專利名稱：校準(zhǔn)儀器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種校準(zhǔn)儀器，尤其但并不只涉及一種用于相對(duì)于平表面將諸如工具或其它器械的器具校準(zhǔn)到期望角度的儀器。本發(fā)明還涉及一種用于折射光的方法和儀器，在該方法和儀器的一個(gè)實(shí)施例中將單個(gè)光束分為多個(gè)光束，當(dāng)投射到表面上時(shí)，這些光束限定了離散的點(diǎn)和/或直線。
背景技術(shù)：
存在很多期望相對(duì)于平表面將物體校準(zhǔn)到預(yù)定的角度的實(shí)例。一個(gè)例子就是諸如鉆孔機(jī)或類似的手持式工具與墻壁或其它固定裝置的校準(zhǔn)。通常，期望用于安裝螺釘或類似物的鉆孔基本上與壁垂直。鉆孔機(jī)被誤校準(zhǔn)會(huì)增加這些零件的安裝難度，如果誤校準(zhǔn)的鉆孔機(jī)鉆入墻壁上的埋有電纜的區(qū)域，甚至?xí)饌Α?br> 獲得校準(zhǔn)的傳統(tǒng)方法包括采用水平儀、擺錘或其它校平儀。這些方法的缺陷在于它們不容易與例如動(dòng)力鉆或類似的工具一起使用，并通常只允許在一個(gè)平面內(nèi)校準(zhǔn)，也就是說，或者在垂直平面或者在水平面內(nèi)校準(zhǔn)，但不能同時(shí)在兩個(gè)面內(nèi)校準(zhǔn)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種克服這些缺陷的校準(zhǔn)儀器。
因此，根據(jù)本發(fā)明的第一方面，提供一種便于相對(duì)于表面校準(zhǔn)物體的儀器，該儀器包括可安裝到所述物體上的裝置，其用于在所述表面上以預(yù)定圖案、形狀或間距提供多個(gè)可見標(biāo)記或指示，以便所述物體相對(duì)于所述表面在空間方位角或方位上的變化引起所述表面上的指示或標(biāo)記的圖案、形狀或間距的變化。
優(yōu)選的是，所述的裝置包括發(fā)出光束的光源和將所述光束分為多束光束的光學(xué)裝置。
通常該光學(xué)裝置可以包括折射鏡或類似物。該折射鏡可以包括將光束分成5束光束的棱鏡。
這5束光束可以排列為一個(gè)中心光束和與所述中心光束基本上等距的四個(gè)彼此分叉的光束，并且四個(gè)光束彼此之間大體為90°。
所述儀器便于使物體、工具或其它器具相對(duì)于水平和垂直平面中的表面校準(zhǔn)，以及在這些平面內(nèi)以半球形大致形成任意角度。
根據(jù)本發(fā)明的第二方面，提供一種折射光束的儀器，該儀器包括棱鏡，所述棱鏡具有第一端表面、多個(gè)傾斜的側(cè)表面以及相應(yīng)的將第一端表面和各個(gè)側(cè)表面連接起來的多個(gè)弧形表面，其結(jié)構(gòu)使得當(dāng)光束通過棱鏡裝置并投射到一表面上時(shí)，在該表面上顯示包括多條大體為直線的預(yù)定圖案。
在一個(gè)實(shí)施例中，所述預(yù)定圖案可包括基本上以直角相交的兩條大體直的線。
所述圖案可另外包括多個(gè)離散點(diǎn)或光點(diǎn)。
有益的是，可以這樣設(shè)置儀器，使得其相對(duì)于所述表面的傾斜引起一個(gè)或多個(gè)點(diǎn)相對(duì)于所述直線發(fā)生移動(dòng)，或者相反。
有益的是，在第一平面中的棱鏡裝置的橫截面基本上是梯形。在第二平面中的棱鏡裝置的橫截面基本上是方形(square)。
所述棱鏡裝置可以具有四個(gè)或更多個(gè)傾斜的側(cè)表面。所述側(cè)表面可以相對(duì)于第一端表面和/或相對(duì)于棱鏡裝置的軸傾斜20°至70°之間的角度。優(yōu)選所述側(cè)表面相對(duì)于第一端表面以大約60°的角度傾斜。
所述棱鏡裝置可以由具有1.6到2.5之間的的折射系數(shù)的材料形成，有益的是，所述棱鏡裝置由折射系數(shù)在1.7到1.22之間的材料形成。優(yōu)選所述棱鏡裝置由不顯示雙折射的材料形成。
