專利名稱：在邊界上形成標記的設(shè)備和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種設(shè)備，用于在房間的至少一個邊界例如地板面上形成線形光學標記，該設(shè)備包括一個沿光軸發(fā)出光束例如激光束的光源，以及一個前接光源的并被光軸穿過的而且既反射又折射光束的透鏡，該透鏡為直角平行六面體形狀(quaderfrmig)，其前側(cè)面和后側(cè)面作為橫側(cè)面，它們橫向于光軸進行延伸。此外本發(fā)明涉及一種形成線形光學標記的方法，用于通過把從光源發(fā)出的光束例如激光束展開，至少部分地將其向一個光學透鏡或其內(nèi)反射和折射，在至少一個邊界上例如房間的地板面上形成線形光學標記，在這種情況下，對光束進行反射和折射使得在光源前和光源后都形成光學標記，背景技術(shù)從DE-A-102 17 108公知一種在建筑業(yè)中使用的激光束設(shè)備。為不中斷產(chǎn)生一個在廣角范圍內(nèi)延伸的線，建議使一個通過準直透鏡的激光束照射一個棒透鏡，其在光源側(cè)具有一個半透明的平面，以便在光源的方向上反射一個線形光束。沒有被反射的光然后通過棒透鏡的一個完全透明的偏離光源的平面并被折射，以便在與第一方向相反的第二方向上產(chǎn)生一個線形光束。
為在一個平面上形成可見光的線，該平面直接在容納該光源的外殼前開始，根據(jù)US-B-6 502 319設(shè)置多個柱狀透鏡或者鏡子，借助它們把從光源發(fā)出的光束在需要的范圍內(nèi)展開。
根據(jù)DE-U-203 04 117和DE-U-203 04 114的光束水平儀在由之產(chǎn)生線形光束的光源前具有行透鏡，其由不同焦距的部分組成。
為在一個光學標記設(shè)備下面在工件上產(chǎn)生兩個以直角相交的線，根據(jù)DE-C-199 53 114建議兩個并排設(shè)置的投影設(shè)備，它們各包括一個光源和一個在其發(fā)射路徑上設(shè)置的光學系統(tǒng)。
為把一個光束展開，根據(jù)US-A-3 984 154設(shè)置一個透鏡，其具有中空的圓柱部分的形式，在它的一個邊緣面上照射一個經(jīng)過準直的激光束。為使該光在足夠大的范圍內(nèi)向外反射，透鏡的內(nèi)表面具有一個反射層。
為產(chǎn)生線形標記，根據(jù)JP-A-2004094123使用一個棒透鏡，它的外表面以分段方式具有一個反射層，使得照射在其上的光可被直接反射。在不設(shè)置相應反射層的區(qū)域內(nèi)，光可以通過該透鏡。
從US-B-6 935 034中公知在開始所提類型的設(shè)備。為把激光束展開使用的透鏡具有直角平行六面體的幾何形狀，帶有偏離光源經(jīng)過滾圓的棱，以便能夠把通過透鏡的光希望地展開。
為在一個對象上產(chǎn)生光學標記，EP-A-1 054 286建議兩個在光束的發(fā)射路徑中設(shè)置的偏轉(zhuǎn)設(shè)備，其可偏轉(zhuǎn)支撐。
為形成和引導一個或者多個固體激光器的發(fā)射場，根據(jù)DE-A-195 14 626使用反射元件，通過它入光束向一個方向偏轉(zhuǎn)或者折射。
根據(jù)EP-B-0 767 393的例如用于發(fā)動機驅(qū)動車輛或者建筑物的照明系統(tǒng)包括一個透明的板，在側(cè)面上帶有凹陷和凸起，它們橫向于該照明系統(tǒng)光束的入射方向進行延伸。通過透明板的結(jié)構(gòu)實現(xiàn)，被反射和折射的光束僅從該板入射偏離光源的側(cè)面。
