产生地面标记的控制方法和基准射束发生器.pdf

一种产生地面标记(M)的控制方法包括：用于确定基准平面的基准射束发生器(4)；通过光学探测器(3)接收基准射束，其中结合所接收的基准射束能够推导出划线物质的施放单元(2)相对所述基准平面的位置；并且推导出相对基准平面的取向；并且根据该取向来控制用于产生地面标记(M)的划线物质的施放，在该控制方法中，在产生过程中，在由基准射束所覆盖的空间角度内的强度随时间而变。

1.  一种产生尤其是运动场的地面标记(M)的控制方法，其至少包括：
-产生电磁基准射束，其中通过作为引导射束的所述基准射束来确定基准平面，
-接收所述基准射束，其中结合所接收的基准射束能够推导出划线物质的施放单元(2)相对所述基准平面的位置，
-推导相对所述基准平面的取向，
-依据所述取向来控制用于产生地面标记(M)的所述划线物质的施放，
所述控制方法的特征在于，在产生所述电磁基准射束时，在由所述基准射束所覆盖的空间角度(R)内的强度随时间而变。

2.  根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于，在产生所述电磁基准射束时，所述电磁基准射束的发射的至少一个第一扩散角(α)是变化的。

3.  根据权利要求2所述的控制方法，其特征在于，所述发射的所述第一扩散角(α)是在扩散角的最大值和最小值之间周期性变化的。

4.  根据权利要求3所述的控制方法，其特征在于，所述发射按照射束横截面沿所述电磁基准射束的发射轴线呈扇形竖直展开的方式进行，并且竖直的扩散角是随时间改变的。

5.  根据权利要求1至4之一所述的控制方法，其特征在于，所述发射的第二扩散角是变化的。

6.  根据权利要求5所述的控制方法，其特征在于，所述第一扩散角(α)和所述第二扩散角是按照随时间而变的比例相对变化的。

7.  根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于，在产生所述电磁基准射束时，使所发出的射束在由所述基准射束覆盖的空间角度(R)内一维地运动。

8.  一种用于执行根据权利要求1至7所述的控制方法的、用于产生电磁基准射束的基准射束发生器(4)，其包括：
-用于产生电磁射束的射束源(9)，
-就被标识的点而言能够表面接触的外壳，
-用于发射作为基准射束的电磁射束的光学系统，
其特征在于，所述光学系统随时间改变在由所述基准射束所覆盖的空间角度(R)内的强度。

9.  根据权利要求8所述的基准射束发生器(4)，其特征在于，所述光学系统随时间改变所述电磁基准射束的至少一个第一扩散角(α)。

10.  根据权利要求8所述的基准射束发生器(4)，其特征在于，所述光学系统具有能够在光轴方向上纵向移动的透镜(8、8′、10a、10b)或者能够纵向移动的反射镜。

11.  根据权利要求8所述的基准射束发生器(4)，其特征在于，所述光学系统具有能够机械运动的反射镜面(12a)，尤其是扫描器轮(12、13)。

12.  根据权利要求11所述的基准射束发生器(4)，其特征在于，所述反射镜面(12a)具有曲率，其曲率半径在运动方向上是变化的，尤其是其曲率半径在运动方向上是周期性变化的，从而所述电磁基准射束的第一扩散角是可变的。