最優(yōu)選的，所述棱鏡裝置由尖晶石或與之相當(dāng)?shù)恼凵湎禂?shù)在1.712到1.762之間的合成材料形成。
明顯地，可以用根據(jù)以上描述的本發(fā)明第二方面的儀器代替根據(jù)以上描述的本發(fā)明第一方面的儀器的光學(xué)裝置。


現(xiàn)在參照附圖僅通過舉例來描述本發(fā)明，其中附圖1所示為根據(jù)本發(fā)明第一方面的儀器的優(yōu)選形式的示意圖；附圖2所示為用于附圖1中的儀器的光學(xué)裝置的第一種形式；附圖3所示為附圖2中的光學(xué)裝置的操作；附圖4a-4c所示為具有圖2的光學(xué)裝置的圖1的儀器所產(chǎn)生的標(biāo)記或指示圖案的例子，所述的光學(xué)裝置相對(duì)于一表面處于各種傾斜角度；附圖5示出了附圖1中的儀器如何與手持式鉆孔機(jī)結(jié)合；附圖6所示為附圖1中的儀器以分離夾具的形式安裝到手持式鉆孔機(jī)的一個(gè)具有實(shí)施方式可以理解，術(shù)語“垂直平面”、“水平平面”和它們的任何變化說法都是在相對(duì)的意義上使用，僅僅是指兩個(gè)相互垂直的平面，而絕不是用于限制方向或方位。
參照?qǐng)D1，給出了根據(jù)本發(fā)明第一方面的一種優(yōu)選形式的儀器的側(cè)視圖，用標(biāo)號(hào)10表示。儀器10包括以激光12的形式在其前方安裝的光源，以及基本上與之精確對(duì)齊并與之間隔預(yù)定距離的采取棱鏡14的形式的光學(xué)裝置。為了保證棱鏡14相對(duì)于激光器12的精確方位，激光器和棱鏡都安裝在大體為圓柱形的主體或外殼16中。
如附圖2所很好示出的，棱鏡14采用通常具有大體平行的端表面18、20的截棱錐形狀。第一端表面18，也就是與激光器12最接近的表面，通常是方形的并具有大約為1mm2的面積。第二端表面20，也就是離激光器12較遠(yuǎn)的表面，構(gòu)成棱錐的基底并且通常是圓形的，棱鏡可方便地由合適材料的圓柱形塊形成，其具有大約是4mm的直徑。棱鏡的側(cè)面包括連接第一和第二端面的四個(gè)、通常是平的、傾斜的表面或小平面22a、22b、22c、22d?？梢岳斫獬伺c棱鏡基底鄰近的圓形區(qū)域外，棱鏡的橫截面大體是方形的。
激光器12最好具有大約3mm的光束直徑，這樣它的面積就稍大于第一端表面18的面積，但該面積小于第二端表面20的面積。
附圖3給出了通過直接設(shè)置于激光之前的棱鏡14如何影響來自激光器12的光?？梢钥吹剑捎谙鄬?duì)于棱鏡14的第一端表面光束具有較大面積，從激光器12發(fā)出的光基本上以垂直角度入射到棱鏡14的第一表面18之上，同時(shí)它以依賴于棱鏡的傾角θ(也就是相對(duì)于棱鏡的中心軸的傾斜表面的角度)的入射角度照射到棱鏡14的四個(gè)傾斜表面22a、22b、22c、22d(22b、22d沒有示出)上。
基本上以垂直角度入射到棱鏡14的第一表面18上的激光器12發(fā)出的光(用中心光束L1表示)基本上不受棱鏡的影響并直接從其通過，方向幾乎沒有改變或沒有改變。然而，碰撞每個(gè)棱鏡的傾斜表面22a、22b、22c、22d的光(光束L2、L3)以圖示的形式受到棱鏡14的折射系數(shù)的影響。更具體而言，入射到傾斜表面22a、22c的每一束光束L2、L3在進(jìn)入棱鏡14時(shí)被折射，并在從基底20射出棱鏡時(shí)被再次折射。因此從棱鏡14的第二端表面20形成與中心光束L1分離的每一束光束L2、L3。
在附圖4a-4c中給出了在諸如墻壁或其它大體為扁平的固定裝置的表面上產(chǎn)生的作為該光學(xué)結(jié)構(gòu)的結(jié)果的標(biāo)記或指示的可見圖案的例子。如附圖4a所示，當(dāng)相對(duì)于水平和垂直平面的表面以直角校準(zhǔn)儀器10時(shí)，在該表面上可見的圖案就是四個(gè)光點(diǎn)P1-P4，它們繞中心光點(diǎn)P5等距地隔開90°。將該圖案稱為“骰子5”圖案。假設(shè)一個(gè)大體對(duì)稱且基本上無缺陷的棱鏡，其表面上的光點(diǎn)P1-P5之間的實(shí)際或絕對(duì)距離取決于棱鏡14的折射系數(shù)和傾角，這兩者決定了光束L2、L3從中心光束L1分出的角度(也就是光束的折射量)，并決定了儀器10與所述表面的間距。
