包括可利用致動器有針對性地形變的透鏡的旋轉(zhuǎn)激光器的制造方法
【專利摘要】包括可利用致動器有針對性地形變的透鏡的旋轉(zhuǎn)激光器。本發(fā)明涉及旋轉(zhuǎn)激光器和操作旋轉(zhuǎn)激光器的方法，旋轉(zhuǎn)激光器設(shè)置有：用于生成激光光束的激光光源，可繞旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)并且用于激光光束的定向發(fā)射的偏折裝置，并且設(shè)置有包括用于操縱激光光束的一個或多個透鏡的光學(xué)系統(tǒng)，其中，一個或多個透鏡中的至少一個透鏡是可利用致動器有針對性地形變的透鏡。根據(jù)本發(fā)明，提供用于操縱可利用致動器有針對性地形變的至少一個透鏡的控制單元，其中，至少一個透鏡具有可由控制單元驅(qū)動且沿著透鏡的外周分布設(shè)置的至少四個致動器?？刂茊卧粯?gòu)造成通過驅(qū)動所述致動器，至少一個透鏡的光學(xué)折射特性可變，使得可在其取向和/或其發(fā)散性上操縱激光光束。
【專利說明】包括可利用致動器有針對性地形變的透鏡的旋轉(zhuǎn)激光器

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明分別涉及旋轉(zhuǎn)激光器、根據(jù)包括旋轉(zhuǎn)激光器和激光接收器的激光系統(tǒng)以及 用于操縱可由旋轉(zhuǎn)激光器實現(xiàn)的激光光束的方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 用于標(biāo)記點并且用于限定建筑現(xiàn)場的基準(zhǔn)平面或物體(舉例來說，如墻壁、地板或 天花板）上的基準(zhǔn)線的旋轉(zhuǎn)激光器已經(jīng)在工業(yè)行業(yè)和住宅和建筑方面使用多年。它們可以 被用于投射水平面、堅直面，或沿限定方式傾斜的平面，其向取向或定位物體提供幫助。
[0003] 旋轉(zhuǎn)激光器通常包括發(fā)送單元，該發(fā)送單元包括用于生成激光光束的激光光源。 而且，該旋轉(zhuǎn)激光器具有包括一個或者更多個透鏡的光學(xué)系統(tǒng)，和可環(huán)繞旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)并且 用于激光光束的定向發(fā)射的偏折裝置。如果發(fā)射處于可見光波長范圍的旋轉(zhuǎn)激光光束并且 如果所述激光光束沖擊物體，則基準(zhǔn)線在那里可見，作為用于進(jìn)一步測量的基礎(chǔ)。為了使基 準(zhǔn)平面或者在墻壁上正好基準(zhǔn)線實際上具有希望的空間傾斜角或者實際上水平或堅直，首 先，必須在空間中垂直地安裝(調(diào)平）該旋轉(zhuǎn)激光器，其次，所發(fā)射激光光束的光軸、偏折裝 置的光軸（具體來說，假設(shè)該偏折裝置是五棱鏡，按照常例）以及偏折裝置的機械旋轉(zhuǎn)軸必 須彼此同軸。通過示例的方式，如果激光光源(通常為激光二極管）未精確地定位并且具有 傾斜和/或偏移，則激光光束的光軸不與偏折裝置的光軸和機械旋轉(zhuǎn)軸同軸，從而導(dǎo)致取 向誤差。如果該裝置不垂直，則導(dǎo)致水平誤差。
[0004] 根據(jù)相關(guān)技術(shù)已知的旋轉(zhuǎn)激光器通常是自補償旋轉(zhuǎn)激光器，就是說，它們具有用 于激光光束并由此用于由該激光光束生成的激光平面的初始、水平或堅直取向的裝置。為 此，旋轉(zhuǎn)激光器可以具有自動調(diào)平裝配件，例如，就是說，該裝置在啟動時獨立地標(biāo)識其相 對于水平面或堅直面的位置，并且補償激光光束相對于水平面和/或堅直面的確定偏差。 例如可以通過傾斜度傳感器來檢測該裝置的位置偏差，并且激光光束接著可以通過馬達(dá)操 作或液壓的傾斜度補償器來取向。在這種情況下，例如可以通過調(diào)節(jié)裝置主體的傾斜度來 取向該激光光束，就是說，通過位于該裝置外部中或之上或者裝置底座上的傾斜機構(gòu)，或者 通過機械地調(diào)節(jié)發(fā)送單元的光學(xué)組件。其缺點在于，傾斜度補償器的馬達(dá)具有高能耗和高 固有重量，而且，需要相對較長時間來進(jìn)行激光光束的取向。而且，其缺點在于，自調(diào)平通常 僅可以用于相對于水平面和/或堅直面的直至大約+/-5°的位置偏差。
[0005] 文獻(xiàn)US 6253457公開了一種測量裝置，具體來說，旋轉(zhuǎn)激光器，包括具有用于修 正激光光束的出射角的多個透鏡的光學(xué)系統(tǒng)，其中，通過該測量裝置的控制傾斜位置來控 制要修正的出射角。在這種情況下，例如可以通過沿光學(xué)系統(tǒng)的光軸位移一個或者更多個 透鏡或者通過光學(xué)系統(tǒng)中的具有可變焦距的透鏡的焦距變化來修正該出射角。具有可變焦 距的透鏡尤其可以是液體透鏡。
[0006] 除用于補償該裝置的位置偏差的旋轉(zhuǎn)激光器的自調(diào)平之外，或者換句話說，除用 于補償發(fā)送單元的光軸相對于水平面和/或堅直面的角偏差之外，另外，可能需要補償尤 其可能因溫度影響或相對于發(fā)送單元的一個或更多個組件(例如，激光光源和/或光學(xué)系 統(tǒng)的一個或更多個透鏡)的未對準(zhǔn)的振動而導(dǎo)致該裝置的另一些不準(zhǔn)確性。根據(jù)相關(guān)技術(shù)， 例如可以通過光學(xué)系統(tǒng)的一個或更多個透鏡的機械位移來補償這種偏差，舉例來說，如在 US 5825555中所述。然而，其缺點在于，透鏡的這種機械位移相對較慢，并且旋轉(zhuǎn)激光器的 重量由于必需的伺服馬達(dá)而相對較高。而且，隨著旋轉(zhuǎn)激光器中的可移動組件的數(shù)量，維修 的易感性增加。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 本發(fā)明基于提供縮減或消除所提到的缺點的改進(jìn)旋轉(zhuǎn)激光器的目的。具體來說， 本發(fā)明的目的是提供一種設(shè)計上更簡單并因而生產(chǎn)上更簡單且更經(jīng)濟的改進(jìn)的旋轉(zhuǎn)激光 器。而且，所述激光器旨在可容易操縱并由此用戶界面友好。
[0008] 而且，實現(xiàn)了擴展應(yīng)用范圍的附加功能。
[0009] 該目的通過實現(xiàn)獨立權(quán)利要求書的特征來實現(xiàn)?？梢愿鶕?jù)相關(guān)專利權(quán)利要求書來 收集以另選或有利方式開發(fā)本發(fā)明的特征。
[0010] 所述旋轉(zhuǎn)激光器包括激光光源(例如，激光二極管)，其是發(fā)送單元的一部分，并且 用作生成可見光激光光束或者可由檢測器檢測的激光光束。而且，所述旋轉(zhuǎn)激光器包括可 繞旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)并且用于激光光束的定向發(fā)射的偏折裝置(例如，五棱鏡)，和包括用作操縱 所述激光光束的一個或者更多個透鏡的光學(xué)系統(tǒng)，其中，所述一個或更多個透鏡中的至少 一個透鏡是可利用致動器有針對性地形變的透鏡。術(shù)語發(fā)送單元應(yīng)被理解成表示從所述 激光光源起延伸至所述偏折裝置的機械組件，其中，如所提到的所述激光光源應(yīng)被視為所 述發(fā)送單元的一部分。術(shù)語可利用致動器有針對性地形變的透鏡應(yīng)被理解成表示具有呈 現(xiàn)可有針對性地驅(qū)動的形變性的光學(xué)主動透鏡主體的光學(xué)部件，其中，可利用致動器有針 對性地形變的所述透鏡是聚合物透鏡或者商業(yè)可獲的液體透鏡，舉例來說，如由Varioptic S. A.生產(chǎn)的透鏡。
[0011] 根據(jù)本發(fā)明，所述旋轉(zhuǎn)激光器包括用于操縱可利用致動器有針對性地形變的所述 至少一個透鏡的控制單元，其中，可利用致動器有針對性地形變的所述至少一個透鏡具有 至少三個致動器，這些致動器按沿著所述至少一個透鏡的外周分布的方式設(shè)置，并可由所 述控制單元按所述激光光束空間中有針對性地取向和/或所述激光光束的發(fā)散性可設(shè)置 的這種方式來驅(qū)動這些致動器。
[0012] 如果可利用致動器有針對性地形變的所述透鏡是液體透鏡，則其例如包括具有光 學(xué)透明的第一介質(zhì)和光學(xué)透明的第二介質(zhì)的光學(xué)透明腔室，其中，所述第一介質(zhì)和第二介 質(zhì)不相混，并且具有不同的光學(xué)折射率。所述介質(zhì)例如可以是含水、含乙醇或含油液體，液 態(tài)聚合物，硅酮或硅酮油。在所述第一接著與第二介質(zhì)之間，存在界面，其中，該界面可利用 致動器形變，以使所述液體透鏡的光學(xué)折射特性可變。另選的是，兩個介質(zhì)之間還可以存在 薄的透明隔膜。
[0013] 可利用致動器有針對性地形變的所述透鏡還可以被實現(xiàn)聚合物透鏡，其中，在一 個實施方式中，其因而包括具有光學(xué)透明介質(zhì)的光學(xué)透鏡包含物。該包含物至少在一側(cè)上 以薄透明隔膜封閉，該隔膜例如由聚合物按可彈性形變或橡膠彈性狀態(tài)構(gòu)成。該隔膜包括 構(gòu)成透鏡主體的中心區(qū)，和具有伴隨光學(xué)透明介質(zhì)的儲蓄器的外周區(qū)，其中，該隔膜的彈性 特性或其厚度可以在不同區(qū)域不同?？砂磧π钇鞯膬?nèi)容可轉(zhuǎn)移到透鏡主體中和從透鏡主體 轉(zhuǎn)移到儲蓄器中的這種方式，利用致動器來操縱該隔膜。聚合物透鏡的光學(xué)聚焦特性按這 種方式變化。不同于僅在一側(cè)由隔膜封閉，該容器還可以在與輻射通道的方向垂直的兩側(cè) 上具有這種隔膜，或者全部由這種隔膜成型。