产生地面标记的控制方法和基准射束发生器
技术领域
本发明涉及根据权利要求1的前序部分的、用于产生地面标记的控制方法，和根据权利要求8的前序部分的、用于产生电磁基准射束的基准射束发生器。
背景技术
为了产生例如用于划定游戏和运动场地这样的地面标记而使用划线装置。划线装置具有用于划线物质的出口，并且划线装置通常按照划线车的形式被可行驶地构成。在真正的标划工作开始之前，必须按照预定方式覆盖场地或者说要标划的线和/或面。为此，例如公开了通过引导射束来限定标划区域。随后，操作人员沿引导射束引导或移动施放划线物质的划线车。
这样的系统例如在WO 2006/013386中有所描述。通过激光二极管和光学系统，产生具有扇形形状和椭圆形射束横截面的射束。发生该射束，以便要确定运动场地的一边。用于施放划线物质的划线车具有探测激光束用的探测器，在这里，划线车相对竖向取向射束的位置被示出。车辆使用者可以依据作为引导射束的激光扇面来引导车辆。通过该激光扇面确定一个基准平面，相对该基准平面进行标划。
从DE 40 13 950 A1中知道一种技术方案，其引导直线由激光束构成。在展厅及停车场和体育场中，带有固定安装的布放件的车辆应沿该激光束自动运动，此时，按照预定的标划程序并依据走过的路程，将标记施加在地面上。走过的路程将通过检测测量轮的回转来确定。
利用可调式支座使引导激光束从引导直线的第一端对准设置在引导直线的第二端上的校准板。在激光束校准方向后，装有接收器的车辆沿该射束行驶。接收器利用两维的光电二极管阵列确定车辆与引导射束之间的偏差。根据所掌握的侧向偏差，启动经过修正的车辆转向运动。
为了能省去复杂的车辆控制，在欧洲专利申请EP 06101449.4中描述一种技术方案，其中，可通过支座侧向调整布放件相对车辆的位置。与布放件牢固连接的接收器检测布放件与引导射束的位置偏差，在这里，附加测量车辆的倾斜角度。该偏差将通过借助支座使布放件相对车辆侧移而得到补偿。为了不使车辆偏离引导直线达到用支座进行补偿已不够用的程度，还给出了车辆的必要的航向调整。
体育场的高低不平可能导致激光束在竖向上照射在接收器之上或之下。为避免与之相关的信号损失，沿竖向呈扇形扩展或扩张的激光束被用作信号射束，其中，扩散角例如可以约为1至2度。
从US 5 613 442中知道一种用于修正轨道位置的技术方案。通过设置在有轨车辆上的位置敏感型接收器来测量光学的基准射束。根据所测量到的基准射束位置，借助于工作件来调整轨道位置。利用倾斜角度传感器来测量倾斜角度，用计程表来检测有轨车辆的纵向位置。如果轨道略有起伏，则采用在竖向上呈扇形扩展的基准射束。
为了在一个方向上扩展激光束，在DE 197 33 491 A1中采用凹形柱面透镜，而在US 6 796 040中采用凸形柱面透镜。在呈扇形扩展的射束中，光强度随射束宽度的递增(或者说随距离的递增)而减弱。在光强度很弱的距离上，接收器不能确定位置信号。
在欧洲专利申请EP 05108174.3中，描述了一种用于引导地表标划用划线车的基准射束发生器。它具有可相对地面按照预定方式定位的支撑件、激光二极管、和用于对准至少一个基准目标发射射束的射束引导机构，在此，射束横截面不对称的射束尤其呈扇形被发射，并且射束引导机构可以相对该支撑件按预定方式进行调整。通过用于测量并提供由基准目标反射的射束的光学测量部件(尤其是望远镜)，可以实现射束对准基准目标。
因此，为了在已知系统中确定基准平面，以扇形方式发射射束，从而由射束横截面和扩展方向限定空间中的一个平面。但是，与未形成扇形的小射束横截面相比，呈扇形的或者说由此导致的椭圆形射束横截面减弱了探测器所接收的或可接收的射束的强度。这种因射束扩展造成的接收强度减弱尤其在远距离的情况下是值得注意的。此时，最大射束强度大多受到技术条件(如单个激光二极管的最大功率)或者其它条件(例如激光安全保护要求)的限制。
这种已知技术方案的缺点在于，为了产生基准平面，必须产生射束横截面的不对称性，结果，射束强度减弱，从而视距离而定地经常无法确定位置信号。而如果保持小的射束横截面，则例如无法确定或无法足够精确地确定该平面的取向，或者激光束无法再击中接收器，或者只以射束横截面的很小一部分击中接收器。