為例如在地板面上產(chǎn)生交叉的線，根據(jù)DE-U-20 2004 007 476前接槽形透鏡光源。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的技術(shù)問題在于對開篇所提類型的設(shè)備或者方法進行擴展，使得利用結(jié)構(gòu)簡單的措施來實現(xiàn)把從光源產(chǎn)生的光例如激光束展開和反射使得在所需要的范圍內(nèi)能夠在前面緊接光源的區(qū)域產(chǎn)生光學標記，其特別在一個地板面上產(chǎn)生，以便例如簡化對準要鋪設(shè)的瓷磚、地板或者其他地板層。
在設(shè)備方面該技術(shù)問題基本上如下解決在至少一個橫側(cè)面上設(shè)置一個槽形凹陷和在至少一個橫側(cè)面上設(shè)置一個凸起，選擇它們的幾何形狀與尺寸并進行布置使得照射在凸起和橫側(cè)面之間的過渡區(qū)上的光束可被完全反射并且被完全反射的光束和照射在凹陷上的光束可被展開，其中光學標記對透鏡的兩個橫側(cè)面延伸。其中特別建議在偏離透鏡延伸的后側(cè)面上設(shè)置凸起。在透鏡側(cè)延伸的前側(cè)面上應該有凹陷。此外凸起應該在整個橫側(cè)面例如后側(cè)面上存在。
最好，透鏡由一個第一部分和一個第二部分組成，其中凸起延伸在該第一部分和第二部分之間的過渡區(qū)內(nèi)，第一部分在光軸延伸的一個橫截面內(nèi)具有梯形的幾何形狀，在第二部分內(nèi)設(shè)置槽形凹陷。
為把從凸起完全反射的光束在所希望范圍內(nèi)沿前側(cè)面的方向進行反射，還建議在具有凸起的橫側(cè)面(后側(cè)面)上設(shè)置另一個凹陷，從凹陷的凸起側(cè)延伸的界面，光在相對的橫側(cè)面即前側(cè)面的方向上進行反射。
從此無關(guān)地，從該凹陷出發(fā)的第二部分具有梯形的幾何形狀，帶有凹形延伸的自由外基面，其特別是透鏡的下外表面。
此外建議，第一部分的外自由基面優(yōu)選作為透鏡的上外表面形成平面，在透鏡的作用位置平行或者大體平行于水平線延伸。
另外可選擇的方案存在以下可能第一部分的外自由基面優(yōu)選作為透鏡的上外表面由多個平面延伸的平面組成，其中至少一個在透鏡的作用位置水平或者基本水平延伸。
從此無關(guān)地，前側(cè)面在第一部分的區(qū)域內(nèi)相對于光軸傾斜地延伸，入射的光束發(fā)生折射使得沿后側(cè)面方向如愿展開。
此外建議，透鏡對光源進行對準使得光軸在第一部分上以角度α≠90°入射。特別光軸對于水平線以角度β延伸，其中，角度β特別為1°≤β≤3°。其中光軸與前側(cè)面關(guān)于其從透鏡的上外表面出發(fā)的區(qū)域形成一個鈍角。
透鏡具有寬度B、長度L和厚度T，其中特別2B≤L≤3B和/或2T≤L≤4T和/或1T≤B≤2T。
凸起應該在橫側(cè)面的中間區(qū)域內(nèi)延伸，特別是橫截面具有等邊三角形的幾何形狀，其橫側(cè)面的整個寬度上延展。其中平行于或者基本平行于上或者下外表面，亦即透鏡的底面或者頂面。
具有凸起的橫側(cè)面優(yōu)選包括一個在透鏡的作用位置相對于垂線形成角度δ的第一區(qū)和一個在該透鏡的作用位置相對于垂線形成角度γ的第二區(qū)，其中δ＜γ，然后凸起以第一區(qū)為出發(fā)點，并且第二區(qū)通過一個傾斜延伸的臺階過渡到第一區(qū)。