[0014] 以聚合物隔膜的形式實現(xiàn)不同類型的聚合物透鏡，其曲率按通過致動器驅(qū)動的 方式來改變，以設(shè)置焦點。這種聚合物透鏡的材料可以從這樣的組中選擇，該組例如包 括：聚乙二醇二甲基丙烯酸酯（polyethylene glycol dimethacrylate) (PEGDM)、甲基 丙烯酸輕乙酯（hydroxyethyl methacrylate) (HEMA)、包括 PEGDM 和 HEMA 的共聚物、水 凝膠（hydrogel)、娃酮、娃酮、聚娃氧燒（polysiloxane)、聚乙烯（polyethylene)、聚丙烯 (polypropylene)、改性聚苯乙烯（modified polystyrene)或聚氨酯（polyurethane)。
[0015] 橡膠彈性材料透鏡的一種特別合適的形式例如是彎月透鏡。具體來說，在彎月透 鏡中，徑向力導(dǎo)致沿兩個透鏡半徑的良好可控變化。因為透鏡在所有區(qū)域的材料厚度或入 射高度針對第一近似值保持無變化，所以指配給兩個表面的曲率半徑不同地改變。結(jié)果，根 據(jù)透鏡制造者公式顯見，這種彈性部件的屈光力也改變。彎月透鏡另外具有小的孔徑誤差 的優(yōu)點，而且即使在不同形變的情況下，也是這樣，因為可以在整個設(shè)置范圍下保持彎月形 狀。選擇并且具體說來透鏡材料的肖氏硬度的定義很大程度上是根據(jù)透鏡尺寸和量度來限 定的。具有地，具有低的肖氏A硬度（DIN53505)的一種可能材料是諸如W印esil VT3601E (肖氏A硬度：45)這樣的硅類注?；衔?，而采用注模樹脂形式的具有中等肖氏A硬度的材 料例如是聚氨酯W印uran VT3404 (肖氏A硬度：50)。
[0016] 對于可利用致動器有針對性地形變的透鏡的情況來說，存在寬泛種類的驅(qū)動和功 能原理，例如，電潤濕、壓電致動器、磁致動器、電容式致動器、熱致動器等。在這種情況下， 直接地或者間接地因致動器所生成的電驅(qū)動信號造成可利用致動器有針對性地形變的透 鏡的光學(xué)特性的變化。
[0017] 在本發(fā)明一個優(yōu)選實施方式中，將所述光學(xué)系統(tǒng)的一個或者更多個透鏡設(shè)置在所 述發(fā)送單元中在所述激光光源與所述偏折裝置之間。
[0018] 在本發(fā)明另一優(yōu)選實施方式中，將所述光學(xué)系統(tǒng)的一個或者更多個透鏡構(gòu)造成， 使得它們在所述偏折裝置旋轉(zhuǎn)時與所述偏折裝置一起繞所述旋轉(zhuǎn)軸相伴旋轉(zhuǎn)?？梢园催@種 方式將可利用致動器有針對性地形變的所述透鏡的孔徑保持較小?？梢酝ㄟ^驅(qū)動可利用致 動器有針對性地形變的一個或者更多個透鏡來實現(xiàn)所述激光光束的取向。在這種情況下， 可以通過集電環(huán)（Slipring)、感應(yīng)傳輸或光學(xué)地來發(fā)送所需能量和必需控制信號。
[0019] 在本發(fā)明另一優(yōu)選實施方式中，所述光學(xué)系統(tǒng)的一個或者更多個透鏡設(shè)置在所述 偏折裝置的下游。這種排布結(jié)構(gòu)具有的優(yōu)點在于，其可以使用貫穿所述偏折裝置的光學(xué)路 徑，以生成希望出射光瞳，其中，激光光源與偏折裝置之間的路徑可以保持較小。另外，所述 偏折裝置的所需尺寸和可利用致動器有針對性地形變的所述至少一個透鏡的、在所述激光 光源與所述偏折裝置之間的通道開口可以保持較小，從而通過可利用致動器有針對性地形 變并且設(shè)置在所述偏折裝置下游的所述至少一個透鏡來改變并且按希望形狀設(shè)置輸出光 束的發(fā)散性。
[0020] 如常規(guī)一樣，設(shè)置了鏈接至所述控制單元的輸入單元，通過該輸入單元，用戶可以 輸入或選擇參數(shù)或使用模式。該輸入單元可以包括鍵或觸摸屏，并且還可以通過遠(yuǎn)程控制 部或者按語音控制方式來操作。而且，可以設(shè)置輸出單元(顯示器和/或揚聲器）以向用戶 提供響應(yīng)消息。
[0021] 在本發(fā)明另一優(yōu)選實施方式中，所述控制單元被構(gòu)造成通過驅(qū)動所述致動器，可 利用致動器有針對性地形變的所述至少一個透鏡的光學(xué)折射特性在至少兩個非重合方向 不同地變化。具體來說，所述方向至少近似地相對于可利用致動器有針對性地形變的所述 透鏡的所述光軸正交。可利用致動器有針對性地形變的這種透鏡特別適于影響所述激光光 束的取向，并且向所述激光光束賦予空間中方向。
[0022] 可利用致動器有針對性地形變的無重力透鏡(例如，采用聚合物隔膜的聚合物透 鏡，或液體透鏡，如在W0 2008/095923中使用的）有利地用于根據(jù)本發(fā)明的旋轉(zhuǎn)激光器中。 這使得可以將所述旋轉(zhuǎn)激光器用于寬泛種類的部署和裝置位置。
[0023] 在本發(fā)明另一優(yōu)選實施方式中，所述控制單元被構(gòu)造成通過驅(qū)動可利用致動器有 針對性地形變的所述至少一個透鏡的所述致動器，所述激光光束可沿X方向和/或Y方向 取向，其中，彼此垂直的所述X方向和Y方向與所述透鏡有關(guān)地限定(例如，還參照圖7)。
[0024] 在本發(fā)明另一優(yōu)選實施方式中，所述控制單元被構(gòu)造成通過驅(qū)動可利用致動器有 針對性地形變的所述至少一個透鏡的所述致動器，可沿所述X方向和/或Y方向以偏移量 發(fā)射所述激光光束。通過示例的方式，通過組合可利用致動器有針對性地形變的兩個透鏡， 可以有針對性地影響所述激光光束的平移。
[0025] 在本發(fā)明另一優(yōu)選實施方式中，所述控制單元被構(gòu)造成通過驅(qū)動可利用致動器有 針對性地形變的所述至少一個透鏡的所述致動器，可靜態(tài)地和/或動態(tài)地操縱所述激光光 束。靜態(tài)激光光束操縱表不所述激光光束在第一設(shè)置之后的相對較長時段期間保持無變 化。動態(tài)激光光束操作應(yīng)被理解成表示所述激光光束的取向和/或焦點被不斷地持續(xù)或不 斷地逐步調(diào)節(jié)或重調(diào)節(jié)成預(yù)定希望值。
[0026] 在本發(fā)明另一優(yōu)選實施方式中，所述旋轉(zhuǎn)激光器包括第一傳感器，該第一傳感器 用于檢測所述發(fā)送單元的光軸相對于水平面和/或堅直面的角偏差(傾斜誤差/調(diào)平誤 差)。所述第一傳感器可以采用傾斜度傳感器的形式來實現(xiàn)，該傾斜度傳感器檢測所述裝置 相對于水平面或堅直面的位置偏差。合適的傾斜度傳感器是本領(lǐng)域已知的，舉例來說，如水 平儀或傾斜MEMS。所述第一傳感器耦接至所述控制單元，并且可基于通過所述第一傳感器 檢測并傳遞至所述控制單元的所述角偏差來設(shè)置所述控制單元，使得通過驅(qū)動可利用致動 器有針對性地形變的所述至少一個透鏡的所述致動器，可以補償因所述發(fā)送單元的所述光 軸的所述角偏差造成的所述激光光束相對于所述水平面或堅直面的取向偏差。結(jié)果，根據(jù) 針對旋轉(zhuǎn)激光器的目的或旋轉(zhuǎn)激光器的裝置位置，所述激光光束可以水平地和/或堅直地 取向。有關(guān)相對于水平面或堅直面的偏差的補償可以通過使用根據(jù)本發(fā)明的可利用致動器 有針對性地形變的所述至少一個透鏡來實現(xiàn)，針對該目的，不需要通過馬達(dá)或以液壓方式 按照其位置改變該裝置(例如傾斜）或者以機械方式調(diào)節(jié)(例如，平移）光學(xué)組件。
[0027] 利用可利用致動器有針對性地形變的至少一個透鏡(諸如根據(jù)本發(fā)明存在于所述 旋轉(zhuǎn)激光器中），由此可以簡化自取向旋轉(zhuǎn)激光器的自動調(diào)平裝配件。可以在不需要在這種 情況下使用復(fù)雜機構(gòu)和運動部件的情況下實現(xiàn)激光光束的取向，而且。相反地，所述裝置的 構(gòu)造簡化，并且所述旋轉(zhuǎn)激光器中所需組件的數(shù)量縮減，作為其結(jié)果，獲取了在裝配件方面 較輕、較魯棒且更簡單以及成本較經(jīng)濟的旋轉(zhuǎn)激光器。
[0028] 在本發(fā)明另一優(yōu)選實施方式中，所述旋轉(zhuǎn)激光器包括第二傳感器，該第二傳感器 用于檢測所述激光光束的軸相對于所述發(fā)送單元的所述光軸的角偏差和/或平移偏差。所 述第二傳感器耦接至所述控制單元，并且可基于通過所述第二傳感器檢測的所述角偏差和 或平移偏差來構(gòu)造所述控制單元，使得通過驅(qū)動可利用致動器有針對性地形變的所述至少 一個透鏡的所述致動器，可以補償所述激光光束的軸相對于所述發(fā)送單元的所述光軸的所 述角偏差和/或平移偏差。
[0029] 通過示例，如果所述激光光束的所述軸與所述發(fā)送單元的所述光軸平行地位移， 則如果所述偏折裝置旋轉(zhuǎn)180°，則出射激光輻射的高度偏移量提高。通過組合可利用致動 器有針對性地形變的兩個隔開的透鏡，可以由可利用致動器有針對性地形變的所述第一透 鏡將所述激光光束偏折至希望位置，并且可以由可利用致動器有針對性地形變的所述第二 透鏡重新建立軸平行取向。結(jié)果，可以獲取所述激光光束的所述軸和所述偏折裝置的所述 旋轉(zhuǎn)軸的同軸取向。另選的是，依賴于通過可利用致動器有針對性地形變的相應(yīng)透鏡展示 的光學(xué)可能性，還可以僅通過一個或者通過超過兩個的可利用致動器有針對性地形變的透 鏡來補償激光光束的軸相對于發(fā)送單元的光軸的這種平移偏差。
[0030] 出于檢測角偏差和/或平移偏差的目的，所述第二傳感器例如可以包括第一偏折 鏡和激光檢測器。第一偏折鏡可以被樞轉(zhuǎn)到所述發(fā)送單兀中的激光光束的光學(xué)光束路徑中 以進(jìn)行基準(zhǔn)測量，或者被固定安裝在所述光束路徑中，作為具有大約80%至95%的透射比的 半透明鏡。通過所述第一偏折鏡，由激光光源生成的激光光束可以被偏折到激光檢測器上， 激光檢測器接著可以確定激光光束相對于零位的偏差(在該零位，發(fā)送單元的光軸和激光 光束的軸疊合)。可以按這種方式確定激光光束的軸相對于發(fā)送單元的光軸的角偏差。除 了角偏差以外，還為了能夠檢測激光光束的軸相對于發(fā)送單元的光軸的平移偏差，并且使 能在角偏差與平移偏差之間區(qū)別，第二傳感器例如可以另外包括處于第一偏折鏡與激光檢 測器之間的會聚透鏡。在這種情況下，該會聚透鏡還可以被實現(xiàn)成可利用致動器有針對性 地形變的透鏡。
