CN107076397B - 双向全向透镜 - Google Patents

Abstract

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。

Description

双向全向透镜

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)。

该公布申请教导了使用由第一基本单元发射的调制激光组成的扇形光束。该基本单元具有“零位”光传感器，该光传感器可以描绘水平定位，并可帮助瞄准扇形光束直到扇形光束直接入射到第二基本单元的中心部分。其目的是调整第一基本单元的扇形光束的瞄准，直到扇形光束直接入射到第二基本单元上水平敏感的(零位)光传感器的中心线。这一过程用于建立两个基本单元之间的对准轴线。

在每个基本单元上设置全向光传感器将是有益的，有助于在使用零位光传感器开始更精确的定位命令之前，开始“寻找”另一个基本单元的过程。例如，在基本单元上不设置全向传感器的情况下，若当第一基本单元的旋转的扇形光束入射到第二基本单元时，第二基本单元的零位光传感器远离第一基本单元而指向，则该零位光传感器(其并未绕该基本单元延伸360度)将不会意识到该扇形光束正入射到第二基本单元上，进而浪费了宝贵的时间，只能等待下一次尝试。(两个基本单元都会绕竖直轴旋转它们的扇形光束和它们的零位光传感器，所以这些扇形光束可以指向工地上的任一方位角)。

发明内容

因此，提供一种接收来自罗盘仪的所有方向的光束以及使这些光束定向至光传感器的全向透镜将是有利的。

再有利地，提供一种能够在“信标模式”下从一个或多个LED发射光束并在罗盘仪的所有方向发射这些光束的全向透镜。

再有利地，提供一种全向双向透镜，其类型为：捕获来自围绕着罗盘仪的几乎所有入射角的光，并在围绕着罗盘仪的几乎所有方向上发射光。

再有利地，提供一种全向透镜，该全向透镜使用至少一个光子发射电子装置(例如LED(发光二极管))在信标模式下发射光束，该光子发射电子装置所发射的光束被透镜装置的成形表面接收，然后被朝着所述全向透镜装置的外表面，向上和向外重定向，从而以罗盘仪的所有角度发射。

进一步有利地，提供一种全向透镜，该全向透镜使用至少一个光子发射电子装置(例如LED(发光二极管))在信标模式下发射光束，该光子发射电子装置所发射的光束被导向至具有圆柱形表面的顶盖部分，该圆柱形表面具有纹理化的外表面，且这种纹理化导致向外行进的光束(例如光子)最后一次被重新定向成极多的角度。

其它的优点和其它新颖特征将在下面的描述中局部地阐述，并将在本领域技术人员阅读以下内容后局部地变得显而易见，或者也可通过实施本文所公开的技术而被了解。

为了实现上述和其它优点，根据一个方面，提供了一种全向透镜设备，该全向透镜设备包括：(a)导光的第一部分；(b)导光的第二部分；其中，所述第一部分被安装成邻近所述第二部分；(c)所述第一部分为基本上圆柱形，具有第一外周，所述第一部分具有面向所述第二部分且在所述第二部分近侧的第一表面，并且所述第一部分具有背对着所述第二部分且在所述第二部分远侧的第二表面；以及(d)所述第二部分在在所述第一部分近侧的第二外周处为大体上圆柱形，所述第二部分具有在所述第一部分近侧的大体上圆锥形的第三表面，以及所述第二部分具有背对着所述第一部分且在所述第一部分远侧的第四表面，所述第四表面形成延伸到远端的突起；(e)其中，所述第一外周具有纹理化的表面修饰。

