[发明专利]双向全向透镜

说明书

公开了一种全向透镜，这种全向透镜捕获来自几乎所有入射角的光并在所有方向上发射光。具体公开的实施方式为一种双向透镜，该双向透镜接收来自罗盘仪的所有方向的光束并将这些光束导向至光传感器。同一种双向透镜在“信标模式”下工作，以从一个或多个LED产生光束，并在罗盘仪的所有方向上再次发射这样的光束。所发射的光束还可以用于向工地上的用户发出作为可见信号的各种功能。

相关申请的交叉引用

本申请要求于2014年10月27日提交的序列号为14/524,691且名称为“TWO WAYOMNIDIRECTIONAL LENS”的专利申请的优先权。

技术领域

本文公开的技术总体涉及测绘和施工设备，具体涉及一种全向透镜，该种全向透镜捕获来自几乎所有入射角的光，并且还在所有方向上发射光。具体公开的实施方式为一种双向透镜，该双向透镜接收来自罗盘仪的所有方向的光束并将这些光束导向至光传感器；且同一双向透镜可以以“信标模式”作用，以发射来自一个或多个发光二级管(Light-Emitting Diode，LED)的光束，以及(再次)在罗盘仪的所有方向上发射这样的光束。

在优选实施方式中，本文所公开的技术的全向透镜以永久地制成单件组件的两件式结构开始而形成。其具有主“反射器”部分和“顶盖”部分；顶盖部分大体为圆形，接收来自所有角度的光束，并将这些光束以约(粗略为)90度的角度重新定向。因此，如果水平穿行(即平行于地球表面)的光束被顶盖部分截获，则该光束将被重新定向为在颇为竖直的方向上向下。

接下来，反射器部分(在顶盖部分下方)接收这样的重新定向的光束，并且通过反射器部分的利用全内反射(total internal reflection,TIR)的表面，通过将这些光束“瞄准”(或引导这些光束朝向)设置在反射器部分的延伸的光导向部分之下的光传感器，将进一步重新定向光束并将这些光束集中朝向该延伸的光导向部分，其中，该延伸的光导向部分也利用了相同的全内反射原理。以这种方式，光传感器在不使用任何移动部件的情况下，从多个入射角接收(几乎围绕着整个罗盘仪，即360度的接收)影响全向透镜的光线(或“光束”)。

关于在信标模式中发射光束，本文所公开的技术的全向透镜包括至少一个光子发射电子装置，例如LED(发光二极管)，该光子发射电子装置以极多的角度发射光束。(LED不是激光二极管)。这些发射的光束中的许多光束被反射器部分的成形表面接收，然后沿着全向透镜装置的外表面被向上和向外重新定向。顶盖部分具有圆柱形表面，该圆柱形表面具有纹理化的外表面，并且在不使用任何移动部件的情况下，该纹理化使向外行进的光束(作为光子)最后一次被重新定向成极多的角度。不论相对于全向透镜装置的位置，全向透镜装置附近的人类用户位于工地表面的何处，大量这样的发射角度都可使得这些人类用户看到至少一个这样的光束。

当本文公开的技术的全向透镜与天宝(Trimble)基本单元一起使用时，可以执行和指示许多类型的功能，以用于施工工地。这包括在两个这样的基本单元之间建立对准轴线的功能，以及人类用户在工地上将看到的其它各种可见(光学)指示功能。

背景技术

在施工工地，需要在二维水平表面上定位兴趣点。长期以来，一直需要用于工地上的规划楼层布局的简单、准确且有成本效益的系统。传统的全球定位系统(GlobalPosition System，GPS)在标准钢结构建筑物内不可用，而先前的基于激光的系统则过于复杂和昂贵。

两个较早的专利文献，通过公开提供用于在二维水平表面上可视地定位兴趣点的元件的激光系统，已显著推进了本领域的技术水平。一对“基本单元”被放置在工地表面上，这些基本单元具有在这些较早的专利文献中描述的某些功能。其中一个文献是编号为8,087,176的美国专利，第二个这样的文献是以编号US 2012/0203502公布申请。两个专利文件被共同转让给天宝导航有限公司(Trimble Navigation Limited)。