[0031] 例如作為所述光學(xué)系統(tǒng)的組件或所述激光光源未對準(zhǔn)的結(jié)果，出現(xiàn)所述角偏差和 /或平移偏差，作為環(huán)境影響(如溫度或空氣濕度、撞擊或振動）的結(jié)果，未對準(zhǔn)可以例如在 操作過程期間出現(xiàn)。根據(jù)本發(fā)明，通過根據(jù)可利用致動器有針對性地形變的所述至少一個 透鏡的對應(yīng)電氣驅(qū)動直接調(diào)整光學(xué)裝配件來實現(xiàn)對準(zhǔn)，并且可按多個方向不同地調(diào)節(jié)，就 是說，不需要諸如透鏡位移的這種被迫機械干預(yù)。然而，可選的是，還可以通過機械裝置補 償激光光束的軸相對于發(fā)送單元的光軸的平移偏差。
[0032] 在另一實施方式中，還可結(jié)合對機械軸的傾斜度誤差的補償來實現(xiàn)補償激光光束 的軸相對于發(fā)送單元的光軸的平移偏差。這迫使可利用致動器有針對性地形變的透鏡按與 所述偏折裝置的當(dāng)前位置和取向同步的方式來動態(tài)地偏折。
[0033] 在本發(fā)明另一優(yōu)選實施方式中，所述旋轉(zhuǎn)激光器的所述控制單元被構(gòu)造成通過驅(qū) 動可利用致動器有針對性地形變的所述至少一個透鏡的所述致動器，所述激光光束可按這 樣的方式來取向，即，可生成可按相對于所述旋轉(zhuǎn)激光器的X軸的限定角α傾斜和/或可 按相對于所述旋轉(zhuǎn)激光器的Υ軸的限定角β傾斜的傾斜激光平面。在這種情況下，所述旋 轉(zhuǎn)激光器的X軸和Υ軸被固定地指配給所述旋轉(zhuǎn)激光器，通常彼此正交，并且通常位于水平 面中。根據(jù)下面的算式指定由此擴展平面：
[0034] a · x+b · y+z=0
[0035] 通過使用根據(jù)本發(fā)明的可利用致動器有針對性地形變的所述至少一個透鏡，因此 可獲取沿一個方向或者沿兩個方向傾斜的激光平面，而不需要被迫調(diào)節(jié)裝置主體或一起調(diào) 節(jié)所述發(fā)送單元與所述偏折裝置。
[0036] 為了執(zhí)行根據(jù)本發(fā)明的用于激光平面的傾斜取向的這種功能，具體來說，所述旋 轉(zhuǎn)激光器可以被構(gòu)造成，使得所述激光平面在執(zhí)行所述功能之前水平地或者堅直地取向。 具體來說，可以如上所述通過可利用致動器有針對性地形變的所述至少一個透鏡來實現(xiàn)這 種取向。另選的是，該傾斜功能還可以立即開始，就是說，不需要先于所述激光光束的初始 水平或堅直取向。所述角α和角β例如可以經(jīng)由輸入單元輸入，該輸入單元耦接至可利 用致動器有針對性地形變的所述至少一個透鏡的所述控制單元。如果所述偏折裝置是五棱 鏡(如旋轉(zhuǎn)激光器中常規(guī)的)，則為了能夠通過所述旋轉(zhuǎn)激光器將靜態(tài)傾斜平面投射到空間 中，驅(qū)動可利用致動器有針對性地形變的所述至少一個透鏡的所述致動器，使得所述激光 光束采取相對于所述發(fā)送單元的所述光軸的限定角。這樣，可以出射具有與輸入的希望傾 斜度值相對應(yīng)的傾斜度的激光平面。
[0037] 上述動態(tài)地驅(qū)動致動器還可以用于通過所述激光光束將圖案投射到物體表面上， 其中，在某些情況下，驅(qū)動致動器是足夠的并且偏折裝置采取固定位置。作為通過致動器不 斷重調(diào)節(jié)激光光束的取向的結(jié)果，通過激光光束在物體上生成的基準(zhǔn)線最終以圖案(例如， 圓圈）的形式可見。
[0038] 這種激光光束操縱的一個可能應(yīng)用例如是在物體上標(biāo)記基準(zhǔn)點，例如，標(biāo)記鉆孔。 如果以常規(guī)方式（即，通過激光光束點）標(biāo)記鉆孔，則該激光光束點隨著鉆孔機到達(dá)墻壁而 被鉆孔機遮住，不再可能準(zhǔn)確地確定要實現(xiàn)鉆孔的位置。通過上述動態(tài)激光光束操縱，對于 鉆孔來說，不同于采用點形式表示，其可以被表示為具有可設(shè)置的直徑的圓圈剪下圖形。
[0039] 然而，具體來說，所述基準(zhǔn)線的圖案還可以具有任何其它希望幾何形狀，例如，橢 圓形或多邊形，舉例來說，如三角形、矩形或方形。所述投射的尺寸是距離相關(guān)的。由此，可 以通過自動距離測量或者通過在所述裝置上輸入或者通過遠(yuǎn)程控制來改變希望尺寸。
[0040] 在本發(fā)明另一優(yōu)選實施方式中，所述控制單元被構(gòu)造成，通過驅(qū)動可利用致動器 有針對性地形變的所述至少一個透鏡的所述致動器，所述激光光束的截面在幾何形狀上改 變。圓零階高斯激光光束被優(yōu)選為旋轉(zhuǎn)激光器中的激光光束，其用于對物體的取向或定位。 一般來說，通過商業(yè)可獲的激光二極管生成的激光光束具有橢圓截面。通過可利用致動器 有針對性地形變的所述至少一個透鏡，所述激光光束的截面的幾何形狀可以通過以下方式 改變：通過非對稱驅(qū)動可利用致動器有針對性地形變的單獨透鏡，或者通過組合可利用致 動器有針對性地形變的兩個透鏡，（類似于如US 5239414中公開的變形棱鏡對)。
[0041] 這種激光光束操縱的另一可能應(yīng)用，就是說，所述激光光束的截面的幾何形狀的 變型例例如是生成扇形激光光束，作為其結(jié)果，可將限定長度的直線投射在物體上。這可以 非常簡單地通過可利用致動器有針對性地形變至少一個透鏡來實現(xiàn)，并且所述至少一個透 鏡設(shè)置在所述偏折裝置下游并將來自所述偏折裝置的所述激光光束(所述激光光束在截面 上為點狀）擴展成扇形光束。在這種情況下，所述扇形光束可以水平地、堅直地傾斜并且還 按相對于水平或堅直方向偏離的方式傾斜限定角。
[0042] 而且，對于扇形激光光束來說，在所述裝置上，例如，在耦接至所述控制單元的程 序存儲器單元中，可以存儲編程取向和/或傾斜度的集合，舉例來說，如相對于水平面的 0°、30°、45°、60°、90°的傾斜度和/或所述激光光束旨在按扇形展開形式呈現(xiàn)的空間 中位置。接著，將該扇形激光光束以預(yù)定傾斜度，以預(yù)定位置投射到物體上。取向在此應(yīng)被 理解成表示空間中取向，即，旋轉(zhuǎn)激光器的X-Y坐標(biāo)系的角或角范圍，在該角或角范圍下， 將扇形例如投射到物體的表面上。例如可通過角編碼器(如旋轉(zhuǎn)激光器中常見的)結(jié)合所述 旋轉(zhuǎn)激光器的擴展平面的X-Y坐標(biāo)獲取必需信息，通過該擴展平面的表面法線，可以導(dǎo)出 所述激光光束的瞬時方位角和傾斜度角，其生成所述激光光束的瞬時空間方向。
[0043] 而且，所述控制單元可以被構(gòu)造成，通過驅(qū)動可利用致動器有針對性地形變的所 述至少一個透鏡的所述致動器，所述激光光束可以轉(zhuǎn)換成具有可變?nèi)∠蚝?或傾斜度的扇 形激光光束，并且這種轉(zhuǎn)換可按循環(huán)旋轉(zhuǎn)激光光束的一個或者更多個固定位置實現(xiàn)。這表 示即使在旋轉(zhuǎn)操作期間，也可在用戶希望并輸入的取向和/或傾斜度下投射該扇形激光光 束。通過示例，在循環(huán)操作中，通過空間中快速循環(huán)點狀激光光束，所述旋轉(zhuǎn)激光器將水平 線投射到周圍墻壁上。在該空間中的由用戶預(yù)定的兩個位置處，例如，要加入門的地方，通 過可形變透鏡將該光束擴展成具有相對于水平的90°傾斜度的扇形光束，以使兩條堅直激 光線指示剪切出門的位置。在這種情況下，而且，通過所述旋轉(zhuǎn)激光器的角編碼器可獲必需 位置信息。除了循環(huán)操作以外，還可設(shè)想間歇操作。按這種模式，所述激光光束旋轉(zhuǎn)直至希 望方位角、停止在那里、簡單改變其形狀以形成扇形，接著再次切換為正常激光光束，并接 著再次開始移動。為了增加可見度，在此可設(shè)想寬泛種類的移動順序，例如，掃描(見下文） 或旋轉(zhuǎn)。
[0044] 在本發(fā)明另一優(yōu)選實施方式中，所述控制單元被構(gòu)造成通過驅(qū)動可利用致動器有 針對性地形變的所述至少一個透鏡的所述致動器，所述激光光束執(zhí)行掃描移動。掃描移動 在此被理解成表不所述激光光束沿旋轉(zhuǎn)方向往復(fù)移動。對于在較小的角范圍內(nèi)掃描移動的 情況來說，所述旋轉(zhuǎn)激光器可以被用于點操作，因為通過可利用致動器有針對性地形變的 所述至少一個透鏡的對應(yīng)驅(qū)動來進(jìn)行該掃描移動，而不需要旋轉(zhuǎn)所述偏折裝置。
[0045] 在本發(fā)明另一優(yōu)選實施方式中，所述旋轉(zhuǎn)激光器包括控制單元，該控制單元被構(gòu) 造成通過驅(qū)動可利用致動器有針對性地形變的所述至少一個透鏡的所述致動器，可設(shè)置所 述激光光束的發(fā)散性。用戶由此可以通過在所述裝置上輸入或者通過遠(yuǎn)程控制來設(shè)置所述 激光光束的焦點或所需要的希望直徑。
[0046] 使用可利用致動器有針對性地形變的一個或者更多個透鏡來設(shè)置所述激光光束 的發(fā)散性。具體來說，可以利用可利用致動器有針對性地形變的兩個透鏡，來設(shè)置所述激光 光束的發(fā)散性，以使所述透鏡的所需通道光瞳變得最小。例如，作為平移的結(jié)果，利用可利 用致動器有針對性地形變的所述第一透鏡，相對于所述發(fā)送單元的所述光軸偏離的激光光 束可以沿所述發(fā)送單元的所述光軸的方向偏折。因而，如上所述，利用可利用致動器有針對 性地形變的所述第二透鏡，可以獲取所述激光光束的所述軸與所述發(fā)送單元的所述光軸的 同軸地取向，而且另外，還可以設(shè)置所述旋轉(zhuǎn)激光器的輸出光束的所需發(fā)散性或所需焦點。 最一般地講，所述激光光束的發(fā)散性可以在每一種情況下，非常簡單地通過可利用致動器 有針對性地形變并且設(shè)置在所述偏折裝置下游的至少一個透鏡來設(shè)置。然而，優(yōu)選的是，所 述發(fā)散性通過可利用致動器有針對性地形變并且直接設(shè)置在所述激光二極管下游的透鏡 來設(shè)置。這再次提供了縮小所需光瞳的優(yōu)點。
