the surface 22 lies essentially parallel to the distance 36 (Dc) from a plane spanned by the axes y, z ( see also FIGS. 2a, 2b).
  • FIG. 1 is a laterally arranged on the housing 12 Batte riefach to accommodate batteries for supplying power to the leveling laser 10 and other electronic components that are used to level the leveling laser 10.
  • the further components include at least one inclination sensor, by means of which an inclination of the leveling laser 10, in particular the emitted laser radiation 18 - for example relative to the perpendicular and / or relative to the horizontal or the like - can be determined.
  • the inclination sensor is signal-connected to at least one output device 30 - here implemented as an illuminable LED strip - in a leveled state of the leveling laser 10 the output of a green light signal indicates the leveled state to a user, while in a non-leveled state the output of a red light signal to indicate to the user that it is not leveled. shows.
  • the user In order to move from a non-leveled state to a leveled state, the user only needs to rotate the upper housing shell 26 relative to the lower housing shell 28 connected to the surface 22 until the emitted laser radiation 18 is leveled and the output device 30 emits a green light signal.
  • the leveling laser 10 is particularly suitable for use on a vertical wall, so that a horizontally leveled laser projection line 20 and / or a vertically leveled laser projection line 20 can be set by rotating the upper housing shell 26. It is also conceivable to specify a leveling angle (for example “45 °”), for example via an external device such as a smartphone or the like that can be connected to the leveling laser 10 for signaling purposes.
  • a leveling angle for example “45 °”
  • FIG. 2a shows the leveling laser 10 described above in a schematic side view.
  • FIG. 2b shows the optical components of the leveling laser 10 in a schematic side view.
  • the leveling laser 10 comprises at least one laser unit 16 and an optical projection lens 34 as optical components.
  • the laser unit 16 is implemented here by a laser diode.
  • the projection lens 34 has a three-dimensional lens surface, the axis z of the coordinate system 32 coinciding with the optical axis of the projection lens 34.
  • the optical components (the exit window is not regarded as an essential optical component, since it almost does not affect the properties of the laser radiation 18) a collimator lens 38.
  • the optical components together form the transmission path of the leveling laser 10.
  • the projection lens 34 is used Refraction and fanning of the laser beam in a laser fan 18a (laser plane), which extends in the plane spanned by the axes x, z.
  • the intersection of this laser fan 18a with the surface 22 generates the laser projection line 20 which is visible to the human eye.
  • the optical components are designed in such a way that a laser projection line 20 illuminated as homogeneously as possible is achieved on the surface 22.
  • the laser projection line 20 extends between a starting point 50 and an end point 54 (FIG. 2a), between which the illumination of the laser projection line 20 is particularly homogeneous.
  • laser radiation 18 is emitted by laser unit 16 and collimated to collimated laser radiation 18b by means of collimator lens 38.
  • the projection lens 34 is collimated by means of this th laser radiation 18b illuminated. Since only the part of the laser fan 18a that runs in the direction of the surface 22 is required, the projection lens 34 is partially blackened (made non-transparent) so that it is divided into a section 40 that can be used to generate the laser projection line 20 and a section 40 for it generation of the laser projection line 20 non-usable section 42 is divided. Of course, this subdivision can also be created in other ways, for example using a diaphragm.
  • the projection lens 34 is made of plastic.
  • the projection lens 34 has a mirror-symmetrical shape in the direction of the axis y, so that no refractive power is developed in the direction of the axis y and the fanning out of the collimated laser radiation 18b takes place essentially in the plane of the laser fan 18a.
  • the laser projection line 20 can therefore be shown particularly narrow. It is also conceivable that the projection lens 34 is designed in the direction of the axis y such that a refractive power acting in the direction of the axis y develops. In this way, a particularly fine laser projection line 20 can be generated.
  • the lens surface of the projection lens 34 has - at least in the section 40 of the projection lens 34 that can be used to generate the laser projection line 20 - a shape with a surface inclination angle 44 that increases monotonically along the axis x, see in particular FIG Angle of the lens surface 46 (facing the laser unit 16) relative to the axis x.
  • the maximum surface inclination angle 44 is provided on the side of the projection lens 34 facing the surface 22 and is selected such that the smallest distance 48 (see FIG. 2a) between the starting point 50 of the laser projection line 20 and leveling laser 10 is less than 25 mm. Furthermore, the minimum surface inclination angle 44, which is located on the side of the projection lens 34 facing away from the surface 22, is selected such that the greatest distance 52 (see FIG. 2a) - at which the illumination of the laser projection line 20 is still essentially homogeneous is -, ie up to the end point 54 of the laser projection line 20, is more than 1500 mm.