此外本發(fā)明建議，把處于設(shè)備作用位置的透鏡與所述透鏡的使光束沿光源方向反射回或者展開的第一凹陷設(shè)置在與邊界相距A的位置，其中20mm≤A≤100mm，尤其是30mm≤A≤70mm。
開篇所提類型的方法的特征在于，使用帶有前側(cè)面和后側(cè)面作為橫側(cè)面的直角平行六面體的透鏡，這些橫側(cè)面橫著照射透鏡的光束的光軸延伸，其中，在至少一個橫側(cè)面上設(shè)置一個槽形凹陷和在至少一個橫側(cè)面上設(shè)置一個凸起，它們選擇它們的幾何形狀和尺寸并布置成使得照射在凸起與橫側(cè)面之間的過渡區(qū)上的光束被完全反射而且被完全反射的和照射在凹陷上的光束被展開。其中尤其建議光束被形成于偏離透鏡延伸的后側(cè)面上的凸起在該后側(cè)面第一部分與該凸起之間的過渡區(qū)域中完全反射；這樣被完全反射的光束在該凸起與后側(cè)面的第二部分之間的過渡區(qū)域中被完全反射和被展開；并且一部分被展開的光束在設(shè)置于透鏡側(cè)延伸的前側(cè)面內(nèi)的槽形凹陷處被進一步展開。
凸起和透鏡的相鄰區(qū)域幾何上彼此配合使得在該凸起與相鄰后側(cè)面之間的第一過渡區(qū)上的光束在該凸起與相鄰后側(cè)面之間的第二過渡區(qū)中完全被反射，并從該第二過渡區(qū)沿前側(cè)面方向完全被反射。其中使光束與透鏡對準使得一部分光束兩次在凹陷上被反射，更確切說每次在凸起與橫側(cè)面相鄰區(qū)域之間的過渡區(qū)內(nèi)被反射。第二次完全反射的光束部分然后沿凹陷方向反射并通過所述凹陷展開。
此外建議，被突起沿前測面的方向反射的光束既沿光源方向展開也由前側(cè)面沿后側(cè)面方向反射并展開。
通過本發(fā)明的教導利用結(jié)構(gòu)簡單的措施使得可以把線形或者截面為橢圓形的光束通過透鏡按照如下方式折射、反射和展開使得光的反射不僅沿從光源發(fā)出光束的方向而且也向光源返回方向進行，使得在光源的前面和至少在下面優(yōu)選也在后面可形成一個光學標記。其中至少在光源的垂直投影的區(qū)域內(nèi)沿設(shè)備所在面的方向存在標記。


本發(fā)明的另其它細節(jié)、優(yōu)點和特征不僅從權(quán)利要求、從其得出的特征(單獨和/或組合)、而且也從下面對于一個從附圖了解的優(yōu)選實施例的說明中產(chǎn)生。
圖1表示用于在邊界平面上形成標記的設(shè)備的原理圖。
圖2表示一個透鏡的側(cè)視圖。
圖3表示圖2的透鏡的后視圖。
圖4用通過透鏡折射的、反射的和展開的發(fā)射的原理圖表示圖2的透鏡。
圖5表示為在邊界上形成標記的發(fā)射路徑的原理圖。
具體實施例方式
為了尤其在建筑區(qū)域內(nèi)在房間的地板面10上劃線，以便對準要設(shè)置的瓷磚、地板板或者類似的地板層，使用一種設(shè)備，它的重要的組件原理上從圖1得知。該設(shè)備包括一個像激光二極管的光源12，帶有前接的光學系統(tǒng)，以便能夠在透鏡14上照射一個優(yōu)選截面為橢圓的光束，其光軸16相對于水平線18傾斜地延伸。傾斜角優(yōu)選為大約2°，但不由此形成對本發(fā)明的教導的限制。
激光束，即光軸16以與地板面10相距A的距離照射透鏡14，該距離優(yōu)選在50mm的區(qū)域內(nèi)。選取透鏡14的幾何形狀和尺寸并且對準激光束，即對準光軸16，使得按照圖4和5的表示，既在透鏡14前也在透鏡14后并且從而還有激光光源12在地板10上形成一條線。為此透鏡14是長度為L、寬度為B、厚度為T的直角平行六面體。例如其尺寸為12mm≤L≤14mm、4mm≤B≤6mm和3mm≤T≤3.5mm。