[0047] 在本發(fā)明另一優(yōu)選實施方式中，所述旋轉(zhuǎn)激光器包括距離測量單元，該距離測量 單元用于測量距物體上的所述激光光束反射的點的距離。距離測量單元耦接至所述控制單 元并將其測量數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)至控制單元?？苫谕ㄟ^距離測量單元測量的所述距離來構(gòu)造控制 單元，使得通過驅(qū)動可利用致動器有針對性地形變的至少一個透鏡的致動器，可設(shè)置所述 激光光束的距離相關(guān)發(fā)散性或焦點，使得可獲取通過所述激光光束在所述物體上生成的激 光光束點的恒定希望直徑?？衫弥聞悠饔嗅槍π缘匦巫兊闹辽僖粋€透鏡(如根據(jù)本發(fā)明 在所述旋轉(zhuǎn)激光器中使用的)，由此使得能夠?qū)崿F(xiàn)所述激光光束的距離調(diào)整聚焦。為了執(zhí)行 根據(jù)本發(fā)明的這種功能，對于激光光束在空間中移動的情況來說，不斷測量所述距離，并且 不斷調(diào)整該距離相關(guān)發(fā)散性。
[0048] 所距離測量單元可以包括例如第二偏折鏡和接收器。通過所述第二偏折鏡，其可 以與上述第一偏折鏡類似地具體實施，可以將從物體反射的激光光束偏折到所述接收器 上，其接著可以根據(jù)相位測量原理或者根據(jù)渡越時間測量原理來確定所述旋轉(zhuǎn)激光器與該 物體之間的距離。
[0049] 在一個特別有利的實施方式中，所述距離測量單元包括相對于所述偏折裝置同心 設(shè)置的拋物面鏡。
[0050] 根據(jù)本發(fā)明的旋轉(zhuǎn)激光器中的激光光束的距離相關(guān)發(fā)散性調(diào)整的功能不僅可以 用于旋轉(zhuǎn)操作，而且可以用于點操作，就是說，在所述激光光束不旋轉(zhuǎn)地發(fā)射時，或者在直 線操作中采用掃描方式時，就是說，在激光光束按特定孔徑角往復(fù)樞轉(zhuǎn)時。
[0051] 在本發(fā)明另一優(yōu)選實施方式中，可通過位于所述旋轉(zhuǎn)激光器上的輸入單元和/或 通過外部操作單元和/或語音輸入來構(gòu)造控制單元，具體來說，通過輸入針對所述激光光 束的取向的希望值和/或平移偏移量和/或所激光光束的截面的幾何形狀和/或通過激光 光束生成的激光平面的傾斜度和/或物體上的由激光光束沖擊的激光光束點的直徑，或者 用于限定要投射在物體上的圖案。輸入單元和/或外部操作單元和/或語音輸入部耦接 至可利用致動器有針對性地形變的至少一個透鏡的控制單元，作為其結(jié)果，基于所輸入的 希望值來構(gòu)造控制單元，并且對應(yīng)地驅(qū)動可利用致動器有針對性地形變的所述至少一個透 鏡。
[0052] 利用根據(jù)本發(fā)明的旋轉(zhuǎn)激光器，上述功能，即，
[0053] ?補償發(fā)送單元的光軸相對于水平面和/或堅直面的角偏差；
[0054] ?補償激光光束的軸相對于發(fā)送單元的光軸的角偏差和/或平移偏差；
[0055] ?生成按相對于旋轉(zhuǎn)激光器的X軸的傾斜度傾斜達(dá)限定角α和/或按相對于旋轉(zhuǎn) 激光器的Υ軸的傾斜度傾斜達(dá)限定角β的激光平面；
[0056] ?設(shè)置激光光束的發(fā)散性；
[0057] ?設(shè)置激光光束的距離相關(guān)發(fā)散性；
[0058] ?將在物體表面上投射圖案；以及
[0059] ?改變所述激光光束的截面的幾何形狀，
[0060] 可以單獨地地或者彼此組合地執(zhí)行。
[0061] 而且，本發(fā)明還包括具有旋轉(zhuǎn)激光器和激光接收器的激光系統(tǒng)，其中，旋轉(zhuǎn)激光器 具有數(shù)據(jù)通信接收器，并且激光接收器具有數(shù)據(jù)通信發(fā)送器，而旋轉(zhuǎn)激光器和激光接收器 經(jīng)由數(shù)據(jù)通信彼此連接。激光接收器另外具有激光光束檢測器和連接至該檢測器的估計單 元，估計單元連接至數(shù)據(jù)通信發(fā)送器。根據(jù)本發(fā)明，旋轉(zhuǎn)激光器是如上所述的旋轉(zhuǎn)激光器。 激光接收器的估計單元被構(gòu)造成其基于通過旋轉(zhuǎn)激光器的激光光束在激光光束檢測器上 生成的接收信號，確定激光光束的發(fā)散狀態(tài)，并且通過數(shù)據(jù)通信發(fā)送器將發(fā)散狀態(tài)傳送至 旋轉(zhuǎn)激光器的數(shù)據(jù)通信接收器。旋轉(zhuǎn)激光器的數(shù)據(jù)通信接收器耦接至可利用致動器有針對 性地形變的透鏡的控制單元。按將希望發(fā)散值/希望直徑與所傳送的發(fā)散狀態(tài)(例如，實際 直徑）進(jìn)行比較的方式來構(gòu)造控制單元，并且通過驅(qū)動可利用致動器有針對性地形變的至 少一個透鏡的致動器，將激光光束的發(fā)散性或焦點調(diào)整為希望發(fā)散性/希望直徑。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0062] 下面，基于附圖中示意性地例示的具體示例性實施方式，完全通過示例的方式，對 根據(jù)本發(fā)明的方法和根據(jù)本發(fā)明的旋轉(zhuǎn)激光器進(jìn)行更詳細(xì)描述。在這種情況下，還討論了 本發(fā)明的進(jìn)一步優(yōu)點。附圖中的相同部件用相同標(biāo)號標(biāo)識。在具體細(xì)節(jié)上：
[0063] 圖1示出了根據(jù)本發(fā)明的旋轉(zhuǎn)激光器的第一實施方式；
[0064] 圖2示出了根據(jù)本發(fā)明的旋轉(zhuǎn)激光器的另一實施方式；
[0065] 圖3a和圖3b以平面圖（圖3a)和側(cè)視圖（圖3b)示出了隨著激光光束的操縱根據(jù) 本發(fā)明的旋轉(zhuǎn)激光器中的可利用致動器有針對性地形變的透鏡的實施方式；
[0066] 圖4以平面圖示出了根據(jù)本發(fā)明的旋轉(zhuǎn)激光器中的可利用致動器有針對性地形 變的透鏡的另一實施方式；
[0067] 圖5從側(cè)面示出了隨著操縱激光光束的不同實施方式的根據(jù)本發(fā)明的旋轉(zhuǎn)激光 器的可利用致動器有針對性地形變的透鏡的截面圖；
[0068] 圖6a和圖6b示出了根據(jù)本發(fā)明的旋轉(zhuǎn)激光器中的激光光束的靜態(tài)操縱的示意性 例示圖；
[0069] 圖7示出了根據(jù)本發(fā)明的旋轉(zhuǎn)激光器中的激光光束的靜態(tài)操縱的另一示意性例 示圖；
[0070] 圖8示出了根據(jù)本發(fā)明的在投射激光平面的情況下的旋轉(zhuǎn)激光器；
[0071] 圖9示出了利用根據(jù)本發(fā)明的旋轉(zhuǎn)激光器進(jìn)行動態(tài)激光光束操縱的一個實施方 式；
[0072] 圖10a和圖10b以立體圖（圖10a)和以平面圖（圖10b)示出了根據(jù)本發(fā)明的旋轉(zhuǎn) 激光器將基準(zhǔn)線投射到物體上；
[0073] 圖11a和圖lib示出了根據(jù)本發(fā)明的旋轉(zhuǎn)激光器中的激光光束的靜態(tài)操縱的另一 示意性例示圖；
[0074] 圖12a和圖12b示出了根據(jù)本發(fā)明的旋轉(zhuǎn)激光器中的激光光束的靜態(tài)操縱的另一 示意性例示圖；
[0075] 圖13示出了包括根據(jù)本發(fā)明的旋轉(zhuǎn)激光器和激光接收器的根據(jù)本發(fā)明的激光系 統(tǒng)。

【具體實施方式】
[0076] 圖1從側(cè)面圖示意性地示出了根據(jù)本發(fā)明旋轉(zhuǎn)激光器1的一個實施方式。該旋轉(zhuǎn) 激光器1包括發(fā)送單元2和偏折裝置11。發(fā)送單元2包括用于生成激光光束7的激光光 源3,例如，激光二極管。在這個示例中，在發(fā)送單元2中還設(shè)置有包括一個或者更多個透鏡 的光學(xué)系統(tǒng)15,透鏡沿發(fā)送單元的光軸14設(shè)置，以使在理想情況下，由激光光源3發(fā)射的 激光光束7的軸與發(fā)送單元4的光軸疊合。光學(xué)系統(tǒng)15設(shè)置在激光光源3與偏折裝置11 之間。偏折裝置11用于激光光束7的定向發(fā)射，并且按可繞著旋轉(zhuǎn)軸9旋轉(zhuǎn)的方式安裝， 該旋轉(zhuǎn)軸理想地與發(fā)送單元的光軸和激光光束7的軸疊合。偏折裝置11典型地包括五棱 鏡，其設(shè)置在發(fā)送單元2的、與激光光源3相對的自由端，并且其按90°角偏折所發(fā)射的激 光光束。光學(xué)系統(tǒng)15的透鏡中的至少一個透鏡是可利用致動器有針對性地形變的透鏡5。 在這種情況下，可利用致動器有針對性地形變的透鏡5可以是光學(xué)系統(tǒng)中的獨有透鏡或者 與一個或者更多個剛性透鏡組合。另選的是或者另外，光學(xué)系統(tǒng)15中也可以使用可利用致 動器有針對性地形變的另一些透鏡。在這種情況下，這些透鏡可以在光學(xué)系統(tǒng)15中按任何 任意次序設(shè)置。而且，這些透鏡可以設(shè)置在發(fā)送單元2中在激光光源3與偏置單元11之間 (如圖1所例示）和/或設(shè)置在偏折裝置11的下游側(cè)（圖1中未例示)。光學(xué)系統(tǒng)的透鏡還 可以按在旋轉(zhuǎn)軸9下相伴旋轉(zhuǎn)的方式設(shè)置(這里同樣未例示)。旋轉(zhuǎn)激光器還具有控制單元 17,其用于對偏折裝置11的調(diào)節(jié)控制和對可利用致動器5有針對性地形變的至少一個透鏡 的調(diào)節(jié)操縱。