根据另一方面，提供了一种全向透镜组件，所述全向透镜组件包括：(a)至少一个光传感器；(b)至少一个发光装置；(c)传递预定光波长的光束的导光材料；其中：(i)所述导光材料具有第一表面，所述第一表面接收来自至少一个外部源的以相对于预定平面的多个角度的第一光束，其中，所述第一表面被成形为将所述第一光束中的至少一部分重新定向到位于所述导光材料的近侧的所述至少一个光传感器；(ii)所述导光材料具有第二表面，所述第二表面接收由位于所述导光材料的近侧的所述至少一个发光装置发射的第二光束；以及(iii)所述导光材料具有第三表面，所述导光材料被成形为将所述第二光束中的至少一部分重新定向为朝向所述第三表面，所述第三表面具有纹理化的表面修饰以将光散射到相对于所述预定平面的多个方向。

根据另一方面，提供了一种全向透镜组件，所述全向透镜组件包括：(a)至少一个光传感器；(b)至少一个发光装置；(c)传递预定光波长的光束的基本上导光的材料，所述导光的材料具有：(i)第一表面部分，所述第一表面部分用于接收外部产生的第一光束；(ii)第二表面部分，所述第二表面部分位于所述至少一个光传感器近侧；(iii)第三表面部分，所述第三表面部分位于所述至少一个发光装置近侧；(iv)用于发射光束的第四表面部分，所述第四表面部分具有纹理化的表面修饰；以及(v)第五部分，所述第五部分被成形为将从所述第一表面部分接收的所述第一光束中的至少一部分朝向所述第二表面部分定向；(d)第一电路路径，所述第一电路路径用于将来自所述至少一个光传感器的信号发送给外部装置；以及(e)第二电路路径，所述第二电路路径用于接收从外部装置到所述至少一个发光装置的信号；(f)其中：(i)所述第一表面部分被成形为接收来自基本上水平的面中的基本上每个方向的所述第一光束；(ii)所述第三表面部分被成形为接收来自所述至少一个发光装置的第二光束，并将所述第二光束中的至少一部分朝向所述第五部分定向；(iii)所述第五部分也被成形为接收来自所述第三部分的所述第二光束中的所述至少一部分，所述第二光束中的所述至少一部分包括第三光束，并且所述第五部分也被成形为将所述第三光束中的至少一部分光束朝向所述第四表面部分定向；(iv)所述第四表面部分被成形为接收所述第三光束中的所述至少一部分光束，所述第三光束中的所述至少一部分包括第四光束，并且所述第四表面部分被成形为在包括所述基本上水平的面中的基本上每个方向的多个方向上发射所述第四光束中的至少一部分。

从下面的描述和附图中，本领域技术人员将会清楚其它优点，其中描述和展示了用于实施该技术的所设想到的最佳模式之一的优选实施方式。如将认识到的，本文公开的技术能够具有其它不同的实施方式，并且该技术的多个细节能够在各种显而易见的方面被修改，而不脱离其原理。因此，附图和描述应被认为是说明性的而不是限制性的。