透鏡14相對于光源12具有一個前側(cè)面20和一個后側(cè)面22。此外透鏡14通過一個位于后側(cè)面上截面是三角形的凸起24被分成上面的第一部分26和下面的第二部分28。凸起24跨越透鏡14的整個寬度B并且平行于上或者下邊界平面(頂面30，底面32)延伸，把透鏡14按其高度大體分為相等的兩部分，亦即部分24、26大體等長。后側(cè)面22此外具有兩個平面延伸的區(qū)域34、36，它們通過一個臺階38彼此轉(zhuǎn)變。上部區(qū)域26在透鏡14的作用位置對于垂直方向具有角度δ，下部區(qū)域28具有角度Y，其中δ＜γ。
在臺階38的區(qū)域內(nèi)在前側(cè)面20上延伸一個凹陷40，其具有槽形的幾何形狀，并且平行于凸起24或者上和下界面30、32。
激光束，其優(yōu)選具有橢圓截面，其中長軸例如可以為3mm到5mm，短軸為1mm到1.5mm，小于長軸，落在透鏡14的前側(cè)面20上，確切說落在上面第一部分26上。優(yōu)選地光軸16對于照射面42形成角度α，α≠90o。其中光軸16應對于平面40、確切說其對于頂面30延伸的區(qū)域形成一個鈍角。
此外從圖2可知，上邊界面即透鏡14的頂面30由平面形成的兩部分(44，46)組成。與此相對，下邊界面即底面32具有一個凹的曲線。
通過透鏡14的幾何形狀尺寸、其結(jié)構(gòu)和在作用位置對于光軸16的方向，產(chǎn)生入光束相應于圖4和5的折射、反射和展開。在地板10上形成的線在透鏡14前延伸到10m。光學標記在光源12的方向上延伸的部分具有延伸到光源12后面的長度，如從圖5的原理圖可知。
圖4給出通過透鏡14折射、反射和展開的光束的光束曲線。其中無論是凸起24還是在前側(cè)面20上延伸的凹陷40主要為在地板面10上形成標記。于是光束在凸起24與后側(cè)面22的相鄰區(qū)域之間的各過渡區(qū)域被完全反射(點48，50)，以便在凹陷40方向上反射，其中光束進一步被展開。光束還從臺階38的內(nèi)表面向光源12的方向或者在其下的區(qū)域返回反射。
一部分在區(qū)域50內(nèi)完全反射的光束在前側(cè)面20上在凹陷40下面被完全反射，并通過透鏡14的底面32被折射，使得保證光束被希望展開從而在地板面10上形成線。
為了形成標記以下各項也是重要的帶有在頂面30的方向上其距離彼此縮小的橫側(cè)界面亦即是一個楔子的準邊界的前側(cè)面和后側(cè)面20、22的透鏡14的第一或者上面部分26、后側(cè)面26上把透鏡14分為上面和下面部分36和28的凸起24以及在前側(cè)面20內(nèi)在下面部分28內(nèi)延伸的凹陷40。
權(quán)利要求
1.用于在房間的至少一個如地板表面的邊界(10)上形成線形光學標記的設(shè)備，該設(shè)備包括一個沿光軸(16)發(fā)出光束的例如激光束的光源(12)，以及一個前接光源并被光軸穿過而且既反射又折射光束的透鏡(14)，該透鏡為直角平行六面體形狀，其前側(cè)面和后側(cè)面(20，22)作為橫側(cè)面，它們橫向于光軸進行延伸，其特征在于，在至少一個橫側(cè)面(20)上設(shè)置一個槽形凹陷(40)并且在至少一個橫側(cè)面(22)上設(shè)置一個凸起(24)，選擇它們的幾何形狀和尺寸并布置成使得照射在凸起與橫側(cè)面之間過渡區(qū)上的光束被完全反射，并且被完全反射的光束和照射在凹陷上的光束被展開，其中所述光學標記相對于透鏡的兩個橫側(cè)面進行延伸。