发明内容
现在本发明的任务在于提供一种技术方案，即便要标划的不平坦的地面宽广，该技术方案也能沿整条引导直线检测接收器相对引导直线或引导射束的位置。
当在本发明的以下说明中提到光束或射束时，它不意味着限定为可见光。尽管术语“光束”尤其包括可见光谱区，但按照本发明，此外还包括可被用在光学测量仪中的其它电磁辐射区域。优选使用呈激光束形式的光束。
根据本发明，通过权利要求1和8的主题或者从属权利要求的主题来完成该任务或改进技术方案。
本发明的技术方案基于某些被优化的射束特性在时间方面的分解或变化。通过将所期望的各个特性分配给特殊时间段(在这些时间段中进行关于平面投影的优化，或者也可以是关于强度、进而可接收性的优化)，可以使本身矛盾的要求相互协调。如果为了检测接收器相对光束的位置而使射束强度在接收器沿竖向与引导直线间隔的情况下随时间而变，则可以在光强度尽可能高的各阶段内通过接收器沿整条引导直线进行位置确定。
为了能确定接收器相对射束的位置，接收器至少在横向于射束扇形平面的方向具有多个光敏传感器。在该任务的技术方案中已知，如果应在接收器处产生信号的光束在一个方向上扩展，则该射束的强度在接收器处必须高于接收器传感器的灵敏度极限。此时仍能测到位置的最远距离取决于光源或激光源的功率、射束扩展和传感器灵敏度。
如此限定激光源功率，即当不小心接触到眼睛时，不应出现对眼睛的伤害。所需要的竖向射束扩展是通过高度范围(在施放标记时接收器可以位于该高度范围中)来规定的。另外，可用的传感器的灵敏度主要取决于以何种程度排除外来光线产生的错误传感器信号。通过优化射束形状，可以明显扩大能执行位置确定的范围。
接收器在施放标记时所处的高度范围取决于待标划地面的地貌。如果是体育场，则不仅出现小区域的起伏不平，而且出现广阔的起伏不平。如果射束在竖向上呈扇形扩展，则由射束覆盖的高度范围随着距离变远而增大。如果现在如此选择射束扩展角度，即，即便地面的小区域高低起伏最大，射束也能在临近区域照中接收器，则射束在远距离区域内扩展的程度大多大于在常见地貌时将需要的射束扩展程度。
本发明的技术方案规定，如此使射束可以随时间而变化，即，可以由距离决定地总是在光强度尽量高的情况下通过接收器沿整条引导直线来实现位置确定。为此，在接收器位置处(该位置在竖向上与引导直线间隔)，光强度应周期性波动，并且位置确定可以在强度足够高的时间段内进行。之所以强度足够高的时间段是可能的，是因为放弃了随时间稳定不变的强度。随后，为了实现周期性强度变化，纯粹举例示出多个变型实施方案，这些变型实施方案也可以相互组合。尤其是，除了所示出的折射光学部件和反射光学部件、以及梯度光学部件或全息摄影部件外，还可以采用相同或补充的功能性。为了达到期望的光学性能，除了独立的光学部件外，按照本发明也可以采用组合的光学部件。
对于其高度差在整个待标划区域内处于固定下限值和固定上限值内的地面，可以采用竖向扩展的且射束扩宽基本恒定的激光束。此时可如此构成接收器，即接收器可在规定的接收器高度范围内检测激光束位置。
如果射束的竖向位置精确居中地位于最小和最大接收器高度的中心点之间，则接收器高度范围的一半加上竖向射束扩展必须相当于地面的最大高度差。当射束中心位于最小或最大接收器高度时，整个接收器高度范围加上竖直射束扩展的一半必须相当于地面的最大高度差。
在开始标划时，射束的相对接收器的容许高度范围的精确位置是未知的，并且地面或许比预期更多地偏离期望高度。为了在竖向上恒定地扩宽射束的情况下，总能保证射束击中接收器，必须非常“高”地形成射束。因为随着射束竖向恒定扩宽而将出现问题，所以根据第一实施方式，如此构成光学系统，即，准直后的射束的竖向射束宽度在最大和最小射束宽度之间周期性变化。在这里，水平射束宽度也可与之并行地变化。
通过竖向射束扩宽的增减，可以通过接收器针对地面的所有高度差总是以尽量高的光强度沿整条引导直线执行位置确定。