附图说明

结合在说明书中并形成说明书的一部分的附图示出了本文所公开的技术的若干方面，并且与说明书以及权利要求一起用于解释技术的原理。在附图中：

图1是根据本文公开的技术原理构造的双向全向透镜的透视图，其示出了倒置的透镜。

图2是图1的双向全向透镜的透视图，同样是倒置的视图，示出了不包括印刷电路板的部件。

图3是图1的透镜的透视的局部剖视图，同样是倒置的视图，示出了顶盖和反射器部分如何配合在一起的细节。

图4是图1的透镜的透视的局部剖视图，示出了从下面观察的正面朝上的透镜。

图5是图1的透镜的透视的局部剖视图，这次示出了从上面观察的正面朝上的透镜。

图6是图1所示透镜的后视立视图，其中不包括印刷电路板。

图7是图1的透镜的从上面以及从透镜的右侧查看的透视图，其中不包括印刷电路板。

图8是图1的透镜的俯视图。

图9是图1的透镜的仰视图，其中不包括印刷电路板。

图10是图1的透镜的正面立视图，其中不包括印刷电路板。

图11是图1的透镜的从左侧看的立视图，其中不包括印刷电路板。

图12是图1的透镜的从右侧看的立视图，其中不包括印刷电路板。

图13是图1的透镜的立视结构的沿图8所示的直线13-13截取的前视剖面图，其中不包括印刷电路板。

图14是图1的透镜的剖面的图解示图，示出了入射光线示例，其中不包括印刷电路板。

图15是图1的透镜的剖面的图解示图，示出了出射光线示例，其中不包括印刷电路板。

图16是图1的透镜的剖面的图解示图，示出了多条入射光线。

图17是图1的透镜的剖面的图解示图，示出了多条出射光线。

图18是从上看的透视图，示出了双向全向透镜安装在顶部的天宝基本单元，如将在工地上通常使用的。

图19是与图1的透镜类似的透镜的第一替选实施方式的立视构造的前视剖视图，其中不包括印刷电路板。

图20是与图1的透镜类似的透镜的第二替选实施方式的立视构造的前视剖视图，其中不包括印刷电路板。

具体实施方式

现在将详细参照本发明的优选实施例，其示例在附图中示出，其中相同的附图标记在所有附图中指示相同的元件。

应当理解，本文所公开的技术在其应用中不限于在以下描述中阐述的或在附图中示出的构造的细节和部件的布置。本文所公开的技术能够具有其它实施方式并且能够以各种方式被实践或被实施。此外，应当理解，本文所用的措辞和术语是为了描述的目的，不应被视为限制。本文中使用的“包括”或“具有”及其变型意味着包括其后所列出的项及其等同物以及附加的项。除非另有限定，术语“连接”，“联接”和“安装”及其变型在本文中概括地使用，包括直接和间接的连接、联接和安装。此外，术语“连接”和“联接”及其变型不限于物理或机械的连接或联接。

元件名称之前的术语“第一”和“第二”，例如第一入口，第二入口等，用于识别目的以区分相似或相关的元件、结果或概念，并且不一定意味着顺序，除非另有说明，术语“第一”和“第二”也不用于排除包括其它相似或相关的元件、结果或概念。

现在参考图1，示出了总体由附图标记10指代的双向全向透镜，该双向全向透镜具有附图标记为20的顶盖部分、附图标记为40的反射器部分和附图标记为100的电子子组件。在该视图中，示出了印刷电路板的底面110，并且该底面示出了多个安装螺钉122和电连接器124。图1的该视图是倒置的，所以看到了电路板110的底面。

由于图1相对于透镜10的典型取向是倒置的，因此“顶盖”20位于该视图的底部。以附图标记为22示出了该顶盖20的主圆柱形外表面。反射器部分40具有较大的外径，其具有周向外表面46和底面64。由区域64和周向外表面46限定的该扩大部分是安装凸缘的一部分，该安装凸缘在沿着其周向的一个位置处还具有以附图标记70示出的小的凸起或耳部。底座126被设计成进入在反射器部分中，以容纳印刷电路板的安装螺钉122中的一个安装螺钉。

现在参考图2，以非常相似的方向查看透镜10，但是，已从该图去掉了印刷电路板110。去掉印刷电路板之后，可以在这个视图中看到其它部件。例如，可以看到两个螺钉底座126，以及三个发光二极管(LED)112。此外，还存在电引线120，电引线120从图2中可见的主要的电气部件延伸。这些电引线120通常由导电金属制成。

现在参考图3，透镜10的主要部分在剖视图中是可见的，该剖视图示出了这些主要部件的一些内表面的形状。关于顶盖20，具有围绕顶盖部分的下表面周向地延伸的凸缘状表面30、球形内表面24、面向反射器部分40的拱形凹面26。还具有圆形凹口28，该圆形凹口28容纳反射器40的配合的圆形突起48。最后，形状24的一部分以假想线34连续，以示出圆锥部分24的总体的外圆形，优选地，使圆锥部分24的外表面涂上明亮的颜色(例如白色)，具有哑光修饰。作为哑光修饰的替选方案，外球形表面24可以是凹陷的，或者具有某些其它形式的纹理修饰。无论该纹理修饰是包括哑光修饰还是某些其它类型的表面粗糙度，其效果都将在下文中更详细地描述。