由此可以理解，對(duì)于在兩個(gè)平面上與表面都成直角校準(zhǔn)的給定儀器，光點(diǎn)P1-P5之間的實(shí)際或絕對(duì)距離取決于儀器與表面之間的距離。然而，在表面上的點(diǎn)的相對(duì)位置僅僅取決于儀器相對(duì)于表面的傾斜角、方位或空間方位角。
舉例來說，如果儀器在水平面上相對(duì)于表面被誤校準(zhǔn)(在這個(gè)例子中傾斜到水平面以上)，那么所指示的圖案可能與附圖4b所示的相同。另一方面，如果儀器只在垂直面上相對(duì)于表面被誤校準(zhǔn)(在這個(gè)例子中傾斜至垂直面的左方)，那么所指示的圖案可能是如附圖4c所示。很明顯，如果儀器在水平和垂直面上都被誤校準(zhǔn)，圖案就會(huì)是附圖4b和4c的圖案的結(jié)合，或者是其變形。在圖案中點(diǎn)的相對(duì)方位給出了儀器相對(duì)于表面的校準(zhǔn)的可見指示。
如附圖5所示，儀器10可以與諸如手持式鉆孔機(jī)30或類似器具結(jié)合在一起形成在單個(gè)外殼中?；蛘撸绺綀D6所述，所述儀器可以形成為用于獨(dú)立連接至多個(gè)器具的附件40的一部分。具體而言，這種附件40可以通過安裝到手持式鉆孔機(jī)的夾頭34基部的卡圈32上的安裝卡圈42或者任意其它可行的裝置來安裝到該鉆孔機(jī)上。在該實(shí)施例中，儀器可通過兩級(jí)式觸發(fā)裝置A、B來啟動(dòng)，這樣第一級(jí)觸發(fā)裝置A的操作啟動(dòng)該儀器，同時(shí)第二級(jí)觸發(fā)裝置B的操作啟動(dòng)鉆孔機(jī)。
盡管外殼16方便地賦予激光器12和棱鏡14一定程度的物理保護(hù)，但由于它主要用于校準(zhǔn)激光器和棱鏡，外殼16不是必要的部件。如果無需這種保護(hù)，其它簡(jiǎn)單的框架或裝置對(duì)于校準(zhǔn)激光器和棱鏡也是足夠的。
應(yīng)該認(rèn)識(shí)到可以對(duì)本發(fā)明的儀器作出各種修改和改進(jìn)。具體的，該儀器可以由一個(gè)或多個(gè)包括在外殼16中的電池或蓄電池供電。作為選擇，當(dāng)儀器安裝到諸如動(dòng)力鉆之類的電器具上時(shí)，該儀器可以由器具的電源提供動(dòng)力。
作為光源的激光器的使用并不是必須的。盡管優(yōu)選較大功率的光源以使儀器在強(qiáng)自然光下能夠有效，作為產(chǎn)生具有高度方向性的光束的光源，也還是可以采用例如激光二極管、光發(fā)射二極管(LED)或通用的燈絲或充氣燈等其它類型的光源。更優(yōu)選的，用于產(chǎn)生光束的光源最好是單色的、相干的(coherent)相對(duì)強(qiáng)的光源，其產(chǎn)生大體平行的光束。這些特征不是必要的，但其有助于確保投射的圖像的高清晰度和高分辨率，并且即使在環(huán)境光水平較高并且圖像所投射的表面具有低的反射率的條件下也確保了高的可視性。所以認(rèn)為激光器是最適合的，除此之外可采用選擇性的透鏡24以聚焦光束，以便調(diào)節(jié)標(biāo)記的可見圖案的尺寸。
也應(yīng)該認(rèn)識(shí)到棱鏡的使用并不是必要的。本發(fā)明在于以預(yù)定的圖案投射或顯示在表面上的多個(gè)可見的標(biāo)記，從而該儀器離開與所述表面基本垂直的校準(zhǔn)位置的運(yùn)動(dòng)引起圖案和標(biāo)記的相對(duì)位置的改變。因此，反射鏡(與折射鏡相對(duì))可代替棱鏡使用。也可采用相對(duì)于彼此設(shè)定為固定角度的多個(gè)單獨(dú)的光源，因此在表面上產(chǎn)生多個(gè)分開的光點(diǎn)。