为了获得竖向扩展的且射束扩宽基本恒定的射束，可以用透镜沿竖向扩展具有圆形横截面的激光束。在期望的竖向扩宽区域内，利用一个准直器件，从扩展的入射射束开始或者通过利用本来就有的源发散性，生成发散性差的出射射束，或者生成在整个竖向扩宽范围内基本平行于射束轴线地发生光扩散的出射射束。因为发射孔的尺寸有限，原则上利用射束发散性和由此知道的扇形形状。不过按照本发明，扩张最大的光扇面只是在时间上有限的状态，而在其它时刻产生其它射束横截面。
因此，为了产生随时间而变的射束高度，在光路中首先采用扩展件，随后采用准直器件。随着准直器件离开和靠近扩展件，射束宽度、进而射束横截面得以改变。
当射出时，从准直器件出来的射束具有与激光源相比减弱的强度。可以如此选择所用激光源的功率，即在射出射束中的面强度恰好对于眼睛接触还是允许的。此时，人们获得强度最大的竖向扩展的射束。因为射束中的强度因发散性弱而随距离仅最小程度地递减，所以接收器可以在大距离范围内执行位置确定。
为了降低所需要的激光源功率，大致采用包括多个竖向重叠设置的线形传感器(Sensorlinie)的接收器。随着接收器高度范围的增大，射束高度范围、进而所需的激光源功率可以减小。
从现有技术中知道的激光束扇形扩展的缺点或许可以通过有针对性地选择扩展角度来减轻。在确定扩展角度时必须判断，在接收器处是否在临近区域应容忍偶尔的信号损失(因为不平坦)，或者是否在遥远区域(因为强度太小)应容忍偶尔的信号损失。因为角度的优化取决于当时的地面地貌，所以它只是有条件地适用于可多方面采用的技术方案。
为了总是以尽量高的光强度通过接收器沿整条引导直线执行位置确定，可以随时间改变射束扩展。为此，从狭窄的射束开始增大射束的竖向扩散角。一旦增大的射束高度在接收器处击中传感器，则传感器发现射束击中。基于测量射束的传感器的位置，可以确定射束相对接收器的位置。
当射束进一步扩展时，射束强度可以在传感器处以这样的程度降低，即传感器无法再发现射束击中。在射束达到最大的扩展角度之后，该角度又被缩小至狭窄的射束。如果进行缩窄的射束的强度足以造成在传感器处捕获射束，则传感器确定射束击中，除非狭窄射束不再击中传感器。
除了光学光路中的透镜沿光轴的方向移动之外，扩展角度的张合例如能够以分级方式实现，其它的或附加的透镜或弧形反射镜被逐步加入光路中并且又被取出。
在图中详加说明的多个实施例此时可以用球面型或非球面型的透镜以及凸面型或凹面型的透镜来实现。因此，例如可采用非球面透镜，其曲率从中心起朝上朝下向其边缘增大，在此，在中心最好基本没有弯曲。如果这个例如呈圆柱形的透镜在射束的轴线上运动，其中射束横截面沿此轴线改变，则射束在其中透镜的一个最终位置仅击中透镜中央区，而在另一个最终位置击中透镜边缘区。相应地，透镜在两个最终位置之间的运动导致这样一个射束，其竖向扩展在最小和最大角度之间变化。
根据另一个可实现方案，射束方向沿引导直线在基本垂直于引导射束的平面内随时间而变，以便总是以尽量高的光强度通过接收器沿整条引导直线执行位置确定。为此，该引导直线对应于用于扩展射束的椭圆形射束横截面的其中一个主轴线。为使接收器与其竖向位置无关地被射束周期性击中，射束此时不进行竖向扩展，而是射束轴线上下浮动。此时，射束沿引导直线基本上保持不变的强度，并且传感器因而在距离大时也对射束做出反应。
为了能以不同方式通过摆动或扩展来实现射束，可以采用可变的(例如可摆动的或者可变形的)反射镜或透镜以及这些零部件的相应组合。如果应略微扩展和同时摆动射束，则这例如可以通过使扩展光学系统和校准光学系统的透镜协调地倾斜和复位来做到。
竖直平面可以由发散性弱的竖直扩宽的射束、在竖直平面内呈扇形发散的射束、或在竖直平面内上下波动的且横截面小的射束来限定。如果接收器现在包括两维布置的多个传感器，则除了接收器相对引导直线的水平位置外，也可以确定接收器相对竖直平面的倾斜取向，其中该竖直平面基本上垂直于具有这些传感器的平面。
这些传感器最好设置在一个两维的栅格中。在一个时间间隔内由这些传感器测量到的射束强度被如此分析，即可以推导出射束相对该栅格的侧向倾斜取向和水平位置。如果作为侧斜取向而确定的相对水平取向的第一倾斜角小到可以忽略，则传感器平面垂直于竖直平面。为了确定传感器平面是否竖向取向或者是否以第二倾斜角绕垂直于引导直线的水平轴线倾斜，还可以分析出现在传感器中的相位差。
