具有锥形镜的光学组件的制作方法

本发明涉及一种根据权利要求1的前序部分的具有锥形镜的光学组件。

背景技术：

us2012/0275043公开了一种已知的光学组件，其包括锥形镜、准直透镜、光学器件载体和连接装置，所述光学器件载体具有第一载体元件和第二载体元件，准直透镜固定在所述第一载体元件上，锥形镜固定在所述第二载体元件上，所述连接装置使第一和第二载体元件彼此连接。光学组件在激光光束的光束路径上布置在激光光束源的后面。激光光束源产生发散的激光光束，所述激光光束射到准直透镜上并且作为准直的激光光束离开准直透镜。锥形镜具有反射的侧面，所述侧面使准直的激光光束转向并且转变成环形光束，所述环形光束在传播平面中垂直于锥形镜的锥体轴线地传播。

使第一和第二载体元件彼此连接的连接装置包括三个或者多个薄壁的连接元件，所述连接元件使载体元件彼此连接。在此，薄壁的连接元件平行于锥形镜的锥体轴线布置并且这些线(“延长线”)在锥体轴线上相交。薄壁的连接元件的竖直的取向具有缺点：环形光束在连接元件的区域中完全地被中断并且在环形光束投影到基底上时在环形光束中出现中断。中断的宽度随着到锥形镜的间距的增大而增大。

技术实现要素：

本发明的任务在于，如下进一步地改进具有锥形镜的光学组件：避免在投影到基底上时在环形光束中的中断。

该任务在开始提到的光学组件中根据本发明地通过独立权利要求的特征解决。有利的改进方案在从属权利要求中给出。

根据本发明设置为，至少一个连接元件相对于锥形镜的锥体轴线歪斜地布置。当两个直线既不相交也不彼此平行地布置时，它们称为歪斜的。

连接元件相对于锥形镜的锥体轴线歪斜的布置具有优点：环形光束在连接元件上的部分和环形光束在连接元件下的部分能够传播，仅仅环形光束的直接射到连接元件上的部分被遮住。环形光束的被遮住的部分可以导致，环形光束的亮度在该角度区域中被减小，其中，该减小对于使用者而言几乎不被察觉到。环形光束的亮度减小的角度区域的宽度可以通过连接元件的倾斜角度调节；连接元件布置得越倾斜，具有减小的亮度的角度区域越宽。

在一个改进方案中，连接装置具有数量2n(n≥1)的连接元件，其中，n个连接元件构造成向下的连接元件并且n个连接元件构造成上升的连接元件并且向下的和上升的连接元件在锥形镜的周向方向上交替地一个接一个地布置。通过连接元件反方向布置，改进载体元件之间的连接的稳定性。

优选地，第一载体元件、第二载体元件和连接装置一件式地构造。光学器件载体和连接装置的一件式的构造具有优点，载体元件的校准在制造一件式的光学器件载体时已经完成。

特别优选地，第一载体元件、第二载体元件和连接装置构造成一件式的压铸件。作为压铸件的构造具有优点：对于连接元件也能够实现较复杂的形状。

优选地，连接元件螺旋形地构造。通过连接元件的螺旋形的构造，环形光束的被连接元件遮住的部分可以相对于平的连接元件进一步地被减小。通过连接元件的倾斜位置，连接元件被环形光束的不同的部分射上。连接元件的螺旋形的构造导致，环形光束的从锥形镜的反射的侧面出发径向传播的每个部分垂直地射到连接元件上并且环形光束的被遮住的部分被减小到最小程度。

在一个优选的实施形式中，至少一个连接元件相对于锥体轴线以5°和45°之间的倾斜角倾斜。通过连接元件相对于锥体轴线的倾斜角，角度范围的宽度可以被调节，环形光束的亮度在所述角度范围内被减小。连接元件越倾斜地布置，具有减小的亮度的角度范围越宽。