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的設(shè)備，其特征在于，在偏離透鏡延伸的后側(cè)面(22)上設(shè)置凸起(24)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的設(shè)備，其特征在于，在透鏡側(cè)延伸的前側(cè)面(20)上設(shè)置凹陷(40)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1的設(shè)備，其特征在于，透鏡(14)由一個第一和一個第二部分(26，28)組成，凸起(24)延伸在該第一部分與第二部分之間的過渡區(qū)內(nèi)，第一部分(26)在光軸(16)穿過透鏡(14)的橫截面內(nèi)具有梯形的幾何形狀，并且在第二部分(28)內(nèi)設(shè)置槽形凹陷(40)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4的設(shè)備，其特征在于，在位于所述凹陷(40)相對一側(cè)的橫側(cè)面(22)上設(shè)置另一個凹陷，以該凹陷為出發(fā)點，第二部分(28)具有梯形的幾何形狀，帶有凹形延伸的自由外基面(32)，尤其作為透鏡(14)的下外表面。
6.根據(jù)權(quán)利要求4的設(shè)備，其特征在于，第一部分(26)的外自由基面(30)優(yōu)選作為透鏡(14)的上外表面而形成平面，特別是在透鏡的作用位置平行或者大體平行于水平線(18)地延伸。
7.根據(jù)權(quán)利要求4的設(shè)備，其特征在于，第一部分(26)的外自由基面(30)優(yōu)選作為透鏡(14)的上外表面由多個平面延伸的面(44，46)組成，其中至少一個在透鏡的作用位置水平或者基本水平地延伸。
8.根據(jù)權(quán)利要求1的設(shè)備，其特征在于，所述前側(cè)面(20)在第一部分(26)的區(qū)域內(nèi)相對于光軸(16)傾斜地延伸。
9.根據(jù)權(quán)利要求4的設(shè)備，其特征在于，把所述透鏡(14)與光源(12)對準使得光軸(16)在第一部分(26)上以角度α≠90°入射。
10.根據(jù)權(quán)利要求9的設(shè)備，其特征在于，所述光軸(16)相對于水平線(18)以角度β延伸，其中角度β特別為1°≤β≤3°。
11.根據(jù)權(quán)利要求1的設(shè)備，其特征在于，光軸(16)與前側(cè)面(20)關(guān)于其從透鏡(14)的上外表面(30)出發(fā)的區(qū)域(34)形成一個鈍角。
12.根據(jù)權(quán)利要求1的設(shè)備，其特征在于，所述透鏡(14)具有寬度B、長度L和厚度T，其中尤其是2B≤L≤3B和/或2T≤L≤4T和/或1T≤B≤2T。
13.根據(jù)權(quán)利要求1的設(shè)備，其特征在于，所述凸起(24)在橫側(cè)面(22)的中間區(qū)域延伸。
14.根據(jù)權(quán)利要求1或者14的設(shè)備，其特征在于，所述凸起(24)的橫截面具有等邊三角形的幾何形狀，其在橫側(cè)面(22)的整個寬度上伸展。
15.根據(jù)權(quán)利要求1的設(shè)備，其特征在于，擁有凸起(24)的橫側(cè)面(22)包括一個在透鏡(14)的作用位置相對于垂線形成角度δ的第一區(qū)(34)和一個在該透鏡的作用位置相對于垂線形成角度γ的第二區(qū)(36)，其中δ＜γ，凸起以第一區(qū)為出發(fā)點，并且第二區(qū)通過一個傾斜延伸的臺階(38)過渡到該第一區(qū)。