也應(yīng)該認(rèn)識(shí)到如圖3a所示的五個(gè)有間距的標(biāo)記的使用并不是必須的。對(duì)于在兩個(gè)平面上的由相對(duì)于表面的垂直校準(zhǔn)產(chǎn)生的傾斜或變化的指示，最少必須使用三個(gè)標(biāo)記，一個(gè)用于水平面，一個(gè)用于垂直面，以及一個(gè)作為參考點(diǎn)。另一方面，通過適當(dāng)?shù)貥?gòu)造棱鏡(或其它光學(xué)機(jī)構(gòu))使其具有超過四個(gè)的側(cè)表面或小平面，則可采用多于五個(gè)的標(biāo)記。設(shè)想特別有用的實(shí)施例采用三十二個(gè)或更多個(gè)側(cè)表面或小平面，便于在表面上形成幾乎為圓形的圖案。
當(dāng)采用更多個(gè)小平面(因此更多個(gè)標(biāo)記)時(shí)，圖案進(jìn)一步接近于顯著改進(jìn)了圖案的敏感度、分辨率以及和/或分析的圓形。利用這種圖案，不再需要中心光點(diǎn)或標(biāo)記作為參考，這就意味著可形成沒有平的第一端表面18的棱鏡。當(dāng)儀器相對(duì)于表面的空間方位角改變時(shí)，表面上圖案的形狀被扭曲。
在適用于附圖1中的儀器的改進(jìn)的棱鏡14a的例子中，可用其替換附圖2中的棱鏡，附圖7中示出了它的橫截面。盡可能的，類似的參考數(shù)字表示類似的部件。
如附圖2所示的實(shí)施例中，棱鏡14a采用通常具有平行的第一和第二端表面18、20的截棱錐形狀。第一端表面18的形狀通常是方形的，并優(yōu)選具有在大小級(jí)別上小于第二端表面20的面積的面積。第二端表面20形成棱錐的基部，通常為圓形，這是棱鏡由適當(dāng)材料的圓柱形塊形成的結(jié)果?？梢岳斫饩哂蟹叫蔚牡诙吮砻?0的棱鏡具有相同的效果。
第一和第二端表面18、20的絕對(duì)和/或相對(duì)尺寸并不是嚴(yán)格的，但是有益的設(shè)置是使第一端表面18具有小于應(yīng)用于棱鏡的光束的面積的面積，同時(shí)使第二端表面20具有大于應(yīng)用于棱鏡的光束的面積的面積。
棱鏡的側(cè)表面又包括在第一和第二端表面18、20之間延伸的四個(gè)基本是平的、傾斜的表面或小平面22a、22b、22c、22d。在優(yōu)選實(shí)施例中，傾斜表面以大約60°的傾角θ相對(duì)于第一和第二端表面傾斜。這個(gè)角度不是嚴(yán)格的，但其如下所述影響儀器的操作。
與圖2所示的棱鏡14比較，圖7的實(shí)施例的傾斜側(cè)表面22a-22d沒有在明確的頂點(diǎn)處與棱鏡14a的第一端表面18的邊緣相交。相反，弧形表面部分58a-58d與第一端表面18的各個(gè)邊和棱鏡的各個(gè)側(cè)表面22a-22d的邊大體正切地結(jié)合。優(yōu)選每個(gè)弧形表面部分定義一個(gè)具有預(yù)定半徑R的圓弧。R值并不是嚴(yán)格的，但是如下所述，它會(huì)影響由棱鏡產(chǎn)生的光的圖案。
本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以理解，弧形表面部分58a-58d很容易加工或者切割成棱鏡，形成這些部分的方法將不作進(jìn)一步的討論。
圖8給出了當(dāng)光線通過圖7中的棱鏡14a時(shí)投射到表面上的光的圖案。如圖所示，該圖案顯示了圖2中的棱鏡14的骰子形的5個(gè)圖案，但是另外產(chǎn)生了兩條大體上正交的、基本上為直的線PL1、PL2。線PL1、PL2分別連接兩對(duì)直徑相對(duì)的點(diǎn)P1、P4和P2、P3，并在點(diǎn)P5處相交。直線PL1、PL2的投射被認(rèn)為是由棱鏡10a的弧形表面部分58a-58d產(chǎn)生的折射和散射組合效應(yīng)引起的。直線PL1、PL2的方向取決于棱鏡14a相對(duì)于表面的定向。