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Abstract

Es wird ein Nivellierlaser (10) zur Erzeugung einer Laser-Projektionslinie (20) auf einer Oberfläche (22) vorgeschlagen, der Nivellierlaser (10) umfassend eine optische Projektionslinse (34) mit einer dreidimensionalen Linsenoberfläche (46), wobei die Projektionslinse (34) in einem dreidimensionalen, drei rechtwinklig zueinander angeordnete Achsen x, y, z aufweisenden Koordinatensystem (32) beschreibbar ist, und wobei die z-Achse mit der optischen Achse der Projektionslinse (34) zusammenfällt. Erfindungsgemäß weist die Linsenoberfläche (46) der Projektionslinse (34) eine Form mit entlang der Achse x monoton steigendem Oberflächenneigungswinkel (44) auf. Die Erfindung betrifft ferner eine entsprechende Projektionslinse (34).

Description

Beschreibung
Titel
Nivellierlaser sowie optische Projektionslinse
Die Erfindung betrifft einen Nivellierlaser zur Erzeugung einer Laser-Projektionsli nie auf einer Oberfläche umfassend eine optische Projektionslinse sowie eine ent sprechende optische Projektionslinse.
Stand der Technik
Aus DE 10 2007 039 343 Al ist der allgemeine Aufbau eines Nivellierlasers, hier insbesondere eines selbstausrichtenden Nivellierlasers (sog. Pendellaser), be kannt.
Optische Linsen basierend auf Freiformflächen sind aus dem Stand der Technik bekannt, beispielsweise aus dem technischen Gebiet der Laserentfernungsmess geräte. Beispielsweise offenbart EP 2379983 Bl eine Freiformlinse zur Kompen sation optischer Leistungsverluste, die bei der Messung geringer Abstände vom Laserentfernungsmessgerät zum Ziel auftreten. Bei derartigen Nahfeldmessungen besteht das Problem, dass sich ein Parallaxenversatz zwischen einem ausgesen deten Laserstrahl und einem empfangenen, d.h. reflektierten, Laserstrahl ver gleichsweise stark auf das Messergebnis auswirkt. Insbesondere resultieren Leis tungsverluste daher, dass der auf dem Detektor des Laserentfernungsmessgeräts abgebildete Laserstrahl auf Grund des Parallaxenversatzes von Sende- und Emp fangspfad nicht mehr vollständig die aktive Fläche des Detektors trifft. Offenbarung der Erfindung
Die Erfindung betrifft in einem ersten Aspekt einen Nivellierlaser (auch: Nivellier vorrichtung) zur Erzeugung einer Laser-Projektionslinie auf einer Oberfläche. Der Nivellierlaser dient dabei der Erzeugung einer optischen Markierung in Form einer Laser-Projektionslinie im Rahmen von Nivellier-, Ausricht-, Vermessungs- und/o der Markierungsaufgaben, wie sie insbesondere im handwerklichen Bereich auf- treten, beispielsweise bei einem Innenausbau von Gebäuden, bei Bauarbeiten, bei der Anbringung von Markierungen an Wänden oder dergleichen. Die genaue Aus gestaltung der mittels des Nivellierlasers erzeugten Laser-Projektionslinie kann, unter anderem je nach Einsatzbereich und Aufgabe, unterschiedlich sein. So kann die Laser-Projektionslinie auch mehrere Markierungspunkte und/oder mehrere Markierungslinien, auch unterbrochene Markierungslinien, umfassen. Ferner kann der Nivellierlaser dazu vorgesehen sein, die Laser-Projektionslinie zeitlich verän derlich, insbesondere beispielsweise blinkend, auszuführen. Prinzipiell erlauben Nivellierlaser Lasermarkierungen zu erzeugen, insbesondere auf Objekte zu proji zieren, die eine von einer Ausrichtung von Böden, Decken, Wänden oder anderen Gegenständen, beispielsweise der vertikalen Wand eines Schranks, unabhängige Referenz darstellen.
Der Nivellierlaser weist typischerweise ein Gehäuse mit mindestens einer Öffnung, insbesondere einem Fenster, auf, wobei durch die Öffnung die Laser-Projektions linie auf die Oberfläche, auf der die Laser-Projektionslinie erzeugt werden soll, ausgesendet wird. Der Nivellierlaser ist derart bemessen, dass er ohne Zuhilfen ahme einer Transportmaschine lediglich mit den Händen, insbesondere mit einer Hand, transportiert werden kann. Die Masse des Nivellierlasers beträgt weniger als 5 kg, insbesondere weniger als 2 kg und ganz insbesondere weniger als 1 kg. Die Abmessungen des Nivellierlaser in einer ersten Richtung (insbesondere der Richtung der Achse x, siehe unten) betragen weniger als 15 cm, insbesondere weniger als 10 cm, ganz insbesondere weniger als 5 cm. Die Abmessungen des Nivellierlaser in einer zweiten Richtung (insbesondere der Richtung der Achse z und/oder y, siehe unten) betragen weniger als 25 cm, insbesondere weniger als 15 cm, ganz insbesondere weniger als 10 cm.