如果第一和/或第二倾斜角不是小到可以忽略的程度，则布放件没有竖直位于根据接收器所确定的水平位置未作倾斜修正地推导出的位置上方。如果未作倾斜修正，则只考虑接收器和布放件之间的水平错位。在划线车倾斜姿势下，水平错位略微变化。如果知道了一个或两个倾斜角，则可以根据布放件在地面上方的间距计算出标记位置的倾斜修正值并考虑将其用于控制划线装置。
如果接收器可以向激光束发生器的控制装置发送信息，则射束控制的目标在于接收优化是合适的。例如，当竖向射束扩宽增大时，可以在发出期望的位置信号时停止这种增大。相似地，狭窄射束的上下波动可以被限制到以实际接收器位置为中心的角度范围中。
如果接收器获得关于接收器和激光束源之间的距离的信息，则可以在竖向呈扇形扩展的射束中根据实际距离调节出最大的扩展角。当距离大时，则可以将最大角度选择成小于在距离小时的最大角度，因为距离大时的高度波动与较小的角度变化相关。
附图说明
附图以纯粹的示意图并结合实施例来说明用于产生地面标记的本发明控制方法和按照本发明的基准射束发生器，其中：
图1表示用于产生地面标记的该类型的划线车；
图2以俯视图表示该类型的划线车；
图3示意表示根据现有技术的划线车控制方法；
图4示意表示现有技术方法中的扇形引导射束；
图5A-图5D分别示意示出在本发明控制方法中的引导射束横截面的按照本发明的可行替代设计方案之一；
图6示意表示在划线车探测器上的引导射束横截面的变化；
图7表示用于本发明基准射束发生器的射束横截面的随时间的变化；
图8示意表示本发明基准射束发生器的光学系统的第一实施例；
图9示意表示本发明基准射束发生器的光学系统的第二实施例；
图10示意表示本发明基准射束发生器的光学系统的第三实施例；
图11示意表示本发明基准射束发生器的光学系统的第四实施例；
图12示意表示本发明基准射束发生器的光学系统的第五实施例；
图13示意表示本发明基准射束发生器的光学系统的第六实施例；
图14A-图14C示意表示本发明基准射束发生器的光学系统的第七实施例；
图15示意表示本发明基准射束发生器的光学系统的第八实施例。
具体实施方式
图1以侧视图和图2以俯视图表示用于产生地面标记的该类型的划线车1。划线车1具有侧向布置的施放单元2和作为光学探测器3的CCD-面阵列。光学探测器3确定划线车1或施放单元2相对由作为引导射束的基准射束所限定的基准平面的相对位置。通过沿引导射束的可控运动，可以标划线，以标划体育场或类似建筑物。用于施放所需的划线物质的施放单元2具有外壳，在外壳中设有电子装置，其用于处理探测器输出/传感器输出并且用于发出指令来控制施放单元2。光学探测器3用于确定相对位置。借助电子装置，与基准值相关地分析计算所掌握的位置值，并且可能求出并提供补偿值。在位置值不同于基准值时，通过施放单元2内的致动器和电子装置依据该补偿值来改变划线物质出口的位置。或许也进行标划过程的暂停和重启。因此，通过划线车1在表面标划时对准一个预定的基准表面，标划过程可以非常精确地自动进行。
在图3中可以看到用于控制这样的划线车的现有技术方法。基准射束发生器4产生以扩散角α沿竖向扇形扩展的激光束S，作为引导射束。横截面5或者说射束轮廓呈椭圆形的引导射束通过其椭圆形的主轴限定一个扇形基准平面，划线车应该在该基准平面中运动并且沿基准平面产生地面标记M。通过光学探测器3来测量作为引导射束的激光束S，并且借助致动器2b来补偿与基准平面的偏差，该致动器2b使施放单元2移动，进而改变用于划线物质的出口2a位置。根据所确定的施放单元2的相对位置，由电子装置产生控制指令，用以调整施放单元2的位置，在这里，可以借助致动器2b来相应调整位置。此外，由于激光束S线性延伸，所以可以确定相对平面的倾斜角，从而也能考虑到由倾斜角引发的误差。