[0077] 圖2示出了根據(jù)本發(fā)明的旋轉(zhuǎn)激光器1的另一實施方式。除圖1所示的組件以 夕卜，旋轉(zhuǎn)激光器1另外還包括可利用致動器有針對性地形變并且設(shè)置在偏折裝置下游的透 鏡5。旋轉(zhuǎn)激光器1另外包括用于檢測發(fā)送單元的光軸相對于水平面和/或堅直面的角偏 差的第一傳感器19(傾斜度傳感器、傾斜MEMS)，其中，第一傳感器19耦接至控制單元17以 進(jìn)行數(shù)據(jù)傳遞(用虛線指示)。
[0078] 旋轉(zhuǎn)激光器1還包括用于檢測激光光束的軸相對于發(fā)送單元的光軸14的角偏差 的第二傳感器23,其中，該第二傳感器23包括第一偏折鏡21和激光檢測器24。在這里所 示的示例中，第一偏折鏡21可樞轉(zhuǎn)地安裝在發(fā)送單元2中，并且可以在需要時樞轉(zhuǎn)到激光 光束的光束路徑中，以將激光光束7偏折到激光檢測器24上。第二傳感器23,具體來說，第 二傳感器23的激光檢測器24,耦接至控制單元17以進(jìn)行數(shù)據(jù)傳遞(用虛線指示)。
[0079] 旋轉(zhuǎn)激光器1另外包括距離測量單元25,該距離測量單元25包括同樣可樞轉(zhuǎn)的第 二偏折鏡27和接收器28。該第二偏折鏡27可以在需要時樞轉(zhuǎn)到發(fā)送單元2的光束路徑 中，使得將從物體反射的激光光束轉(zhuǎn)移到接收器28上。距離測量單元25,具體來說，接收器 28,耦接至控制單元17 (虛線)，使得相應(yīng)測量的距離數(shù)據(jù)可以傳送至控制單元。
[0080] 該旋轉(zhuǎn)激光器1另外包括用于輸入希望值的輸入單元29,其中，輸入單元29同樣 耦接至控制單元17以進(jìn)行數(shù)據(jù)傳遞。關(guān)于將控制單元17耦接至傳感器，因而，還可以將這 些傳感器切換成"主動"和"被動"。這表示，第二傳感器23可以被切換成"主動"以進(jìn)行基 準(zhǔn)測量，其中，可樞轉(zhuǎn)的第一偏折鏡21接著樞轉(zhuǎn)到光束路徑中以進(jìn)行基準(zhǔn)測量。在執(zhí)行了 基準(zhǔn)測量之后，第二傳感器23被再次構(gòu)造成"被動"，并且第一偏折鏡21樞轉(zhuǎn)回到其在光束 路徑外側(cè)的被動位置中。同樣類似地可以用于距離測量單元25。"主動"和"被動"切換也 可想到用于傾斜度傳感器。
[0081] 另選的是，偏折鏡可以固定地定位在光束路徑中，并且可以被實施為具有大約80% 至95%的高透射比例的半透明鏡，作為其結(jié)果，在操作期間可以進(jìn)行"連續(xù)"基準(zhǔn)測量或距 離測量。針對旋轉(zhuǎn)激光器的這種構(gòu)造的情況，通過示例的方式可以直接在操作期間的未對 準(zhǔn)出現(xiàn)時檢測并補償。無論哪里需要高精度和/或環(huán)境影響使操作期間光學(xué)系統(tǒng)的未對準(zhǔn) 的概率呈現(xiàn)為有可能的，或者距離是很受關(guān)注的，這也是根據(jù)本發(fā)明的旋轉(zhuǎn)激光器的非常 有幫助的變型例。
[0082] 因為除角偏差以外，還可以出現(xiàn)激光光束的軸相對于發(fā)送單元的光軸14的平移 偏差，需要允許檢測該類型的偏差的裝置，以便由此能夠執(zhí)行合適的補償。用于檢測該偏差 的一種可能性是，向在第一偏折鏡21與激光檢測器24之間的第二傳感器23額外配備會聚 透鏡80,經(jīng)由該會聚透鏡80,由激光光源3生成并且通過第一偏折鏡21偏折的激光光束7 被投射到激光檢測器24上。通過激光光束在激光檢測器24上的沖擊位置，因而可以確定 激光光束相對于零位的角偏差和/或平移偏差，并且可以執(zhí)行對應(yīng)補償。在這種情況下，會 聚透鏡80還可以被實施為可利用致動器有針對性地形變的透鏡。該透鏡接著在需要時由 控制單元17切換為會聚透鏡(主動）或者切換為平面平行板(被動)。
[0083] 圖3a和圖3b例示了根據(jù)本發(fā)明的旋轉(zhuǎn)激光器1中的可利用致動器有針對性地形 變的透鏡5以及激光光束7的操縱的一個實施方式。圖3a示出了可利用致動器有針對性 地形變的透鏡5的平面圖，而圖3b示出了側(cè)視圖。在圖3a中，用符號表示了四個致動器 50 &、5013、50(3、50(1，其可由控制單元17驅(qū)動，并且作為驅(qū)動其的結(jié)果，可利用致動器有針對 性地形變的透鏡5的折射特性可在+51a、-51a、+51b，以及-51b方向不同地改變。也可以 想到可利用三個可驅(qū)動致動器有針對性地形變的透鏡(未例示)。箭頭F表示可利用致動器 有針對性地形變的透鏡上的力動作，由此，導(dǎo)致可利用致動器有針對性地形變的透鏡5的 第一介質(zhì)與第二介質(zhì)之間的界面的形變。在所示示例中，作為這種方式驅(qū)動的結(jié)果，可利用 致動器有針對性地形變的透鏡5的光學(xué)折射特性按激光光束7穿過可有針對性地形變的透 鏡的通道方向沿方向_51a和+51b (虛線圓圈）從中心通道(實線圓圈）折射的方式來改變， 由此，導(dǎo)致激光光束在空間中沿-X方向和+Y方向的對應(yīng)取向（參見圖3b)。
[0084] 圖4以平面圖示出了可利用致動器有針對性地形變的透鏡5的另一實施方式，如 在根據(jù)本發(fā)明的旋轉(zhuǎn)激光器中使用的，并且其具有沿其外周的八個致動器50a至50h。在 此于附圖的描述中例示的四個或八個致動器在這種情況下應(yīng)完全被視為示例。根據(jù)有關(guān)可 利用致動器有針對性地形變的透鏡的精細(xì)可調(diào)節(jié)性的需求，該數(shù)量還可以為三個或采取顯 著更高的值。作為致動器50a至50h的驅(qū)動的結(jié)果，可利用致動器有針對性地形變的透鏡 的屈光力可以按貓準(zhǔn)方式沿不同方向±51a、±51b、±51c以及±51d不同地改變。所述 驅(qū)動通過控制單元17來實現(xiàn)，其用連接線例示。在這種情況下，該準(zhǔn)確度不必如在此以示 例所示的在可利用致動器有針對性地形變的透鏡5的外周均勻分布。然而，該驅(qū)動對于不 均勻分布的情況來說，稍微較復(fù)雜。致動器的這種不均勻分布例如對于可利用致動器有針 對性地形變的非無重力透鏡的情況來說有利，以便能夠更好地補償不均勻地作用在透鏡上 的由重力主導(dǎo)的力。該不均勻致動器排布結(jié)構(gòu)的另一應(yīng)用是通過可利用致動器有針對性地 形變的透鏡將激光光束的有針對性的平移，以便例如補償激光光源的光軸與發(fā)送單元的軸 和/或偏折裝置11的旋轉(zhuǎn)軸之間的平移偏差。進(jìn)一步的應(yīng)用例如包括對透鏡的有針對性 的形變，以生成專用激光扇或者補償激光扇7的橢圓輪廓。
[0085] 圖5例示了對于操縱激光光束7的不同實施方式的、根據(jù)本發(fā)明的旋轉(zhuǎn)激光器1 中的可利用致動器有針對性地形變的透鏡5,具體來說，液體透鏡。液體透鏡5按圓對稱方 式構(gòu)造，并且在此以側(cè)視圖例示了截面。液體透鏡5被實施為具有透明外殼58的腔室，如 相關(guān)技術(shù)慣用的，并且包含第一液體52和第二液體56。這兩種液體在光學(xué)上透明、不混溶 并且具有不同的光學(xué)折射率。在第一液體與第二液體之間存在界面54,在該界面處，可以操 縱穿過的激光光束。另選的是，這兩種液體之間還可以存在薄透明隔膜。如果兩種液體具 有至少大約相同的特定密度，則可以排除重力對界面54的形狀的影響的很大部分。出于驅(qū) 動的目的，在該示例中，裝配了四個致動器，通過致動器可以改變界面的幾何形狀，圖中例 示了僅僅兩個致動器--50a和50c。
[0086] 首先，隨著致動器的對應(yīng)驅(qū)動，可以按使激光光束7沿不同的空間方向（用箭頭X 和y指示)偏折(例如，朝向7c、7d、7e)的這種方式改變液體透鏡5的折射特性。然而，通過 對應(yīng)驅(qū)動，利用根據(jù)本發(fā)明的旋轉(zhuǎn)激光器1中的液體透鏡5,除激光光束的有針對性的取向 以外，還可以實現(xiàn)焦距改變/焦點設(shè)置，例如如虛線7b所示。
[0087] 圖6a和圖6b示出了根據(jù)本發(fā)明的旋轉(zhuǎn)激光器1中的激光光束7的靜態(tài)操縱的示 意性例示圖；該旋轉(zhuǎn)激光器1在最簡化實施方式中示出。圖6a例示了根據(jù)本發(fā)明的旋轉(zhuǎn)激 光器1，具有在驅(qū)動可利用致動器有針對性地形變的透鏡5之前的發(fā)射激光光束7。圖6b 例示了根據(jù)本發(fā)明的旋轉(zhuǎn)激光器1，具有在可利用致動器有針對性地形變的被驅(qū)動透鏡5 的發(fā)射激光光束7。當(dāng)旋轉(zhuǎn)激光器啟動時，激光光源3生成經(jīng)由偏折裝置11發(fā)射的激光光 束7。作為旋轉(zhuǎn)激光器1的裝置機體的傾斜的結(jié)果，例如，由于建筑現(xiàn)場的不平坦地基，發(fā)送 單元的光軸14并且因而發(fā)射激光光束7的軸8不再堅直取向，而是該激光光束7以相對于 水平面偏離的方式發(fā)射，作為其結(jié)果，投射了不希望的傾斜激光平面(參照圖6a)。然而，通 過傾斜度傳感器19 (其例如可以采用水準(zhǔn)儀或傾斜MEMS的形式具體實施)，檢測發(fā)送單元 14的光軸相對于水平軸20和/或堅直軸22的角偏差。接著將檢測到的角偏差傳送至控制 單元17并且補償可利用致動器有針對性地形變的透鏡5的操縱，如圖6b中所示。為此，激 光光束的軸8朝著8'取向，而激光光束7由此水平發(fā)射。因此，經(jīng)由可利用致動器有針對 性地形變的透鏡5,首先確定所需角修正并接著針對旋轉(zhuǎn)激光器1的進(jìn)一步使用中考慮，為 此，這被稱為靜態(tài)操縱。