Der Nivellierlaser ist eingerichtet, die ausgesendete Laser-Projektionslinie zu ni vellieren, beispielsweise horizontal, vertikal oder gemäß eines anderen Nivellier winkels. Insbesondere kann der Nivellierwinkel durch einen Anwender gewählt werden. Die Nivellierung kann beispielsweise unter Verwendung einer in dem Ge häuse des Nivellierlasers vorgesehenen Pendelanordnung erfolgen, mittels der die Laser-Projektionslinie unabhängig von einer Ausrichtung des Gehäuses am Lot frei selbst-ausrichtbar, insbesondere allseitig pendelbar oder schwingend, aus- sendbar ist. Die Pendelanordnung trägt und nivelliert dabei die gesamten opti schen Komponenten des Nivellierlasers, d.h. zumindest eine Lasereinheit zur Er zeugung von Laserstrahlung und eine Projektionslinse. Alternativ kann das Ge häuse eine manuelle Ausrichtung der Laser-Projektionslinie ermöglichen. In die sem Fall sind die optischen Komponenten, d.h. zumindest die Lasereinheit zur Er zeugung von Laserstrahlung und die Projektionslinse, fest in dem Gehäuse des Nivellierlasers angeordnet. Ferner ist denkbar, einen Nivelliersensor, insbeson dere einen Inertialsensor, einen Magnetfeldsensor, einen Beschleunigungssensor, einen Gravitationssensor oder dergleichen, und/oder eine Wasserwaage in dem Gehäuse vorzusehen, unter dessen/deren Verwendung die Laser-Projektionslinie manuell (durch einen Anwender) und/oder automatisiert (beispielsweise motorge trieben) in einen gewünschten nivellierten Zustand gebracht werden kann. Insbe sondere kann der Nivellierlaser eine, insbesondere optische, akustische oder hap tische, Ausgabevorrichtung umfassen, mittels der ein Zustand der Nivellierung an einen Anwender ausgegeben werden kann. Somit kann der Anwender an der Was serwaage und/oder an einem ausgegebenen Signal erkennen, wenn oder unter welchen Bedingungen (,noch drehen um 5°‘) ein nivellierter Zustand der Laser- Projektionslinie vorliegt.
Der Nivellierlaser umfasst als optische Komponenten zumindest eine Lasereinheit und eine optische Projektionslinse mit einer dreidimensionalen Linsenoberfläche, wobei die Projektionslinse in einem dreidimensionalen, drei rechtwinklig zueinan der angeordnete Achsen x, y, z aufweisenden Koordinatensystem beschreibbar ist, und wobei die Achse z mit der optischen Achse der Projektionslinse zusam menfällt. In einer Ausführungsform des Nivellierlasers sind die Lasereinheit und die Projektionslinse die einzigen optischen Komponenten im Sendepfad (auch als Projektionspfad bezeichnet) des Nivellierlasers. Die Lasereinheit weist zumindest eine Laserlichtquelle auf, beispielsweise einen Halbleiterlaser oder eine Laserdi ode. In einer Ausführungsform ist die Laserstrahlung in einem für das menschliche Auge sichtbaren spektralen Wellenlängenbereich, d.h. insbesondere zwischen 380 nm bis 780 nm, vorgesehen, beispielsweise als rotes Laserlicht von 635 nm. Ferner kann die Lasereinheit strahlformende und/oder strahllenkende und/oder die Eigenschaften der Laserstrahlung beeinflussende optische Element, insbesondere beispielsweise Linsen wie Kollimator, Kollimatorlinsen, Filter, diffraktive Elemente, Spiegel, Reflektoren, optisch transparente Scheiben oder dergleichen, umfassen.
Die Projektionslinse ist im Sendepfad des Nivellierlasers angeordnet. Die Projek tionslinse dient der Brechung und Auffächerung des Laserstrahls in einen Laser fächer (Laserebene), der sich in der aus den Achsen x, z aufgespannten Ebene erstreckt. Der Schnitt dieser Laserebene mit der Oberfläche erzeugt die Laser- Projektionslinie, die für das menschliche Auge sichtbar ist. In einer Ausführungs form des Nivellierlasers weist die Projektionslinse in Richtung der Achse y eine spiegelsymmetrische, insbesondere zylindrische, Form auf. Auf diese Weise kann realisiert werden, dass die Projektionslinse in Richtung der Achse y keine Brech kraft entfaltet und somit eine besonders effiziente Auffächerung der gesamten Strahlungsleistung des Laserstrahls in den Laserfächer erfolgt. Die Laser-Projek tionslinie ist somit in Richtung der Achse y als besonders schmal (lateral be schränkt) realisierbar. In einer Ausführungsform des Nivellierlasers ist die Projek tionslinse mittels eines kollimierten Laserstrahls in Richtung der optischen Achse beleuchtbar bzw. wird in einem Anwendungszustand oder Betriebszustand der La sereinheit entsprechend beleuchtet. Der kollimierte Laserstrahl kann insbesondere unter Verwendung eines Kollimators oder einer Kollimatorlinse erzeugt werden, der/die sich im optischen Sendepfad hinter der Lasereinheit und insbesondere vor der Projektionslinse befindet. In einer Ausführungsform kann die Projektionslinse und die Kollimatorlinse zu einem einzelnen Linsen-Bauteil integriert sein. Dabei kann insbesondere in einer Ausführungsform des Nivellierlasers vorgesehen sein, dass die Lasereinheit und das Linsen-Bauteil die einzigen optischen Komponenten im Sendepfad des Nivellierlasers sind. Alternativ kann die Kollimatorlinse und die Lasereinheit zu einem einzelnen Lasereinheit-Bauteil integriert sein. Dabei kann insbesondere in einer Ausführungsform des Nivellierlasers vorgesehen sein, dass das Lasereinheit-Bauteil und die Projektionslinse die einzigen optischen Kompo nenten im Sendepfad des Nivellierlasers sind. Insbesondere können auf diese Weise kompakte und in ihrer Funktion besonders integrierte Bauteile bereitgestellt werden und der Nivellierlaser besonders kleinbauend ausgeführt werden. Ferner wird eine Montage und Justage der optischen Komponenten in einem Fertigungs verfahren des Nivellierlasers deutlich vereinfacht. In einer Ausführungsform des Nivellierlasers ist die Projektionslinse aus Kunststoff gefertigt. Der Kunststoff ist dabei zumindest für die Wellenlänge des verwendeten Laserlichts optisch trans- parent. Vorteilhaft kann eine Projektionslinse aus Kunststoff besonders kosten günstig und gleichzeitig präzise gefertigt werden, beispielsweise durch ein Kunst stoffspritzgießverfahren.