盡管圖8并沒有明確示出，實(shí)際上線PL1、PL2與五個(gè)點(diǎn)P1-P5是趨于融合的，并且使五個(gè)點(diǎn)P1-P5局部模糊。因此，在如圖9所示的改進(jìn)中，建議截去棱鏡14a的第一端表面18和側(cè)表面22a-22d，例如沿著由虛線截線T1，T2和T3定義的平面截去棱鏡。以這種方式，每個(gè)弧形表面部分58a-58d與第一端表面18和各個(gè)側(cè)表面22a-22d都不是正切地結(jié)合(也就是，大體平滑地結(jié)合)，而是通過各個(gè)頂點(diǎn)連接這些表面。同樣，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以完全理解如何實(shí)施該棱鏡的這種截取。
圖10給出了當(dāng)光通過以此種方式截取后的棱鏡時(shí)投射到表面上的圖案。如圖所示，正交線PL1、PL2明顯比先前實(shí)施例中的短，并且不是彼此實(shí)際(物理)相交。相反，這些線不是完全地延伸至四個(gè)外部的點(diǎn)P1-P4或向內(nèi)延伸至點(diǎn)P5。這樣在線PL1、PL2的外端和各個(gè)外部點(diǎn)P1-P4之間存在間隙，并且在線的內(nèi)端和中心點(diǎn)P5之間也存在間隙。
如果只沿著截取線T2和T3截切棱鏡，從而各個(gè)弧形表面部分與各個(gè)側(cè)表面在頂點(diǎn)處相交，但是與第一端表面12正切結(jié)合(也就是說基本上平滑地結(jié)合)，則投射到表面上的圖案看起來和圖6中的圖案類似，不過線PL1、PL2通過中心點(diǎn)P5正交。作為選擇，如果僅沿著截取線T1截切棱鏡，則形成的圖案為各條線的外端完全延伸到外部端點(diǎn)P1-P4，但不會(huì)向內(nèi)延伸至中心點(diǎn)P5，并且也不會(huì)相交。
可以理解棱鏡截取的量或深度(圖中截取深度表示為D)決定了對(duì)于給定半徑R弧形表面部分58a-58d的長(zhǎng)度C。例如，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)通過例如增大截取深度D從而減小各個(gè)弧形表面部分58a-58d的長(zhǎng)度，具有縮短正交線PL1、PL2的作用。另外，每個(gè)弧形表面部分的銳度或曲率顯示出對(duì)線PL1、PL2的光強(qiáng)度存在影響。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)增加弧形表面部分的曲率(也就是說減小半徑R)具有使線PL1、PL2的光強(qiáng)度增加的效果。
盡管用于形成棱鏡的材料可以根據(jù)需要選擇，但顯然可以理解所用的材料必須是半透明或透明的。然而，所選材料最好具有在1.6到2.5范圍內(nèi)的折射系數(shù)，優(yōu)選在1.7到2.2的范圍內(nèi)。另外，優(yōu)選所述材料不會(huì)顯示出雙折射現(xiàn)象，即進(jìn)入到材料中的光線被分離為以不同角度折射的兩束分離光束。因此適當(dāng)?shù)牟牧峡砂⒎窖趸啠詈檬羌饩蚺c尖晶石具有相同光學(xué)特性的合成材料。
很容易理解，為了在表面上投射正確的圖案，具有不同光學(xué)特性的材料，尤其是具有不同光學(xué)折射系數(shù)的材料要求傾角θ的改變。例如，所用材料的折射系數(shù)越高，所需的棱鏡傾角就越小，反之亦然。
如果需要，側(cè)表面的數(shù)目可以多于四個(gè)，這樣沿圖2中的線A-A’的棱鏡的橫截面就是多邊形的?？梢岳斫鈧?cè)表面數(shù)目的增加可以相應(yīng)增加投射點(diǎn)的數(shù)目，并且，如果通過各個(gè)弧形表面部分連接各個(gè)側(cè)面與第一端表面，也會(huì)增加投射的光線的數(shù)目。