反射器部分40还具有一些感兴趣的内部形状，包括适配入顶盖的圆形凹口28中的圆形突起48，基本上保持恒定半径的圆柱形外表面42，圆柱形外表面42延伸到几乎保持外圆柱形状的倾斜外表面44。通过朝向图5中可见的大的外表面62延续，该倾斜表面44延续到达到由周向外表面46形成的安装凸缘。表面42和表面44形成反射器部分40的总体呈圆柱形的上(在图4中)外周。在该图示的实施方式中，表面42为基本上圆柱形，具有半径基本上恒定的圆形外周，而表面44仅为总体上圆柱形的，这是因为在从顶盖20朝向凸缘上表面62的方向上向下看时，表面44是向外成锥形的，图6很好地示出了这些形状。应当理解，用于描述本文公开的某些结构的形状的术语“基本上圆柱形”并不意味着“严格地圆柱形”。换句话说，基本上圆柱形的形状当然可以具有纯圆形的外周，但基本上圆柱形的形状也可以稍微有点椭圆或甚至为蛋状，且仍然胜任为本技术的目的而接收光束或发送光束的工作。

在凸缘的对侧上是大表面64，大表面64在其外径处大致为圆形，且当朝着该圆形的中心行进时，遇到倾斜表面52，该倾斜表面52向下延伸(在图3的该取向)直到到达斜坡开始再次朝上延伸(附图标记54)的点。倾斜表面52和倾斜表面54形成锥形内周，该锥形内周形成“袋子”或空间，该“袋子”或空间被设计成用于捕获略低于该“袋子”或空间而定位的LED 112(参见图4)发出的光。以下将更详细地讨论光线的捕获(即折射)。

这些倾斜形状关于反射器40的(竖直)中心线基本上对称，并且倾斜表面54形成截锥形的或“楔形”的延伸部分58。如下面将更详细地讨论的，如在图3中可见，该延伸部分58通过将透镜10接收的光束向上导向(在图3的该视图中)直到达到反射器部分40的光传感器114所在的截断表面68，而作为光导向件。如下面将讨论的，透镜10的主要目的是将从外部源接收的光束导向到该光传感器114，且将LED 112发射的光束导向穿过到反射器40和顶盖20的其它部分，使得这些光束被发射到外面或外部环境中，并因此可以被工地的工作人员(用户)的眼睛看到。当反射器和顶盖这两个部件紧密配合在一起以形成整个子组件透镜10时，反射器40的中心线与顶盖20的中心线基本上共线。

现在参考图4，再次看到以透视的剖面图形式的透镜10，这次透镜10正面朝上。该视图示出了与图3中看到的部件基本上相同的部件，但这是由于图4的观看者正在查看组件10的底部。参见图3进行描述的基本上相同的形状和表面在图4中再次看到。然而，在图4中可以看到在反射器40的最上侧的区域形成的倾斜表面50。当在图4中观察时，该倾斜表面50形成了呈现为角锥形表面。然而，倾斜表面50实际上是到达相当尖锐的点的总体圆锥形区域；注意，在其它一些图(例如图5)中，由倾斜表面50形成的总体圆锥形的顶端基本上是倒圆形的。这些“顶端形状”(尖锐的或倒圆形的)都将适用于本文所述的目的，但是应当提及的是，顶端越圆，可能越容易模制为塑料部件，特别是关于从注模机释放而言。

在这些附图中看到在一定程度上倒棱的形状的另一表面32，该倒棱的形状位于顶盖20的周向外形状的最上侧的外边缘处。如在图5中可以更容易看到，该上部形状32是将外部圆柱形状22连接到内部拱形(凹形)形状24的面。