16.根據(jù)權(quán)利要求1的設(shè)備，其特征在于，把透鏡(14)與該透鏡(14)的使光束沿光源(12)方向反射回或者展開的第一凹陷(40)設(shè)置在與邊界相距A的位置，其中20mm≤A≤100mm，特別是30mm≤A≤70mm。
17.方法，用于通過把從光源(12)發(fā)出的光束例如激光束展開，至少部分地將其向一個光學透鏡(14)或在該光學透鏡(14)內(nèi)反射和折射，在至少一個邊界(10)上例如房間的地板面上形成線形光學標記，其中，光束被反射和折射使得在光源的前和后都形成光學標記，其特征在于，使用帶有前側(cè)面和后側(cè)面作為橫側(cè)面(20，22)的直角平行六面體的透鏡(14)，這些橫側(cè)面橫向于照射透鏡的光束的光軸(16)地延伸，其中，在至少一個橫側(cè)面上設(shè)置一個槽形凹陷(40)并在至少一個橫側(cè)面上設(shè)置一個凸起(24)，選擇它們的幾何形狀和尺寸并按照以下方式進行布置使得照射在凸起與橫側(cè)面之間過渡區(qū)上的光束被完全反射并且被完全反射的和照射在凹陷上的光束被展開。
18.根據(jù)權(quán)利要求17的方法，其特征在于，光束被在偏離透鏡延伸的后側(cè)面(22)上形成的凸起(24)完全反射在后側(cè)面的第一部分(26)與該凸起之間的過渡區(qū)域中，被完全反射的光束在凸起與后側(cè)面的第二部分(26)之間的過渡區(qū)域被完全反射和被展開，并且一部分被展開的光束在延伸于透鏡側(cè)的前側(cè)面(20)內(nèi)設(shè)置的槽形凹陷(40)中被進一步展開。
19.根據(jù)權(quán)利要求17或者18的方法，其特征在于，所述凸起(24)和透鏡(14)的相鄰區(qū)域在幾何上彼此配合使得在凸起與相鄰的后側(cè)面(22)之間的第一過渡區(qū)上光束完全被反射在凸起與相鄰的后側(cè)面之間的第二過渡區(qū)中，并從該第二過渡區(qū)沿前側(cè)面方向被完全反射。
20.根據(jù)權(quán)利要求19的方法，其特征在于，第二次被完全反射的光束或者至少所述光束的一部分沿凹陷(40)方向被反射并通過凹陷(40)展開。
21.根據(jù)權(quán)利要求17的方法，其特征在于，從突起(24)沿前側(cè)面(20)方向被反射的光束既沿光源(12)方向被展開也從前側(cè)面沿后側(cè)面(22)方向被反射并展開。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種設(shè)備，用于例如在地板面上形成線形光學標記，包括一個沿光軸(16)發(fā)出激光束的光源(12)，以及一個前接的并被光軸穿過的而且既反射又折射光束的透鏡(14)，該透鏡為直角平行六面體形狀。為用結(jié)構(gòu)化的簡單的措施實現(xiàn)把從光源產(chǎn)生的光展開和反射，建議在前側(cè)面(20)上設(shè)置一個槽形凹陷(40)和在后側(cè)面(22)上設(shè)置一個凸起(24)，選擇它們的幾何形狀和尺寸并設(shè)置成使得光束可被完全反射和被完全反射的入射到凹陷上的光束可被展開，其中光學標記對透鏡的兩個橫側(cè)面延伸。
文檔編號G01C15/02GK101078625SQ200710137988
公開日2007年11月28日 申請日期2007年5月8日 優(yōu)先權(quán)日2006年5月5日
發(fā)明者G·卡拉比斯, D·布薩姆 申請人:施塔比拉測量工具古斯塔夫烏爾里希公司