包括棱鏡14a的儀器10相對(duì)于所述表面的傾斜會(huì)引起表面上四個(gè)外部光點(diǎn)P1-P4的移動(dòng)，其移動(dòng)的量取決于校準(zhǔn)儀器相對(duì)于表面的傾斜角度。同時(shí)通過校準(zhǔn)儀器的這種傾斜，正交線PL1、PL2也會(huì)出現(xiàn)移動(dòng)，這種移動(dòng)明顯小于外部點(diǎn)P1-P4的移動(dòng)，從而基本上不被使用者看到。因此校準(zhǔn)儀器的傾斜會(huì)讓使用者看到外部點(diǎn)P1-P4朝向或者遠(yuǎn)離正交線PL1、PL2的明顯移動(dòng)，但正交線本身幾乎沒有或沒有移動(dòng)。通過相對(duì)于表面調(diào)節(jié)校準(zhǔn)儀器的傾斜度直到外部光點(diǎn)P1-P4相對(duì)于每條線PL1、PL2的端點(diǎn)基本上等距，使用者可以實(shí)現(xiàn)儀器的相對(duì)于表面的基本上垂直的校準(zhǔn)。
另外，盡管可容易地得到儀器的與表面基本上垂直的校準(zhǔn)從而可容易地得到連接至該儀器的任何器具，可以理解，也可采用該儀器獲得除與表面垂直的的校準(zhǔn)以外的校準(zhǔn)。例如，可能希望將器具校準(zhǔn)到相對(duì)于水平線呈例如45°角，但是相對(duì)于垂直面沒有偏離。由于儀器相對(duì)于表面的每個(gè)方位或空間方位角在該表面上產(chǎn)生獨(dú)特的圖案，從而，如果使用者清楚預(yù)期的圖案就可以容易地實(shí)現(xiàn)校準(zhǔn)。
為了在這方面起到輔助作用，可以設(shè)想，圖案“模板”或類似物可用于指示儀器相對(duì)于表面的各種力位所產(chǎn)生的圖案。模板可以具有一個(gè)中心標(biāo)記，它代表由儀器產(chǎn)生的中心光點(diǎn)，而附加標(biāo)記代表儀器相對(duì)表面處于預(yù)定空間方位角時(shí)的所期望的光點(diǎn)圖案。在應(yīng)用時(shí)，使用者在預(yù)定點(diǎn)處將模板方位到表面上，例如要鉆孔的那一點(diǎn)，并在模板上標(biāo)明與器具的期望方位的期望圖案相應(yīng)的相關(guān)標(biāo)記。然后，使用者簡(jiǎn)單地調(diào)節(jié)器具的空間方位角，直到儀器所產(chǎn)生的光點(diǎn)的圖案與模板上的相應(yīng)標(biāo)記匹配。
應(yīng)該認(rèn)識(shí)到本發(fā)明提供了一種簡(jiǎn)單有效的指示器具相對(duì)于表面的校準(zhǔn)的方法。
另外，如圖2、7和9所述和所示的棱鏡14、14a可以具有可供選擇的應(yīng)用，在所述應(yīng)用中出于美觀的目的希望在表面上投射光的圖案。這種儀器的最常見的應(yīng)用是用于迪斯科舞廳的照明設(shè)備或類似物中。眾所周知迪斯科舞廳照明設(shè)備采用例如熒光燈泡的一個(gè)或多個(gè)光源，它的光通過活動(dòng)的或可調(diào)節(jié)的快門裝置被投射到墻壁或天花板上?？扉T裝置的移動(dòng)改變了投射到墻壁或天花板上的光的圖案。
其它已知的迪斯科舞廳照明設(shè)備的形式是采用激光器，所述激光器通過可調(diào)節(jié)的反射裝置將強(qiáng)光束投射到例如墻壁或天花板的表面上。反射裝置通常包括多個(gè)鏡子，為了改變投射到表面上的光圖案，所述反射裝置可以旋轉(zhuǎn)或以其它方式移動(dòng)。
這些形式的儀器通常相當(dāng)笨重，并包括多個(gè)復(fù)雜的移動(dòng)部件。這使它們不適于便攜式的應(yīng)用或重視低成本和高穩(wěn)定性的應(yīng)用場(chǎng)合。另外，移動(dòng)快門或反射裝置的使用會(huì)使投射到表面上的影像或圖案變差，產(chǎn)生“模糊”的效果。這對(duì)于迪斯科舞廳照明系統(tǒng)是可以接受的，但是限制了這類裝置在其它情況下的應(yīng)用。
本發(fā)明可以用于這類迪斯科舞廳照明系統(tǒng)中，能減少成本以及復(fù)雜度，并提供了減小尺寸和減輕重量方面的益處。
權(quán)利要求