In einer Ausführungsform des Nivellierlasers ist der Nivellierlaser dazu eingerich tet, unmittelbar auf einer Oberfläche angeordnet zu werden. Die Anordnung auf der Oberfläche kann dabei mittels einem Fachmann bekannter Haltemittel wie bei spielsweise Klebestreifen, Schrauben oder dergleichen erfolgen. Insbesondere kann das Gehäuse des Nivellierlasers entsprechende Vorrichtungen umfassen, beispielsweise ein gehäuserückseitig angeordnetes, wiederverwendbares Klebe- pad, wie es beispielsweise aus US 9,909,035 B bekannt ist. In einer Ausführungs form ist der Nivellierlaser dazu eingerichtet, die Laser-Projektionslinie auf diejenige Oberfläche zu projizieren bzw. auf derjenigen Oberfläche zu erzeugen, auf der der Nivellierlaser in einem Anwendungszustand angeordnet ist. In einer Ausführungs form des Nivellierlasers ist die Laser-Projektionslinie auf eine Oberfläche projizier bar, wobei die Laser-Projektionslinie eine Ausrichtung parallel zur optischen Achse der Projektionslinse, insbesondere auch parallel zur optischen Achse der auf die Projektionslinse einfallenden Laserstrahlung, aufweist und zu dieser optischen Achse um einen Versatz Dc in Richtung der Achse x beabstandet ist. Die Oberflä che liegt in der Ebene, die durch die Achsen y, z aufgespannt wird, wobei die Oberfläche um einen Versatz Dc in Richtung der Achse x von der optischen Achse der Projektionslinse beabstandet ist. Auf diese Weise kann ein besonders einfach und intuitiv bedienbarer Nivellierlaser bereitgestellt werden. Insbesondere ist ein benötigter Raumbedarf gering, da der Nivellierlaser keinen Abstand zur Oberflä che benötigt, wie dies beispielsweise bei aus dem Stand der Technik bekannten Pendellasern der Fall ist.
Zur Erzeugung einer möglichst homogen ausgeleuchteten Laser-Projektionslinie auf der Oberfläche, insbesondere derjenigen Oberfläche, auf der der Nivellierlaser in einem Anwendungszustand angeordnet ist, wird vorgeschlagen, dass die Lin senoberfläche zumindest in einem zur Erzeugung der Laser-Projektionslinie ver wendbaren Abschnitt der Projektionslinse eine Form mit entlang der Achse x mo noton steigendem Oberflächenneigungswinkel aufweist. Die Linsenoberfläche ist insbesondere als eine Freiformfläche realisiert. Die Linsenoberfläche kann in Rich tung der Achse z durch eine Funktion z = f(x) beschrieben werden, wobei die Ab leitung z‘(-x) eine monoton steigende Funktion ist. Erfindungsgemäß kann derart realisiert werden, dass ausgehend von einem, insbesondere kollimierten, Laser strahl eine möglichst homogen ausgeleuchtete Laser-Projektionslinie auf der Oberfläche erzeugbar, insbesondere projizierbar, ist, wobei der Nivellierlaser gleichzeitig auf der Oberfläche angeordnet ist. Die Projektionslinse erlaubt die Be reitstellung eines bezüglich der optischen Achse der Projektionslinse asymmetri schen Intensitätsprofil.
Der Oberflächenneigungswinkel stellt den Winkel der Linsenoberfläche relativ zur Achse x dar.