优选地，至少一个连接元件在传播平面中具有相对于锥体轴线的5mm和20mm之间的间距。相对于锥体轴线的5mm和20mm之间的间距允许光学组件的紧凑的构造。

连接装置在一个优选的实施形式中具有数量为至少3个的连接元件，其中，连接元件的壁厚在0.1mm和0.7mm之间。为了保证连接装置的足够的稳定性，可以使用如下的连接元件，所述连接元件必须相当厚地构造。替换地，具有0.1mm和0.7mm之间的壁厚的薄壁的多个连接元件提供足够的稳定性。

附图说明

下面根据附图说明本发明的实施例。这些附图应不需严格按照比例地示出实施例，相反为了有益于说明而以示意的和/或稍微变形的形状实施附图。关于对能够直接从附图中看出的教导的补充，参见相关的现有技术。在此应当指出的是，可以进行关于实施形式的形状和细节的各种各样的改变和变化，而不背离本发明的整体思想。本发明的在说明书、附图和权利要求中公开的特征不仅本身单独而且其任意组合对于本发明的改进方案可为重要的。此外，由在说明书、附图和/或权利要求中公开的至少两个特征组成的所有组合落入本发明内。本发明的整体思想不限于下面示出的和描述的优选实施形式的具体形式或者细节或者不限于与在权利要求中要求保护的内容相比限制的内容。在给出的尺寸区域中，位于提到的界限之内的值也作为界限值公开并且能够被任意使用和要求保护。出于简化的目的，下面相同的或者类似的部件或者具有相同的或者类似的功能的部件用相同的附图标记标示。

其示出了：

图1具有激光光束源和光学组件的激光系统，所述激光光束源产生激光光束，所述光学组件在激光光束的光束路径中布置在激光光束源的后面并且包括准直透镜、锥形镜和光学器件载体，

图2根据本发明的光学组件的第一实施形式，所述光学组件包括准直透镜、锥形镜和多件式的光学器件载体，所述光学器件载体具有第一和第二载体元件，所述第一和第二载体元件通过四个平的连接元件连接，和

图3根据本发明的光学组件的第二实施形式，所述光学组件包括准直透镜、锥形镜和一件式的光学器件载体，所述光学器件载体具有第一和第二载体元件，所述第一和第二载体元件通过四个螺旋形的连接元件连接。

具体实施方式

图1示出具有激光光束源11和光学组件13的激光系统10，所述激光光束源产生激光光束12，所述光学组件在激光光束12的光束路径中布置在激光光束源11的后面。光学组件12包括准直透镜14、锥形镜15和光学器件载体16，所述光学器件载体具有第一载体元件17和第二载体元件18，准直透镜14固定在所述第一载体元件上，锥形镜15固定在所述第二载体元件上。

激光光束源11构造成半导体激光器，所述半导体激光器产生可见光谱中的激光光束12，例如具有635nm波长的红激光光束或者具有510nm或者532nm波长的绿激光光束。在激光光束12从激光光束源11射出之后，由于发散发生激光光束的扩大，也就是说，激光光束的光束直径随着激光光束与激光光束源11的远离而增大。

发散的激光光束12在传播方向21上传播并且射到准直透镜14上，所述准直透镜将激光光束12转变为准直的激光光束22。准直的激光光束22在传播方向21上传播并且射到锥形镜15上。锥形镜15具有直圆锥的几何形状。圆锥是具有圆形的底面的锥体。锥体是一种几何体，当位于一个平面中的、限定的面的所有点直线地与一个位于该平面之外的点连接时，所述几何体产生。该面称为底面，该底面的限定线称为准线和该点称为锥体顶。锥体顶到底面的距离定义该锥体的高度。锥体顶与准线的连接线称为母线以及母线的集合称为锥体的侧面。在具有圆形的底面的直锥体的情况下，锥体顶位于锥体轴线上，所述锥体轴线垂直于底面延伸穿过底面的中心。

准直的激光光束22射到锥形镜15的侧面23上，所述侧面对于激光光束22的波长而言反射地构造。激光光束22在侧面23上转向并且转变成环形光束24。环形光束24沿着传播面25传播，所述传播面垂直于锥体轴线26布置。