1.一種便于相對(duì)于表面校準(zhǔn)物體的儀器，該儀器包括可安裝到所述物體上的裝置，用于以預(yù)定圖案、形狀或間距在所述表面上提供多個(gè)可見標(biāo)記或指示，以便所述儀器相對(duì)于所述表面的空間方位角或方位的改變引起所述表面上的所述指示或標(biāo)記的圖案、形狀或間距的改變。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的儀器，其中所述的裝置包括用于投射光束的光源和用于將所述光束分為多束光束的光學(xué)裝置。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的儀器，其中所述的光學(xué)裝置包括折射鏡或類似裝置。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的儀器，其中折射鏡包括用于將光束分為五束光束的棱鏡。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的儀器，其中所述的五束光束布置為中心光束和相對(duì)于所述中心光束基本上等距的相互以大約90°分開的四束光束。
6.一種用于折射光束的儀器，該儀器包括棱鏡裝置，所述棱鏡裝置具有第一端表面、多個(gè)傾斜的側(cè)表面以及連接第一端表面和各個(gè)側(cè)表面的相應(yīng)的多個(gè)弧形表面，所述棱鏡被布置為當(dāng)光束通過棱鏡裝置投射到表面上時(shí)，在該表面上顯示包括多條大體直的線的預(yù)定圖案。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的儀器，其中所述預(yù)定圖案包括基本上以直角相交的兩條大體直的線。
8.根據(jù)權(quán)利要求6或7所述的儀器，其中所述圖案另外包括多個(gè)離散的點(diǎn)或光點(diǎn)。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的儀器，其中該儀器被布置為所述儀器相對(duì)于表面的傾斜引起所述點(diǎn)中的至少一個(gè)點(diǎn)和所述線中的至少一條線之間的相對(duì)移動(dòng)。
10.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的儀器，其中棱鏡裝置在第一平面中的橫截面基本上是梯形。
11.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的儀器，其中所述棱鏡裝置包括至少四個(gè)傾斜的側(cè)表面。
12.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的儀器，其中所述側(cè)表面相對(duì)于第一端表面傾斜大約60°的角度。
13.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的儀器，其中所述棱鏡裝置由不顯示雙折射特性的材料形成。
14.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的儀器，其中所述棱鏡裝置由折射系數(shù)在1.712到1.762之間的材料形成。
15.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的儀器，其中所述棱鏡裝置由尖晶石形成。
全文摘要
一種用于相對(duì)于平表面以期望角度校準(zhǔn)諸如工具或其它器械的器具的校準(zhǔn)儀器，包括用于產(chǎn)生光束的光源以及將光束分為多束光束以投射到表面上的裝置。如果儀器相對(duì)于表面的方位發(fā)生變化，多束光束形成的表面上的標(biāo)記或指示的圖案也發(fā)生改變。該儀器尤其適于相對(duì)于墻壁或其它平的固定裝置校準(zhǔn)鉆孔機(jī)或其它工具。
文檔編號(hào)G01B11/26GK1605015SQ02825127
公開日2005年4月6日 申請(qǐng)日期2002年10月16日 優(yōu)先權(quán)日2001年10月16日
發(fā)明者沃爾特·利弗, 伊恩·加納 申請(qǐng)人:沃爾特·利弗, 伊恩·加納