Unter dem „zur Erzeugung der Laser-Projektionslinie verwendbaren Abschnitt der Projektionslinse“ ist insbesondere zu verstehen, dass derjenige Abschnitt der Pro jektionslinse, der zur Erzeugung der Laser-Projektionslinie verwendet und mit ein fallender Laserstrahlung beleuchtet wird, besagte Form aufweist. Abweichungen von erfindungsgemäßer Form sind in diesem Abschnitt der Projektionslinse im Rahmen von Fertigungstoleranzen denkbar. Ferner sind erhebliche Abweichun gen von erfindungsgemäßer Form in solchen Abschnitten der Projektionslinse denkbar, die entweder nicht mit Laserstrahlung beleuchtet werden oder deren Bei trag zur Erzeugung der Laser-Projektionslinie unerheblich sind (beispielsweise, weil diese Anteile des Laserfächers durch das Gehäuse blockiert werden).
In einer Ausführungsform des Nivellierlasers ist ein maximaler Oberflächennei gungswinkel auf einer - in Richtung der Achse x gesehen - der Oberfläche zuge wandten Seite der Projektionslinse vorgesehen. Dabei kann der maximale Ober flächenneigungswinkel von einem geringsten Abstand der Laser-Projektionslinie zur Projektionslinse abhängen. Der geringste Abstand kennzeichnet insbesondere den Beginn der Laser-Projektionslinie von dem Nivellierlaser aus in Richtung der Achse z gesehen. Der maximale Oberflächenneigungswinkel ist insbesondere der art gewählt, dass der geringste Abstand weniger als 100 mm, insbesondere weni ger als 50 mm, ganz insbesondere weniger als 25 mm beträgt. In einem Ausfüh rungsbeispiel beträgt der geringste Abstand 10 mm. Ferner ist folglich ein minima ler Oberflächenneigungswinkel auf einer - in Richtung der Achse x gesehen - der Oberfläche abgewandten Seite der Projektionslinse vorgesehen. Dabei kann der minimale Oberflächenneigungswinkel von einem größten Abstand der Laser-Pro jektionslinie zur Projektionslinse abhängen. Der größte Abstand kennzeichnet da bei das Ende der Laser-Projektionslinie von dem Nivellierlaser aus in Richtung der Achse z gesehen. Der minimale Oberflächenneigungswinkel ist insbesondere der art gewählt, dass der größte Abstand beträgt mehr als 750 mm, insbesondere mehr als 1500 mm, ganz insbesondere mehr als 2000 mm beträgt.
Erfindungsgemäß kann somit eine Laser-Projektionslinie auf einer Oberfläche er zeugt werden, die gleichzeitig Standfläche oder Anordnungsfläche (oder Grund lage) des angeordneten Nivellierlasers darstellt. Gegenüber aus dem Stand der Technik bekannten Vorrichtungen, bei denen mittels streifendem Einfall des von einer Lasereinheit emittierten Laserstrahls eine Laser-Projektionslinie auf einer Oberfläche erzeugt wird, erlaubt vorliegender Nivellierlaser eine deutlich einfa chere Konstruktion (ohne Spiegel oder dergleichen) bei gleichzeitig sehr homoge ner Ausleuchtung der Laser-Projektionslinie über deren gesamter Länge.
In einem weiteren Aspekt der Erfindung wird eine optische Projektionslinse eines oben ausgeführten Nivellierlasers mit einer dreidimensionalen Linsenoberfläche vorgeschlagen, wobei die Projektionslinse in einem dreidimensionalen, drei recht winklig zueinander angeordnete Achsen x, y, z aufweisenden Koordinatensystem beschreibbar ist, und wobei die z-Achse mit der optischen Achse der Projektions linse zusammenfällt. Erfindungsgemäß weist die Linsenoberfläche der optischen Projektionslinse zumindest abschnittsweise eine Form mit entlang der Achse x mo noton steigendem Oberflächenneigungswinkel auf.
Unter „vorgesehen“ und „eingerichtet“ soll insbesondere speziell „programmiert“, „ausgelegt“ und/oder „ausgestattet“ verstanden werden. Darunter, dass ein Objekt zu einer bestimmten Funktion „vorgesehen“ ist, soll insbesondere verstanden wer den, dass das Objekt diese bestimmte Funktion in zumindest einem Anwendungs und/oder Betriebszustand erfüllt und/oder ausführt oder dazu ausgelegt ist, die Funktion zu erfüllen.
Zeichnungen
Die Erfindung ist anhand von in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbei spielen in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Die Zeichnung, die Beschreibung und die Ansprüche enthalten zahlreiche Merkmale in Kombination. Der Fachmann wird die Merkmale zweckmäßigerweise auch einzeln betrachten und zu sinnvollen weiteren Kombinationen zusammenfassen. Gleiche Bezugszei chen in den Figuren bezeichnen gleiche Elemente. Es zeigen:
Figur 1 eine perspektivische Darstellung einer Ausgestaltung des erfindungsge mäßen Nivellierlasers,
Figur 2a eine schematische Seitenansicht der Ausgestaltung des erfindungsge mäßen Nivellierlasers aus Figur 1,
Figur 2b eine schematische Seitenansicht der optischen Komponenten ein schließlich erfindungsgemäßer Projektionslinse,
Figur 3 eine Vergrößerung der optischen Komponenten der schematischen Sei tenansicht aus Figur 2b.