图2示出根据本发明的光学组件31的第一实施形式，所述光学组件包括准直透镜14、锥形镜15、多件式的光学器件载体32和连接装置35，所述光学器件载体具有第一载体元件33和第二载体元件34，准直透镜14固定在所述第一载体元件上，锥形镜15固定在所述第二载体元件上，所述连接装置使第一和第二载体元件33，34彼此连接。

连接装置35包括四个平的连接元件36、37、38、39，所述连接元件构造成薄壁的板件。连接元件36、38构造成向下的连接元件且连接元件37，39构造成上升的连接元件。向下的连接元件36、38和上升的连接元件37、39在锥形镜15的周向方向上交替地一个接一个地布置。通过连接元件36-39的反方向布置，改进载体元件33，34之间的连接的稳定性。

连接元件36-39分别相对于锥形镜15的锥体轴线26以倾斜角α倾斜并且具有相对于锥体轴线26的间距i。倾斜角α在光学组件31的实施例中相对于锥体轴线26为大约45°。通过连接元件的倾斜角α，角度范围的宽度可以被调节，其中，在所述角度范围中环形光束24的亮度减小，连接元件36-39布置的越倾斜，具有减小的亮度的角度范围就越宽。连接元件36-39相对于锥体轴线26的间距i在5mm和20mm之间并且在光学组件31的实施例中大致相当于锥形镜15的直径。相对于锥体轴线26在5mm和20mm之间的间距允许光学组件31的紧凑的构造。连接元件36-39构造成具有壁厚d的薄壁的板件，所述壁厚d在0.1mm和0.7mm之间。

直到20％的减小对于使用者而言是可接受的并且连接装置35这样设计，使得不超过20％。具有在2mm和6mm之间的光束宽度的环形光束适合于典型的在施工现场的测量任务。亮度的减小与连接元件36-39相对于锥体轴线26的倾斜角α和连接元件36-39的壁厚d有关。壁厚d越小，相对于锥体轴线26的倾斜角α可以构造得越小。在窄的光束宽度(2mm)的情况下，20°到45°的倾斜角α并且最大0.3mm的壁厚d适合于保持小于20％的减小。对于中间的光束宽度(4mm)而言，10°和40°之间的倾斜角α并且最大0.5mm的壁厚d适合于保持小于20％的减小。在宽的光束宽度(6mm)的情况下，5°到45°的倾斜角α并且0.1mm和0.7mm之间的壁厚d适合于保持小于20％的减小。

图3示出根据本发明的光学组件51的第二实施形式，所述光学组件包括准直透镜14、锥形镜15、一件式的光学器件载体52和连接装置55，所述光学器件载体具有第一载体元件53和第二载体元件54，准直透镜14固定在所述第一载体元件上，锥形镜15固定在所述第二载体元件上，所述连接装置使第一和第二载体元件53，54彼此连接。

连接装置55包括四个连接元件56、57、58、59，所述连接元件与第一和第二载体元件53、54构造成一件式的光学器件载体52。连接元件56、58构造成向下的连接元件并且连接元件57、59构造成上升的连接元件；向下的连接元件56、58和上升的连接元件57、59在锥形镜15的周向方向上交替地一个接一个地布置。

连接装置55的连接元件56、57、58、59与连接装置35的连接元件36、37、38、39的不同在于，它们螺旋形地构造。通过连接元件56、57、58、59的螺旋形的构造，环形光束的由连接元件56、57、58、59遮住的部分相对于平的连接元件被进一步地减小。关于相对于锥体轴线26的倾斜角α、相对于锥体轴线26的间距i和壁厚d，对于连接元件56-59而言，适用与图2的连接元件36-39相同的限制。

准直的激光光束22在锥形镜15的反射的侧面23上转向并且转变成环形光束24。通过连接元件的倾斜位置，连接元件被环形光束24的不同的部分射上。连接元件56、57、58、59的螺旋形的构造导致，环形光束的每个从反射的侧面23开始径向地传播的部分垂直地射到连接元件上并且环形光束24的被遮住的部分被减小到最小程度。