[0088] 圖7示出了根據(jù)本發(fā)明的旋轉(zhuǎn)激光器1中的激光光束7的靜態(tài)操縱的另一示意性 例示圖。激光光源3生成沿著發(fā)送單元的光軸發(fā)射，接著通過偏折裝置偏折并發(fā)射的激光 光束7。作為光學(xué)系統(tǒng)15不準(zhǔn)確的結(jié)果，例如，作為透鏡未對準(zhǔn)的結(jié)果(該透鏡可以是可利 用致動器有針對性地形變的透鏡5或剛性透鏡)，激光光束的軸從理想位置8偏離至不希望 位置8'，其將導(dǎo)致所發(fā)射的激光光束7的錯誤取向。為了檢測并接著補償光學(xué)系統(tǒng)15中的 這種誤差，激光光束7可以在發(fā)送單元2的光束路徑中通過可樞轉(zhuǎn)到光束路徑中的第一偏 折鏡21攔截，并且可以偏折到第二傳感器23的激光檢測器24上(參見圖2)。出于基準(zhǔn)目 的將激光光束7內(nèi)部偏折到激光檢測器24上可以在將激光光束7發(fā)射到周圍環(huán)境中之前 不然就僅在激光光束7已經(jīng)經(jīng)由偏折裝置11發(fā)射到周圍環(huán)境中之后在每一種情況下進(jìn)行。 每當(dāng)基準(zhǔn)測量呈現(xiàn)為必需的，這也在操作期間重復(fù)進(jìn)行。檢測作為激光光束7偏折到激光 檢測器24上的結(jié)果，激光光束的軸8'相對于發(fā)送單元14的光軸的角偏差。接著將檢測到 的角偏差傳送至可利用致動器有針對性地形變的透鏡5的控制單元17。通過對應(yīng)構(gòu)造的控 制單元17,按使激光光束7隨著其從不希望位置8'至理想位置8的軸來取向(相對于發(fā)送 單元14的光軸同軸地）的這種方式，驅(qū)動并操縱可有針對性地形變的透鏡5的致動器。現(xiàn) 在可以無誤差地發(fā)射在取向上經(jīng)修正的激光光束7。
[0089] 可以按上述方式不僅可以補償旋轉(zhuǎn)激光器1的光學(xué)系統(tǒng)15中的誤差或不準(zhǔn)確性。 例如還可以通過可利用致動器有針對性地形變的透鏡5的致動器的對應(yīng)驅(qū)動來補償溫度 占主導(dǎo)的裝置偏差。
[0090] 圖8示出了根據(jù)本發(fā)明的旋轉(zhuǎn)激光器1，該旋轉(zhuǎn)激光器將可見的水平激光平面42a 作為水平基準(zhǔn)線40a投射在所例示的空間的所有側(cè)壁44a-44d上。如果控制單元接著經(jīng)由 輸入單元被構(gòu)造成旨在生成具有相對于旋轉(zhuǎn)激光器的X方向的傾斜角α的傾斜激光平面， 則利用傾斜度功能不斷地重調(diào)節(jié)激光光束的取向，以使得獲取傾斜激光平面42b而不是水 平面42a。通過傾斜激光平面42b，在墻壁44a和44c上產(chǎn)生水平基準(zhǔn)線40b，所述基準(zhǔn)線 具有相對于水平激光平面42a的基準(zhǔn)線40a的向上或向下的偏移，并且對應(yīng)地在橫向側(cè)壁 44b和44d上產(chǎn)生相對于水平面20沿旋轉(zhuǎn)激光器的X方向傾斜達(dá)角α的基準(zhǔn)線40c。如 上提到，為了實現(xiàn)該功能，例如，可以經(jīng)由輸入單元29輸入針對激光平面的希望傾斜值，就 是說，相對于旋轉(zhuǎn)激光器的X軸的限定傾斜角α和/或相對于旋轉(zhuǎn)激光器的Y軸的限定傾 斜角β，該輸入單元耦接至可利用致動器有針對性地形變的透鏡5的控制單元17。該輸入 例如可以在旋轉(zhuǎn)激光器1的激光功能開始之前進(jìn)行，其中，開始旋轉(zhuǎn)激光器的激光功能不 必等同于啟動旋轉(zhuǎn)激光器1，相反，還可以僅在此后進(jìn)行。在已經(jīng)將希望值輸入到單元29中 之后，作為操縱可利用致動器有針對性地形變的透鏡5的結(jié)果，激光光源3生成的激光光束 7采取相對于發(fā)送單元14的光軸的限定角，使得產(chǎn)生具有與所輸入的希望傾斜度值相對應(yīng) 的傾斜度的激光平面。
[0091] 不同于直接以產(chǎn)生傾斜平面開始，該裝置還可以首先執(zhí)行自校準(zhǔn)，其中，確定激光 光束的取向。可以通過上述傳感器(例如，第一傳感器19 (傾斜度傳感器）和/或第二傳感 器23 (用于檢測"裝置內(nèi)部"偏差的傳感器)）來實現(xiàn)該確定。用于靜態(tài)激光操縱的致動器 驅(qū)動（如用于補償該裝置的傾斜度誤差或因內(nèi)部偏差而造成的誤差而需要的）最終與用于 產(chǎn)生傾斜平面的驅(qū)動信號疊加，作為其結(jié)果，無誤差地設(shè)置與希望傾斜度值相對應(yīng)的激光 平面的傾斜度。
[0092] 用于激光光束的取向的希望值還可以在操作期間輸入，作為其結(jié)果，可以靈活處 理旋轉(zhuǎn)激光器1。
[0093] 圖9示出了利用根據(jù)本發(fā)明的旋轉(zhuǎn)激光器1進(jìn)行動態(tài)激光光束操縱的一個實施方 式。作為通過控制單元17來操縱可利用致動器有針對性地形變的透鏡5的結(jié)果，按由此可 以在表面上生成圖案7f的方式對激光光束7取向。這可以與偏折裝置的旋轉(zhuǎn)運動或者與 固定在其位置的偏折裝置配合地進(jìn)行。通過示例，由此可以環(huán)形掃描32墻壁44上的基準(zhǔn) 點30。如上已經(jīng)說明的，例如，可以按這種方式來標(biāo)記物體上的鉆孔。
[0094] 圖10a和圖10b以立體圖（圖10a)和平面圖（圖10b)示出了根據(jù)本發(fā)明的旋轉(zhuǎn)激 光器1，其激光光束將基準(zhǔn)線10投射到物體上，在這個示例中，投射到矩形空間的墻壁上。 該旋轉(zhuǎn)激光器1具有距離測量單元25,該距離測量單元25包括第二偏折鏡27和接收器28 (參見圖2)，并且還可以包括與偏折裝置11同心設(shè)置的拋物面鏡。然而，距離測量單元還可 以按相關(guān)技術(shù)已知的某些其它方式具體實施。在旋轉(zhuǎn)激光器1的操作期間，距離測量單元 25被用于不斷地測量距物體上的激光光束反射的并且例如在圖10a中用以及 Ph指示的點的距離。通過利用控制單元17來適當(dāng)?shù)夭倏v可利用致動器有針對性地形變的 透鏡5 (永久性地根據(jù)所獲得的距離值重調(diào)節(jié)該控制單元)，實現(xiàn)激光光束的距離相關(guān)的發(fā) 散性調(diào)整或焦點調(diào)整，作為其結(jié)果，獲得由激光光束在物體上生成的激光光束點的恒定希 望直徑。
[0095] 這樣，可以按任何任意方式來設(shè)置物體上的基準(zhǔn)線40的清晰度和可見性。例如可 以經(jīng)由輸入單元29或者通過遠(yuǎn)程控制部(未例示)來輸入該激光光束點的希望直徑，該控制 單元或遠(yuǎn)程控制部在每一種情況下耦接至可利用致動器有針對性地形變的透鏡5的控制 單元17。該輸入可以在旋轉(zhuǎn)激光器1的激光功能開始之前或者在操作期間進(jìn)行。在輸入了 希望直徑之后，由激光光源3生成的激光光束7通過可利用致動器有針對性地形變的透鏡 5在焦點方面對應(yīng)地操縱，并且經(jīng)由偏折裝置11發(fā)射。
[0096] 在根據(jù)本發(fā)明的旋轉(zhuǎn)激光器中，激光光束的距離相關(guān)發(fā)散性調(diào)整或焦點調(diào)整不僅 可以用于旋轉(zhuǎn)操作中，而且可以用于點操作或線操作中，舉例來說，如在管激光器的情況 下。在這種情況下，該控制單元還可以被構(gòu)造成，使得其獨立于距離測量來控制可利用致動 器有針對性地形變的所述至少一個透鏡5的致動器，以使僅僅基于用戶的輸入，設(shè)置特定 發(fā)散性或者，從當(dāng)前發(fā)散性起，其被增加或減小。
[0097] 圖11a和圖lib示出了根據(jù)本發(fā)明的旋轉(zhuǎn)激光器中的激光光束的靜態(tài)操縱的另一 示意性例示圖。圖1 la例示了根據(jù)本發(fā)明的旋轉(zhuǎn)激光器1，具有在驅(qū)動可利用致動器有針對 性地形變的透鏡5之前的發(fā)射激光光束7。圖1 lb例示了根據(jù)本發(fā)明的旋轉(zhuǎn)激光器1，具有 在可利用致動器有針對性地形變的被驅(qū)動透鏡5的情況下的發(fā)射激光光束7。激光光源3 生成經(jīng)由偏折裝置11發(fā)射的激光光束7。作為該裝置不準(zhǔn)確的結(jié)果，例如，由于激光光源3 未對準(zhǔn)，出現(xiàn)激光光束的軸相對于發(fā)送單元14的光軸的平移偏差，S卩，所發(fā)射激光光束7的 軸8與發(fā)送單元14的光軸平行地移位，并且激光光束7經(jīng)由偏折裝置11以不希望的高度 偏移來發(fā)射(參照圖11a)。為了補償該裝置中的這種誤差，首先可以通過第二傳感器來檢測 該平移偏差(參見圖2)。接著，將激光光束的軸相對于發(fā)送單元14的光軸的檢測到的平移 偏差傳送至控制單元17。依靠通過對應(yīng)設(shè)置的控制單元17操縱可利用致動器有針對性地 形變的第一透鏡5,首先，將激光光束的軸8朝著8'取向，作為其結(jié)果，激光光束7沿發(fā)送單 元14的光軸的方向偏折。激光光束7沖擊可利用致動器有針對性地形變的另一透鏡5,并 且其按通過對應(yīng)設(shè)置的控制單元17操作的方式，接著將激光光束的軸8'朝著8''取向，作 為其結(jié)果，激光光束7針對發(fā)送單元14的光軸同軸地取向。如圖lib所例示，對激光光束 的軸相對于發(fā)送單元14的光軸的平移偏差的所得補償接著使得激光光束7能夠被正確地 發(fā)射，而不存在不希望的高度偏移。
[0098] 如果該偏移是永久性的，并且如果其在該裝置交貨之前被確定，例如，在最終質(zhì)量 控制期間，則可以確定該偏移的大小并且作為固定校準(zhǔn)值存儲在該裝置中。接著，可以根據(jù) 可利用致動器有針對性地形變的至少一個透鏡5的致動器的對應(yīng)驅(qū)動，在操作期間，通過 控制單元始終補償該偏移，從而可以消除經(jīng)由傳感器23(而且在需要時，該裝置中的傳感器 23的）的測量值反饋。