Beschreibung der Ausführungsbeispiele
Die Darstellung der Figur 1 zeigt eine Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Nivellierlasers 10 in einer perspektivischen Seitenansicht. Der Nivellierlaser 10 dient der Erzeugung einer Laser-Projektionslinie 20 auf einer Oberfläche 22. Der Nivellierlaser 10 weist ein flaches, im Wesentlichen Donut-förmiges Gehäuse 12 auf mit einem Durchmesser von ca. 10 cm und einer maximalen Höhe von ca. 5 cm. Der Nivellierlaser 10 weist eine Masse von ca. 300 Gramm auf. Das Gehäuse 12 besteht vorzugsweise im Wesentlichen aus einem polymeren Werkstoff oder einem, beispielsweise faserverstärkten, Verbundwerkstoff (z.B. faserverstärkter Duroplast oder Thermoplast). Das Gehäuse 12 umgibt die mechanischen, opti schen sowie elektronischen Bestandteile des Nivellierlasers 10 und schützt diese vor mechanischer Beschädigung und vermindert die Gefahr von Verunreinigun gen. Zur Reduzierung der schädlichen Einwirkungen von Stößen gegen den Nivel lierlaser 10 sowie zur komfortableren Handhabung durch den Nutzer ist das Ge häuse 12 teilweise mit einer Soft-Grip-Komponente 14 belegt. Auf der Frontseite (hier nicht näher dargestellt) ist eine Öffnung in dem Gehäuse 12, insbesondere eine Austrittsöffnung, vorgesehen. Durch die Austrittsöffnung kann ein optisches Signal, insbesondere eine von einer im Gehäuse 12 angeordneten Lasereinheit 16 (vgl. insbesondere Figur 3) ausgesendete Laserstrahlung 18 zur Erzeugung zu mindest einer Laser-Projektionslinie 20 auf einer Oberfläche 22 eines Objekts, aus dem Gehäuse 12 austreten. Die Austrittsöffnung ist mit einem für die Laserstrah lung 18 transparenten, zumindest jedoch transluzenten Fensterelement (nicht nä her dargestellten) versehen, sodass das Innere des Nivellierlasers 10 vor Beschä digungen und Umwelteinflüssen, beispielsweise vor dem Eindringen von Feuch tigkeit und Staub, geschützt wird. Das Gehäuse 12 weist eine obere Gehäuseschale 26 und eine untere Gehäuse schale 28 (vgl. Figur 2) auf, wobei die obere Gehäuseschale 26 relativ zur unteren Gehäuseschale 28 verdrehbar gelagert ist. Derart ist es für einen Anwender des Nivellierlasers 10 möglich, die Richtung der ausgesendeten Laserstrahlung 18 re lativ zum Nivellierlaser 10 - insbesondere relativ zum Zentrum des Nivellierlasers 10 - zu drehen.
Auf der oberen Gehäuseschale 26 des Gehäuses 12 befindet sich ein Schalter 24, dessen Betätigung die im Gehäuse 12 angeordnete Elektronik, insbesondere eine Energieversorgung der Lasereinheit 16 und der Sensorik, aktiviert/deaktiviert.
Der Nivellierlaser 10 wird mit seiner Unterseite (d.h. mit der unteren Gehäuse schale 28 voran) unmittelbar auf bzw. an der Oberfläche 22 angeordnet. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel wird der Nivellierlaser 10 unter Verwendung ei nes gehäuserückseitig aufgebrachten, wiederverwendbaren Klebepads reversibel an der Oberfläche 22 angeordnet. Der Nivellierlaser 10 ist dazu eingerichtet, die Laser-Projektionslinie 20 unmittelbar auf die Oberfläche 22 zu projizieren, auf bzw. an der er angeordnet ist. Für die folgende Beschreibung wird ein dreidimensiona les Koordinatensystem 32 definiert, umfassend drei rechtwinklig zueinander ange ordnete Achsen x, y, z. Die Achse z fällt mit der optischen Achse der Projektions linse 34 zusammen (vgl. insbesondere Figuren 2a, 2b), während die Oberfläche 22 im Wesentlichen parallel um den Abstand 36 (Dc) beabstandet zu einer durch die Achsen y, z aufgespannten Ebene liegt (vgl. auch Figuren 2a, 2b).
