[发明专利]自动调平式的激光标线仪

说明书

技术领域

本发明涉及一种自动调平式的激光标线仪(selbstnivellierendes Linien-)，用于产生至少一个可投射的激光线。通过这样的仪器，可以借助一路被扩展的激光束撑开至少一个优选水平的或竖直的平面，并将一条优选水平的或竖直的激光线例如投射到壁面或物体上。该可投射的线此后被称为激光标线仪的激光线或投射的激光线，尽管该仪器不产生所述标线本身，而是只通过将所述被扩展的激光束投射到例如墙壁或者物体上来产生。

这种激光标线仪尤其可在工业、手工业和家庭作坊领域中例如用于校准、标记、测量和定向的目的。

从现有技术中公开了不同的激光标线仪，借此能投射水平的和/或竖直的激光线。此时，或是激光束通过透镜元件在平面内被扩展，由此可分别产生一种具有大约60°至120°的可利用的角度范围的激光线。

可选择的是，也可以在市场上得到回转式激光仪，其中，激光束通过快速转动的转向件被转过90°，并且因此通过伴随转动的转动件而转动的激光束，产生一道连续激光线的光学幻影。

但是，上述来自现有技术的激光标线仪的缺点是，激光器功率分布在大的角度范围中，并且因此激光线的亮度和可见度尤其在较亮的环境光和/或投射距离较远时是不令人满意的。不允许使用较强的激光源，一般尤其是出于安全考虑(避免伤害人眼)，因为用于这种仪器的激光器功率按照欧洲标准EN 60825-1一般被限制到2或2M激光器等级，并且因此限制到≤1mW的功率。为了解决利用裸眼观察激光线的能见度经常不足的问题，尤其提出使用激光护目镜、反射镜或光学放大器或电子检测器，但这通常阻碍了这种仪器的简单合理应用。

本发明的任务

本发明的任务是：克服现有技术的缺点，尤其是提供一种自动调平式的激光标线仪，其激光线具有更好的可见度，特别是用裸眼。

本发明的公开内容

该任务通过权利要求1的自动调平式的激光标线仪来完成。在从属权利要求中给出了优选的实施方式。

根据本发明，提出一种自动调平式的激光标线仪，它具有至少一路激光束和用于在至少一个平面内扩展该激光束的机构，其中该激光束可通过微光学元件在第一平面内扩展。

微光学元件是这样的元件，它尤其是包括衍射光学元件(DOE)和/或微折射光学元件(ROE)，其中后者术语还将如下定义。

因此，微光学元件可以是衍射光学元件(DOE)或微折射光学元件(ROE)，或者具有这样的元件。“微”表示是微观结构，它匹配于(激光)光的波长。

通过衍射光学元件，激光束可以按照就强度图形和强度分布而言可精确掌控且尽量可自由限定的方式来操纵，这无法用常见的非干涉光学元件做到。在设有DOE的情况下，在镜座上设置(或形成)有微观结构，在这里，优选使微观结构的尺寸和/或间距匹配于激光波长。不同的光学路程长度导致分光束的不同光学路程长短，就是说导致相位调制，由此出现干涉图样。在设有微折射光学元件(ROE)的情况下，同样将微观结构安置到镜座上，在这里，因折射而出现光束变化。结果是，可以利用ROE实现基本上与利用DOE时相似的光束扩展/-变化。微光学元件因此以下也被统称为干涉光学元件。

使用衍射光学元件(DOE)或微折射光学元件(ROE)表现出成本特别低廉、节省空间和便于安装的特点。

术语“非干涉光学元件”是由像例如玻璃或透明塑料这样的光学材料构成的常见光学元件，并且意味着高表面质量。高表面质量表示光滑的例如抛光的表面。非干涉光学元件表示这样的透镜(例如也是柱形透镜)，其中实现了光学效应，例如利用光束折射的光束扩展或光束转向。

本发明的一种优点是激光线的更好的可发现性和可识别性，尤其是在较远投射距离、较高环境亮度或故障光入射和/或在光学上不一致的、结构化的或强烈吸收(暗)的背景下，其做法是使连续的激光线与由干涉光学元件不连续扩展的激光束相叠加，其成系列的激光点具有比由非干涉光学元件连续扩展的激光束更高的亮度。这种作用如此进一步提高：最终的叠加激光线的亮度对比和周期性强度图案因同时对比现象、侧向的抑制和人类视觉的较高光学中心的图案识别能力而有助于获得更好的激光线识别能力—尤其在基于光学上不一致的或结构化的背景下—其甚至与连续的激光线相比能获得相应更高的亮度。本发明的进一步附加应用在于，可通过干涉光学元件在激光线内产生一系列的等距标注点，它们在某些应用场合中可用作距离尺度(例如对于孔或固定机构)。本发明的另一个优点在于，可通过所述干涉光学元件呈十字形地分裂一路激光束，并且因此同时两个相互垂直的平面可被标记。