[0099] 圖12a和圖12b示出了根據(jù)本發(fā)明的旋轉(zhuǎn)激光器中的激光光束的靜態(tài)操縱的另一 示意性例示圖。圖12a例示了根據(jù)本發(fā)明的旋轉(zhuǎn)激光器1，具有在驅(qū)動可利用致動器有針對 性地形變的透鏡5之前的發(fā)射激光光束7。圖12b例示了根據(jù)本發(fā)明的旋轉(zhuǎn)激光器1，具有 在可利用致動器有針對性地形變的透鏡5的驅(qū)動致動器的情況下的發(fā)射激光光束7。激光 光源3生成經(jīng)由偏折裝置11 (通常為五棱鏡)發(fā)射的激光光束7,在此按示意性簡化方式例 示該偏折裝置。因為該偏折裝置總是將傳入激光光束偏折達(dá)90度，所以對于該五棱鏡或偏 折裝置傾斜的情況來說，即使入射光束傾斜地沖擊在偏折裝置或五棱鏡上，該激光光束也 以正確的角偏折，但具有高度偏移（圖lib)。如果五棱鏡的機械旋轉(zhuǎn)軸和光軸不對應(yīng)或者如 果包括五棱鏡的完整發(fā)送單元在外殼內(nèi)傾斜，則高度偏移同樣出現(xiàn)。如果傾斜度傳感器(傳 感器水準(zhǔn)儀、傾斜MEMS)和發(fā)送單元的機械軸未彼此固定地連接(無論如何，水準(zhǔn)儀的軸承 和懸架位于其間)，則這種傾斜不能通過自動調(diào)平裝配件來識別和補償，并且同樣導(dǎo)致取向 誤差。而且，激光準(zhǔn)直儀經(jīng)由機械連接部連接至偏折裝置。即使在交貨之前在校準(zhǔn)處理中 測量了水準(zhǔn)儀和該裝置，如果激光光束位于水平面中，并且所確定校準(zhǔn)值被用于不斷修正， 則盡管如此，該校準(zhǔn)值也可以以溫度主導(dǎo)方式并且按老化主導(dǎo)方式在操作期間改變。值的 這種變化同樣導(dǎo)致平面誤差(參照圖12a)。
[0100] 迄今已經(jīng)在維修期間通過昂貴的校準(zhǔn)處理/調(diào)節(jié)處理來修正該平面誤差。然而， 通過可利用致動器有針對性地形變的透鏡5并且通過對應(yīng)設(shè)置的控制單元17的對應(yīng)驅(qū)動， 可以現(xiàn)場在該裝置中直接且迅速修正該誤差。
[0101] 為了在裝置中補償這種誤差，通過示例的方式，可以通過可利用致動器有針對性 地形變的第一透鏡5的操縱而使激光光束的軸8朝著8'取向，而可以通過可利用致動器有 針對性地形變的第二透鏡5的操縱而使激光光束的軸8'朝著8"取向。由于偏折裝置11 的旋轉(zhuǎn)并且可能由于入射激光光束的循環(huán)的高度偏移，需要不斷重調(diào)節(jié)激光光束的軸的取 向，作為其結(jié)果，激光光束按陀螺式運動型發(fā)送至偏折裝置11，以使旋轉(zhuǎn)激光光束7通過偏 折裝置水平發(fā)射，如圖12b中所例示。因此，該平面誤差/高度偏移被高動態(tài)地并且與旋轉(zhuǎn) 偏折裝置同步地修正。
[0102] 與偏折裝置11同步的連續(xù)修正還可以被用于補償偏折裝置11的角誤差/錐形誤 差(錐形誤差修正)。
[0103] 圖13示出了根據(jù)本發(fā)明的、包括根據(jù)本發(fā)明的旋轉(zhuǎn)激光器1和激光接收器60的 激光系統(tǒng)100。通過激光光束7的旋轉(zhuǎn)發(fā)射，該旋轉(zhuǎn)激光器1生成激光平面42。激光接收 器60 (在此被例示為手持式激光接收器）具有用于檢測由旋轉(zhuǎn)激光器1發(fā)射的激光光束7 的激光光束檢測器64。旋轉(zhuǎn)激光器1具有數(shù)據(jù)通信接收器16,并且激光接收器60具有數(shù) 據(jù)通信發(fā)送器62,作為其結(jié)果，具體來說，可以在旋轉(zhuǎn)激光器1與激光接收器60之間進(jìn)行無 線數(shù)據(jù)通信。為了能夠根據(jù)希望的希望發(fā)散值來設(shè)置沖擊激光光束檢測器64的激光光束 點的發(fā)散性，激光接收器60具有連接至激光光束檢測器64的估計單元，該估計單元另外連 接至數(shù)據(jù)通信發(fā)送器62。激光光束檢測器64的估計單元被構(gòu)造成其可以基于由激光光束 7而在激光光束檢測器64上生成的接收信號來確定激光光束7的發(fā)散狀態(tài)，并且可以將所 述狀態(tài)傳送至數(shù)據(jù)通信發(fā)送器62。數(shù)據(jù)通信發(fā)送器62接著依次將該發(fā)散狀態(tài)傳送至旋轉(zhuǎn) 激光器1的數(shù)據(jù)通信接收器16。旋轉(zhuǎn)激光器1的數(shù)據(jù)通信接收器16耦接至可利用致動器 有針對性地形變的透鏡5的控制單元17。該控制單元7被構(gòu)造成其將希望的希望發(fā)散值與 所傳送的發(fā)散狀態(tài)進(jìn)行比較，并且通過驅(qū)動可利用致動器有針對性地形變的至少一個透鏡 5的致動器來將激光光束7的發(fā)散性調(diào)整為希望的希望發(fā)散值。該過程可以經(jīng)常重復(fù)直到 設(shè)置了希望發(fā)散值為止。該發(fā)散性由此可以保持在穩(wěn)定的希望值，或者通過自動重調(diào)節(jié)而 在任何時候調(diào)節(jié)至該希望值或者某一其它希望的希望值。
[0104] 在這種情況下，例如可以經(jīng)由耦接至控制單元17的輸入單元29或者通過遠(yuǎn)程控 制部(其在這種情況下還可以被集成在激光接收器60中）來輸入該希望值。來自外部操作 單元/遠(yuǎn)程控制部的數(shù)據(jù)傳遞例如可以經(jīng)由無線電或紅外信號傳送。該輸入可以通過機械 鍵、觸摸屏或者通過語音輸入來實現(xiàn)。
[0105] 如在附圖中描述的、根據(jù)本發(fā)明實現(xiàn)的激光光束操縱的示例性應(yīng)用不僅可以單獨 地而且可以彼此組合地實現(xiàn)。
[0106] 在上面給出的說明中，已經(jīng)例如單獨地或者彼此組合地示出和/或描述了不同細(xì) 節(jié)。然而，這不是表示所述細(xì)節(jié)僅可以按所示和/或所述形式彼此組合。本領(lǐng)域技術(shù)人員 已知的是，上面示出和/或描述的本發(fā)明的實施方式的細(xì)節(jié)可以怎樣方便地彼此組合，即 使所有組合因篇幅緣故而不能夠呈現(xiàn)于此。
【權(quán)利要求】
1. 一種旋轉(zhuǎn)激光器（1 )，該旋轉(zhuǎn)激光器（1)包括： ?激光光源（3)，該激光光源（3)用于生成激光光束（7); ?偏折裝置（11 )，該偏折裝置（11)可繞旋轉(zhuǎn)軸（9)旋轉(zhuǎn)并且用于所述激光光束（7)的 定向發(fā)射； ?發(fā)送單元（2)，該發(fā)送單元（2)從所述激光光源（3)延伸至所述偏折裝置（11 )，其中， 所述激光光源（3)是所述發(fā)送單元（2)的一部分；以及 ?光學(xué)系統(tǒng)（15)，該光學(xué)系統(tǒng)（15)包括用于操縱所述激光光束（7)的一個或多個透鏡， 其中，所述一個或多個透鏡中的至少一個透鏡是可利用致動器有針對性地形變的透鏡（5)， 其特征在于， 存在用于操縱可利用致動器有針對性地形變的所述至少一個透鏡（5)的控制單元 (17)，并且可利用致動器有針對性地形變的所述至少一個透鏡（5)具有至少三個致動器 (50&、5013、50(3、50(1、506、5(^、5(^、5011)，所述致動器可由所述控制單元（17)驅(qū)動并且按沿 著可利用致動器有針對性地形變的所述透鏡（5)的外周分布的方式設(shè)置，其中， 所述控制單元（17)被構(gòu)造成通過驅(qū)動所述至少三個致動器（50a、50b、50c、50d、50e、 50f、50g、50h)，可利用致動器有針對性地形變的所述至少一個透鏡（5)的光學(xué)折射特性可 變，使得可在所述激光光束（7)的取向和/或所述激光光束（7)的發(fā)散性上操縱所述激光光 束（7)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的旋轉(zhuǎn)激光器（1)，其特征在于， 所述光學(xué)系統(tǒng)（15)的一個或多個透鏡 ?設(shè)置在所述發(fā)送單元（2 )中在所述激光光源（3 )與所述偏折裝置（11)之間，和/或 ?以在所述偏折裝置（11)旋轉(zhuǎn)時與所述偏折裝置（11) 一起繞所述旋轉(zhuǎn)軸（9)相伴旋 轉(zhuǎn)的方式設(shè)置，和/或 ?設(shè)置在所述偏折裝置（11)的下游。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的旋轉(zhuǎn)激光器（1)， 其特征在于， 所述控制單元（17)被構(gòu)造成通過驅(qū)動所述至少三個致動器（50a、50b、50c、50d、50e、 50f、50g、50h)，可利用致動器有針對性地形變的所述至少一個透鏡（5)的光學(xué)折射特性在 至少兩個非重合方向（±51a、±51b、±51c、±51d)不同地變化，或者所述激光光束（7)可 沿所述透鏡的X方向和/或y方向取向。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1至3中的任一項所述的旋轉(zhuǎn)激光器（1)， 其特征在于， 所述控制單元（17)被構(gòu)造成通過驅(qū)動可利用致動器有針對性地形變的所述至少一個 透鏡（5)的所述至少三個致動器（50&、5013、50(3、50(1、506、5(^、5(^、5011)，可在所述透鏡的叉 方向和/或y方向有偏移地發(fā)射所述激光光束（7)。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1至4中的任一項所述的旋轉(zhuǎn)激光器（1)， 其特征在于， 所述控制單元（17)被構(gòu)造成通過驅(qū)動可利用致動器有針對性地形變的所述至少一個 透鏡（5)的所述至少三個致動器（50&、5013、50(3、50(1、506、5(^、5(^、5011)，所述激光光束（7) 的截面在所述截面的幾何形狀上可改變。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1至5中的任一項所述的旋轉(zhuǎn)激光器（1)， 其特征在于， 所述控制單元（17)被構(gòu)造成，使得通過驅(qū)動可利用致動器有針對性地形變的所述至少 一個透鏡（5 )的所述至少三個致動器（50a、50b、50c、50d、50e、50f、50g、50h )，可靜態(tài)地和/ 或動態(tài)地操縱所述激光光束（7 )。