图4示意表示借助光学探测器3检测扇形激光束S。在左侧情况中，激光束S在作为光学探测器3的CCD-面型传感器上形成椭圆形横截面的图像5′，结合该图像5′可以看到，传感器表面垂直于作为基准的激光束S的轮廓的主轴线地取向。由划线车引起的运动导致探测器3上的图像5′位移。由于大多要标划的地面起伏不平，所以在侧向上的偏差比在高度上的偏差更为重要，因而通过竖向取向的激光扇形可以实现精确导向。但对于特殊应用场合来说，也可能采用激光扇形的其它取向或者采用多个相对取向的激光扇面。
在右侧的例子中，基准射束在探测器3上的图像5′离开其中心的竖直位置，就是说，传感器表面相对基准射束轴线倾斜并且略微移动。例如，在探测器或者施放单元(参见以上实施方式)相对行驶方向横向倾斜的情况下，将会获得激光束S的这种图像5′。
图5A-图5D分别示意示出在本发明控制方法中的引导射束横截面的按照本发明的可行替代设计方案之一。
在图5A中，射束横截面6在一维上随时间而变。从圆形或点状射束横截面开始，射束横截面一直扩展至椭圆形，随后又缩小至其最初的横截面，结果，发射的第一扩散角在最大扩散角和最小扩散角之间周期性地变化。在许多应用场合中，按照射束横截面沿电磁基准射束的射束轴线呈扇形竖直扩展的方式进行发射，从而竖向的扩散角随时间而变。在此，从完全扩展开的椭圆形至圆形的过渡可以是连续进行的，也可以是不连续进行的，例如以整体成正弦形变化的方式进行。
图5B表示射束横截面6′随时间的两维变化。在此保留椭圆形射束横截面6′，并且通过主轴伸展而扩大椭圆形射束横截面6′，其中其比例保持恒定不变，或者也可以随时间而变，在这里，第一和第二扩散角可以按照不同的程度(例如按照变化的比例)而改变。与图5A所示的例子相比，在这里，发射的第二扩散角有变化。例如，当在最小横截面的情况下也要从射束中推导出方向，进而推导出探测器的相对取向时，这样的变化是有意义的。
在图5C中，射束横截面6″同样在两维上随时间而变，不过在这里，最初的圆形横截面在一维上增大，而在另一维上缩小，结果，在强度相同时，可以获得比椭圆形宽度不变时更大的纵向伸展尺寸。
图5D同样表示射束横截面6″′随时间的两维变化，其中两个最终状态或者说极限状态均为椭圆形且相互垂直地取向。圆形横截面将作为中间状态被经过。这样的变化带来以下优点，当不仅需要避免高度偏差且也要避免侧向偏差时，可精确确定两个基准平面(它们例如可能具有相关性)。
图6针对图5A所示实施例示出了引导射束横截面6在划线车的探测器3上变化的效果。在伸展最小的状态下，射束横截面6a具有圆形形状，因而具有最大强度，结果，即便距离较远，也可以通过探测器3提供信号。随着沿竖向逐渐伸展，强度降低，直到强度最终在距离较远时低于探测阈值。现在，无法再检测到扩展到最大程度的射束横截面6c。在具有圆形横截面的射束横截面6a和扩张到最大程度的射束横截面6c之间的中央区内，经过这样一个射束横截面6b，其恰好还能被探测和分析。因此，此时该射束横截面具有最大可探测竖向延伸，因而关于水平定位提供了最高精度。因此，通过连续改变射束横截面，将保证尽管取决于距离但总能以最高精度接收方向信息。
在图7中示出根据现有技术的基准射束发生器和按照本发明的基准射束发生器的射束横截面。标出了由光学探测器记录下的、根据现有技术的基准射束发生器的射束强度I_S1(下)和根据本发明的基准射束发生器的射束强度I_S2(中)以及基准射束发射的扩散角α(上)。在所示出的超过某个最大距离的情况下，用实线标示的根据现有技术的基准射束发生器的强度I_S1下降到用虚线表示的探测阈值之下。因而当超出该最大距离时，根据现有技术的系统持续性地失去该基准射束。
在中间示出了本发明基准射束发生器的情况。用实线表示的强度I_S2现在随时间按正弦形改变，其上方示出的是发射的扩散角α。对于时间段T来说，强度I_S2现在位于探测器阈值的上方，因而，在该时间窗内可以接收基准射束并且推导出基准平面。
图8示意表示本发明基准射束发生器的光学系统的第一实施例。该光学系统通过在一维方向上(如在竖向上)改变射束横截面而随时间改变由基准射束所覆盖的空间角度内的强度。为此，该光学系统具有散射透镜7，用于产生发散射束，其后面设有可在光轴方向上纵向移动的会聚透镜8。在此例子中，会聚透镜8被构造为非球面透镜，以使在可供使用的运动空间中，发散射束总是被准直。因为散射透镜7被构造成柱面透镜，所以只在一个方向上实现射束扩展，结果，通过改变散射透镜7至会聚透镜8的距离，射束横截面得以增减。由于激光束S被准直，所以激光束的最大伸展与透镜尺寸相关联，从而通常只能做到小的最大扩展。