In Figur 1 nicht näher darstellt ist ein seitlich am Gehäuse 12 angeordnetes Batte riefach zur Aufnahme von Batterien zur Energieversorgung des Nivellierlasers 10 sowie weitere elektronische Komponenten, die der Nivellierung des Nivellierlasers 10 dienen. Die weiteren Komponenten umfassen zumindest einen Neigungs sensor, mittels dem eine Neigung des Nivellierlasers 10, insbesondere der ausge sendeten Laserstrahlung 18 - beispielsweise relativ zum Lot und/oder relativ zur Horizontalen oder dergleichen - ermittelt werden kann. Der Neigungssensor ist zumindest mit einer Ausgabevorrichtung 30 - hier realisiert als ein beleuchtbarer LED-Streifen - signaltechnisch verbunden, wobei in einem nivellierten Zustand des Nivellierlasers 10 die Ausgabe eines grünen Leuchtsignals einem Anwender den nivellierten Zustand anzeigt, während in einem nicht nivellierten Zustand die Ausgabe eines roten Leuchtsignals dem Anwender den unnivellierten Zustand an- zeigt. Um von einem unnivellierten Zustand in einen nivellierten Zustand zu gelan gen, braucht der Anwender die obere Gehäuseschale 26 lediglich relativ zur mit der Oberfläche 22 verbundenen unteren Gehäuseschale 28 zu drehen, bis die ausgesendete Laserstrahlung 18 nivelliert ist und die Ausgabevorrichtung 30 ein grünes Leuchtsignal ausgibt. Es sei angemerkt, dass der Nivellierlaser 10 insbe sondere zur Verwendung an einer vertikalen Wand geeignet ist, sodass durch Dre hen der oberen Gehäuseschale 26 eine horizontal nivellierte Laser-Projektionslinie 20 und/oder einer vertikal nivellierte Laser-Projektionslinie 20 einstellbar ist. Ferner ist denkbar, einen Nivellierwinkel vorzugeben (z.B. „45°“), beispielsweise über ein mit dem Nivellierlaser 10 signaltechnisch verbindbares externes Gerät wie ein Smartphone oder dergleichen.
Figur 2a zeigt den zuvor beschriebenen Nivellierlaser 10 in einer schematischen Seitendarstellung. Figur 2b zeigt die optischen Komponenten des Nivellierlasers 10 in einer schematischen Seitendarstellung. Der Nivellierlaser 10 umfasst als op tische Komponenten zumindest eine Lasereinheit 16 und eine optische Projekti onslinse 34. Die Lasereinheit 16 ist hier durch eine Laserdiode realisiert. Die Pro jektionslinse 34 weist eine dreidimensionale Linsenoberfläche auf, wobei die Achse z des Koordinatensystems 32 mit der optischen Achse der Projektionslinse 34 zusammenfällt. Ferner umfassen die optischen Komponenten (das Austritts fenster wird nicht als wesentliche optische Komponente angesehen, da es die Ei genschaften der Laserstrahlung 18 nahezu nicht beeinflusst) eine Kollimatorlinse 38. Die optischen Komponenten bilden gemeinsam den Sendepfad des Nivellier lasers 10. Die Projektionslinse 34 dient der Brechung und Auffächerung des La serstrahls in einen Laserfächer 18a (Laserebene), der sich in der aus den Achsen x, z aufgespannten Ebene erstreckt. Der Schnitt dieses Laserfächers 18a mit der Oberfläche 22 erzeugt die Laser-Projektionslinie 20, die für das menschliche Auge sichtbar ist. Die optischen Komponenten sind erfindungsgemäß derart ausgelegt, dass eine möglichst homogen ausgeleuchtete Laser-Projektionslinie 20 auf der Oberfläche 22 erreicht wird. Die Laser-Projektionslinie 20 erstreckt sich dabei zwi schen einem Anfangspunkt 50 und einem Endpunkt 54 (Figur 2a), zwischen denen die Ausleuchtung der Laser-Projektionslinie 20 besonders homogen ist.
Wie in Figur 2b und in Figur 3 vergrößert dargestellt, wird Laserstrahlung 18 von der Lasereinheit 16 ausgesendet und mittels der Kollimatorlinse 38 zu kollimierter Laserstrahlung 18b kollimiert. Die Projektionslinse 34 wird mittels dieser kollimier- ten Laserstrahlung 18b beleuchtet. Da lediglich der Teil des Laserfächers 18a be nötigt wird, der in Richtung der Oberfläche 22 verläuft, ist die Projektionslinse 34 teilweise geschwärzt (intransparent gemacht), sodass sie sich in einen zur Erzeu gung der Laser-Projektionslinie 20 verwendbaren Abschnitt 40 und einen zur Er zeugung der Laser-Projektionslinie 20 nicht verwendbaren Abschnitt 42 gliedert. Natürlich kann diese Untergliederung auch anderweitig, beispielsweise unter Ver wendung einer Blende, hervorgerufen werden. Die Projektionslinse 34 ist aus Kunststoff gefertigt. Die Projektionslinse 34 weist in Richtung der Achse y eine spiegelsymmetrische Form auf, sodass in Richtung der Achse y keine Brechkraft entfaltet wird und die Auffächerung der kollimierten Laserstrahlung 18b im Wesent lichen in der Ebene des Laserfächers 18a erfolgt. Die Laser-Projektionslinie 20 ist daher besonders schmal darstellbar. Ferner ist denkbar, dass die Projektionslinse 34 in Richtung der Achse y derart ausgestaltet ist, dass eine in Richtung der Achse y wirkende Brechkraft entfaltet. Derart kann eine besonders feine Laser-Projekti onslinie 20 erzeugt werden.