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1至6中的任一項所述的旋轉(zhuǎn)激光器（1)， 其特征在于， 存在第一傳感器（19)，該第一傳感器（19)用于檢測所述發(fā)送單兀（14)的光軸相對于 水平面（20)和/或堅直面（22)的角偏差，其中，所述第一傳感器（19)耦接至所述控制單元 (17)，并且可基于由所述第一傳感器（19)檢測到的所述角偏差來構(gòu)造所述控制單元（17)， 使得通過驅(qū)動可利用致動器有針對性地形變的所述至少一個透鏡（5)的所述至少三個致動 器（50&、5013、50(3、50(1、506、5(^、5(^、5011)，可補償因所述發(fā)送單元（14)的所述光軸的所述 角偏差造成的所述激光光束（7)的取向偏差。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1至7中的任一項所述的旋轉(zhuǎn)激光器（1)，其特征在于， 存在第二傳感器（23)，該第二傳感器（23)用于檢測所述激光光束的軸（8、8'）相對于 所述發(fā)送單元（14)的所述光軸的角偏差和/或平移偏差，其中，所述第二傳感器（23)耦接 至所述控制單元（17)，并且可基于由所述第二傳感器（23)檢測的所述角偏差和/或平移偏 差來配置所述控制單元（17)，使得通過驅(qū)動可利用致動器有針對性地形變的所述至少一個 透鏡（5)的所述至少三個致動器（50 &、5013、50(3、50(1、506、5(^、5(^、5011)，可補償所述激光 光束的軸（8、8'）相對于所述發(fā)送單元的所述光軸的所述角偏差和/或平移偏差。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1至8中的任一項所述的旋轉(zhuǎn)激光器（1)，其特征在于， 存在距離測量單元（25)，該距離測量單元（25)用于測量距物體上的所述激光光束（7) 反射的點（Pi、Ph、Ph、Pm、Ph)的距離，其中，所述距離測量單元（25)耦接至所述控制單 元（17)，并且可基于由所述距離測量單元（25)測量的所述距離（DJ來配置所述控制單元 (17)，使得通過驅(qū)動可利用致動器有針對性地形變的所述至少一個透鏡（5)的所述至少三 個致動器（50&、5013、50(3、50(1、5(^、5(^、5(^、5011)，可設(shè)置所述激光光束的距離相關(guān)發(fā)散性， 使得可獲得由所述激光光束在所述物體上生成的激光光束點的恒定希望直徑。
10. 根據(jù)權(quán)利要求1至9中的任一項所述的旋轉(zhuǎn)激光器（1)，其特征在于，可通過位于 所述旋轉(zhuǎn)激光器（1)上的輸入單元（29)和/或通過外部操作單元和/或語音輸入來配置 所述控制單元（17 )，具體來說，通過輸入用于所述激光光束（7 )的取向和/或所述平移偏移 量和/或所述激光光束（7)的截面的所述幾何形狀和/或由所述激光光束（7)生成的激光 平面的傾斜度和/或物體上由所述激光光束（7)沖擊的所述激光光束點的所述直徑的希望 值。
11. 一種包括旋轉(zhuǎn)激光器（1)和激光接收器的激光系統(tǒng)，其中，所述旋轉(zhuǎn)激光器（1)具 有數(shù)據(jù)通信接收器，并且所述激光接收器具有數(shù)據(jù)通信發(fā)送器和連接至所述數(shù)據(jù)通信發(fā)送 器的估計單元，并且包括連接至所述估計單元的激光光束檢測器， 其特征在于， ?所述旋轉(zhuǎn)激光器是根據(jù)權(quán)利要求1至10中的任一項所述的旋轉(zhuǎn)激光器（1)， ?所述激光接收器的所述估計單元被構(gòu)造成使得所述估計單元基于由所述旋轉(zhuǎn)激光器 (1)的所述激光光束在所述激光光束檢測器上生成的接收信號來確定所述激光光束的發(fā)散 狀態(tài)，并且通過所述數(shù)據(jù)通信發(fā)送器將所述發(fā)散狀態(tài)傳送至所述旋轉(zhuǎn)激光器（1)的所述數(shù) 據(jù)通信接收器， ?所述旋轉(zhuǎn)激光器（1)的所述數(shù)據(jù)通信接收器耦接至可利用致動器有針對性地形變的 所述透鏡（5 )的所述控制單元（17 )，并且按控制單元（17 )將希望發(fā)散值與所傳送的所述發(fā) 散狀態(tài)進(jìn)行比較的方式構(gòu)造所述控制單元（17)，通過驅(qū)動可利用致動器有針對性地形變的 所述至少一個透鏡（5)的所述至少三個致動器（50a、50b、50c、50d、50e、50f、50g、50h)df 所述激光光束（7)的所述發(fā)散性調(diào)整為所述希望發(fā)散值。
12. -種用于操縱可由根據(jù)權(quán)利要求1至10中的任一項所述的旋轉(zhuǎn)激光器（1)實現(xiàn)的 激光光束（7)的方法， 其特征在于， 按照以所述激光光束（7)的發(fā)散性和/或所述激光光束（7)的焦點來設(shè)置所述激光光 束（7)的方式，由控制單元（17)驅(qū)動按沿著可利用致動器有針對性地形變的至少一個透鏡 (5)的外周分布的方式設(shè)置的至少三個可驅(qū)動的致動器（50a、50b、50c、50d)來改變所述至 少一個透鏡（5)的光學(xué)折射特性，所述至少一個透鏡（5)具有所述至少三個可驅(qū)動的致動 器（50a、50b、50c、50d)。
13. -種用于操縱可通過根據(jù)權(quán)利要求1至10中的任一項所述的旋轉(zhuǎn)激光器（1)實現(xiàn) 的激光光束（7)的方法， 其特征在于， 按所述激光光束（7)在相對于所述X方向和/或y方向的取向方面來操縱所述激光光 束（7)和/或以X方向和/或y方向有偏移地來發(fā)射所述激光光束（7)的方式，通過控制單 元（17)驅(qū)動按沿著可利用致動器有針對性地形變的至少一個透鏡的外周分布的方式設(shè)置 的至少三個可驅(qū)動的致動器（50a、50b、50c、50d)來改變所述至少一個透鏡（5)的光學(xué)折射 特性，所述至少一個透鏡（5)具有所述至少三個可驅(qū)動的致動器（50a、50b、50c、50d)。
14. 根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法， 其特征在于， 該方法包括以下步驟： ?生成所述激光光束（7); ?在所述發(fā)送單元（2)中將所述激光光束（7)偏折到第二傳感器（23)的激光檢測器 (24)上，以檢測所述激光光束的軸（8、8'）相對于所述發(fā)送單元（14)的所述光軸的角偏差 和/或平移偏差； ?通過利用所述控制單元（17)，驅(qū)動可利用致動器有針對性地形變的所述至少一個透 鏡（5 )的所述至少三個致動器（50a、50b、50c、50d、50e、50f、50g、50h )來補償所述角偏差和 /或所述平移偏差，作為其結(jié)果，所述激光光束（7)相對于所述發(fā)送單元（14)的所述光軸同 軸地取向；以及 ?發(fā)射所述激光光束（7)。
15. 根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法， 其特征在于， 該方法包括以下步驟： ?生成所述激光光束（7); ?發(fā)射所述激光光束（7); ?檢測所述發(fā)送單元（14)的所述光軸相對于水平軸（20)和/或堅直軸（22)的角偏差； 以及 ?通過所述控制單元（17)，驅(qū)動可利用致動器有針對性地形變的所述至少一個透鏡 (5)的所述至少三個致動器（50&、5013、50(3、50(1、506、5(^、5(^、5011)來補償所述角偏差，作為 其結(jié)果，所述激光光束（7 )被水平或堅直取向。
16. 根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法， 其特征在于， 該方法包括以下步驟： ?輸入要由所述激光光束（7)生成的激光平面的希望傾斜度值； ?生成所述激光光束（7); ?按所述激光光束（7)采取與所述發(fā)送單元（14)的所述光軸有關(guān)的限定角的方式，通 過所述控制單元（17)，驅(qū)動可利用致動器有針對性地形變的所述至少一個透鏡（5)的所述 至少三個致動器（50&、5013、50(3、50(1、506、5(^、5(^、5011)，使得生成具有與所輸入的所述希 望傾斜度值相對應(yīng)的傾斜度的激光平面。
17. 根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法， 其特征在于， 該方法包括以下步驟： ?輸入由物體上的所述激光光束（7)生成的反射所述激光光束（7)的激光光束點的希 望直徑； ?生成所述激光光束（7); ?發(fā)射所述激光光束（7); ?通過距離測量單元（25)，檢測從所述物體反射的所述激光光束并且確定距所述物體 的所述距離（Di); ?通過所述控制單元（17)，通過操縱可利用致動器有針對性地形變的所述至少一個透 鏡（5)來設(shè)置所述激光光束（7)的距離相關(guān)發(fā)散性， ?其中，針對空間中移動的激光光束，不斷地重調(diào)節(jié)所述距離相關(guān)發(fā)散性調(diào)整。
18. 根據(jù)權(quán)利要求12或13所述的方法， 其特征在于， 彼此組合地實施根據(jù)權(quán)利要求14和/或15和/或16和/或17所述的方法。
19. 一種包括存儲在機器可讀載體上的程序代碼或由電磁波實現(xiàn)的計算機數(shù)據(jù)信號的 計算機程序產(chǎn)品，該計算機程序產(chǎn)品用于實現(xiàn)根據(jù)權(quán)利要求12至18中的任一項所述的方 法，具體來說，在根據(jù)權(quán)利要求1至10中的任一項所述的旋轉(zhuǎn)激光器的控制單元（17)中執(zhí) 行。
【文檔編號】G02B26/00GK104101999SQ201410144111
【公開日】2014年10月15日 申請日期:2014年4月11日 優(yōu)先權(quán)日:2013年4月12日
【發(fā)明者】C·L·E·迪穆蘭 申請人:赫克斯岡技術(shù)中心