图9示意表示本发明基准射束发生器的光学系统的第二实施例，其中利用了射束源9的固有发散性。按照与第一实施例相似的方式，会聚透镜8至射束源9的距离被改变，因而激光束S的射束横截面得以改变。
在如图10所示的第三实施例中，只是射束发散性有变，而没有通过准直来消除发散性，因此发射的第一扩散角连续改变。与在图8中相似，该光学系统也具有散射透镜7，用于产生发散的射束，该散射透镜的后面设有可在光轴方向上纵向移动的会聚透镜8′。不过，在此实施例中，会聚透镜8′是如此构成的，即在可供使用运动空间中，尽管发散射束的发散性得到改变，但没有被完全准直，这例如可以通过球面透镜来实现。通过改变散射透镜7至会聚透镜8′的距离，射束横截面可以增减，其中散射透镜7和或许会聚透镜8′被构造成柱面透镜造成只在一个方向上的射束扩展。由于激光束S仍然存在发散性，所以该激光束S的最大伸展不与透镜尺寸相关联。通过采用相应合适的透镜(如像散透镜)，可以调整射束横截面的特性及其随时间变化的特性。
图11示意表示与第三实施例相似的、但利用射束源9的源发散性的第四实施例。
图12是本发明基准射束发生器的光学系统的第五实施例，其中示出了由射束源9、准直透镜10、和后设的镜片组(其包含根据图10的散射透镜7和活动的会聚透镜8′)构成的整个光学系统。
图13是本发明基准射束发生器的光学系统的第六实施例，其中示意示出了射束横截面可以按两个相互垂直取向的轴线独立改变以及发射的第一和第二扩散角的改变。这两张视图表示相同的光学系统，其中上图相对下图转动90度角，因而在上侧以俯视图表示该光学系统，在下侧以侧视图表示该光学系统。
在此实施例中，利用了射束源9的天然各向异性的发散性，并且射束通过下游的第一透镜10a而仅在第一方向上被准直，结果，在第二方向上仍保留发散性。在第二方向上的准直通过第二透镜10b来完成。第一透镜10a和第二透镜10b都可以沿光轴相对运动。这两个透镜的后面设有散射透镜7′，其例如被构造为球形的。通过分别使第一透镜10a和第二透镜10b相对运动，在散射透镜1′上的射束横截面、进而激光束S的最终发散性得以改变。相互协调地周期性改变第一透镜10a和第二透镜10b的相对位置导致射束横截面在两个相互垂直的方向上相应变化。
图8至图13所示的实施例当然也可以借助反射光学系统的组成部件来构成并且例如利用能够在光轴方向上纵向移动的反射镜。此外，单纯作为功能元件地示出了组成部件(如透镜)。尤其是，为了获得整体功能性，各个组成部件也可以由零件组装而成。同样根据本发明，全息图或者梯度光学系统的组成部分可以被用在透射或反射中。
图14A-图14C示意表示本发明基准射束发生器的光学系统的第七实施例。为了改变射束横截面，使用可机械运动的反射镜面12a，该反射镜面12a例如就像扫描器轮12(Scannerrad)所具有的那样。射束源9发出射束，该射束通过准直透镜11被准直并且被引向扫描器轮12。在此情况下，图14B表示该系统的主视图，图14C表示其侧视图。扫描器轮12的多个刻面的反射镜面12a具有曲率半径在运动方向上变化的曲率，其中该曲率半径尤其在运动方向上周期变化地形成，从而电磁基准射束的第一扩散角是可变的。如针对图14A所示的扫描器轮12刻面所看到的，激光束S的扩散角取决于反射镜面12a的曲率半径。通过使扫描器轮12运动，曲率半径、进而射束横截面将连续改变。
图15示意表示本发明的基准射束发生器的光学系统的第八实施例。在此实施例中，光学系统如此随时间改变在由基准射束覆盖的空间角度内的强度，即由射束源9产生且通过光学系统11’成形的发射激光(其横截面小于激光点14的横截面)在空间角度区R内上下运动，以使该区域在一个完整周期内被完全扫过。为了扫描式采样空间角度区R，可以有利地采用常用于线性扫描仪的扫描器轮13。