Die Linsenoberfläche der Projektionslinse 34 weist - zumindest in dem zur Erzeu gung der Laser-Projektionslinie 20 verwendbaren Abschnitt 40 der Projektionslinse 34 - eine Form mit entlang der Achse x monoton steigendem Oberflächennei gungswinkel 44 auf, vgl. insbesondere Figur 3. Der Oberflächenneigungswinkel 44 stellt den Winkel der (der Lasereinheit 16 zugewandten) Linsenoberfläche 46 rela tiv zur Achse x dar. Die Linsenoberfläche 46 ist insbesondere als eine Freiformflä che realisiert und kann in Richtung der Achse z durch eine Funktion z = f(x) be schrieben werden, wobei die Ableitung z‘(-x) eine monoton steigende Funktion ist. Der maximale Oberflächenneigungswinkel 44 ist - wie in Figuren 2b und Figur 3 ersichtlich - auf der der Oberfläche 22 zugewandten Seite der Projektionslinse 34 vorgesehen und ist derart gewählt, dass der geringste Abstand 48 (vgl. Figur 2a) zwischen Anfangspunkt 50 der Laser-Projektionslinie 20 und Nivellierlaser 10 we niger als 25 mm beträgt. Ferner ist der minimale Oberflächenneigungswinkel 44, der sich auf der der Oberfläche 22 abgewandten Seite der Projektionslinse 34 be findet, derart gewählt, dass der größte Abstand 52 (vgl. Figur 2a) - unter dem die Ausleuchtung der Laser-Projektionslinie 20 noch im Wesentlichen homogen ist -, d.h. bis zum Endpunkt 54 der Laser-Projektionslinie 20, mehr als 1500 mm beträgt.

Claims

Ansprüche
1. Nivellierlaser (10) zur Erzeugung einer Laser-Projektionslinie (20) auf einer Oberfläche (22), umfassend eine optische Projektionslinse (34) mit einer drei dimensionalen Linsenoberfläche (46), wobei die Projektionslinse (34) in ei nem dreidimensionalen, drei rechtwinklig zueinander angeordnete Achsen x, y, z aufweisenden Koordinatensystem (32) beschreibbar ist, wobei die z- Achse mit der optischen Achse der Projektionslinse (34) zusammenfällt und die Oberfläche (22) im Wesentlichen parallel zu einer durch die Achsen y, z aufgespannten Ebene liegt, dadurch gekennzeichnet, dass die Linsenober fläche (46) zumindest in einem zur Erzeugung der Laser-Projektionslinie (20) verwendbaren Abschnitt (40) der Projektionslinse (34) eine Form mit in Rich tung der Achse x monoton steigendem Oberflächenneigungswinkel (44) auf weist.
2. Nivellierlaser (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Projektionslinse (34) in Richtung der Achse y eine spiegelsymmetrische, ins besondere zylindrische, Form aufweist.
3. Nivellierlaser (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Projektionslinse (34) mittels eines kollimierten La serstrahls (18b) in Richtung der optischen Achse der Projektionslinse (34) beleuchtbar ist.
4. Nivellierlaser (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein maximaler Oberflächenneigungswinkel (44) auf ei ner der Oberfläche (22) zugewandten Seite der Projektionslinse (34) vorge sehen ist.
5. Nivellierlaser (10) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der ma ximale Oberflächenneigungswinkel (44) von einem geringsten Abstand (48) der Laser-Projektionslinie (20) zur Projektionslinse (34) abhängt.
6. Nivellierlaser (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein minimaler Oberflächenneigungswinkel (44) auf einer der Oberfläche (22) abgewandten Seite der Projektionslinse (34) vorgesehen ist.
7. Nivellierlaser (10) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der mi nimale Oberflächenneigungswinkel (44) von einem größten Abstand (52) der Laser-Projektionslinie (20) zur Projektionslinse (34) abhängt.
8. Nivellierlaser (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Projektionslinse (34) aus Kunststoff gefertigt ist.
9. Nivellierlaser (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Projektionslinse (34) und eine Kollimatorlinse (38) zu einem einzelnen Linsen-Bauteil integriert sind.
10. Optische Projektionslinse (34) mit einer dreidimensionalen Linsenoberfläche (46), wobei die Projektionslinse (34) in einem dreidimensionalen, drei recht winklig zueinander angeordnete Achsen x, y, z aufweisenden Koordinaten system (32) beschreibbar ist, und wobei die z-Achse mit der optischen Achse der Projektionslinse (34) zusammenfällt, dadurch gekennzeichnet, dass die Linsenoberfläche (46) zumindest abschnittsweise eine Form mit entlang der Achse x monoton steigendem Oberflächenneigungswinkel (44) aufweist.
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