现在参考图6，其以从后部看的立式平面图示出了透镜10，并且清楚地示出了反射器40的截锥形部分54的底面68。在图6中还可以看到沿反射器40的安装凸缘部分的圆形(或圆柱形)外表面46的外周的小延伸式耳部70的底部72。

现在参考图7，以从上看的透视图形式示出了透镜10，示出了小突起式耳部70的形状以及示出了顶盖部分20的上部形状。现在参考图8，其示出了透镜10的俯视图，并且示出了剖面线13-13，其将在图13中示出剖面图。

现在参考图9，其示出了透镜10的仰视图，示出了包括LED 112和光传感器114的电子部件的总体位置。该视图未示出实际的印刷电路板110，该实际的印刷电路板110通常将阻碍观看在图9中看到的这些电子部件的视线。

接下来的三个视图都是示出整个透镜10去掉印刷电路板后的立视图。图10是主视图，图11是左视图，图12是右视图。这三个视图，加上图6所示的后视立视图，从所有四个方向示出了整个双向全向透镜10的立视图。

现在参考图13，其示出了透镜10的立视结构的完整剖面图。反射器部分40的各种内部和外部形状全部由附图标记标识和指定，包括由其外表面54限定并终止于平坦的底面68(参见图6)的延伸的截锥形楔形部分58；在该内部形状的对侧是表面52，表面52形成了朝向反射器部分的外径的不同的截锥形且具有底部的圆形外边缘66，在这个立视前视图中，底部圆形外边缘66与表面64基本上共线。应当理解，在拱形表面26和总体圆锥形表面50之间存在空间；该空间可以是空气间隙，或者其可以在组装透镜10的过程中被填充特定的气体化合物。如果需要，它甚至可以被制成真空。

光传感器114的上表面总体以附图标记56标识。该表面与截锥形部分58的底面68基本上共线(在该水平视图中)—参见图3和图6。(注意：在透镜部分54的底面68和光传感器114的顶面56之间可以存在空气间隙，而不会在很大程度上降低性能。)图13中也示出了反射器40的顶部，包括具有顶部边缘60的圆锥形表面50。在该图中看到了具有表面26的相对的拱形(凹形)部分，且该表面26是顶盖部分20的一部分。表面26构成使光束透射穿过的最底的表面，在表面26的上方是另一个拱形(凹形)表面24，表面24是顶盖20的最顶端部分。大体上，用于光导向部分58的“底”面68在光传感器114的近侧，而上表面50表示光导向部分58的远端表面。“侧”内表面52和54在LED 112的近侧，且被设计成用于“捕获”由透镜装置10的LED 112产生的大部分光，然后将该发射的光向上朝向光导向部分58的远端表面50、以及外表面42和44导向(或导引)。

要注意到，已经描述和示出了形状，就可以按顺序对透镜10的目的进行总的讨论。主要目的是从围绕水平面的所有角度接收光束(换句话说，从罗盘仪的相对于地球表面有点(或几乎)水平的所有方向接收光束)。一旦这些光束已经被反射器部分40截获，则这些光束将向下被重新定向至光传感器114。另外，由LED 112发射的光束将被反射器的底部区域(即，在表面52和54)接收，并且那些光束将被反射器部分40和顶盖部分20二者透射并重新定向。现在将详细讨论这些光束的路径。

为了对光束进行这些操作，反射器40和顶盖20都需要由导光材料制成，该导光材料例如为透明塑料或几乎透明的塑料。在该装置的一个优选模式中，顶盖20和反射器40的某些表面具有哑光修饰(或其它一些使它们的表面纹理化的方法)，以在LED 112发射光束时使光束稍微漫射。纹理化的表面可以通过各种制造技术形成，例如包括设计具有某种形式的凹陷或其它机械粗糙形状的表面、通过使用磨料的机械粗糙化技术、通过使用化学浴或蚀刻方法的化学粗糙化技术、油漆或其它具有哑光修饰的涂覆等。此外，某些表面(如下所讨论)将可能通过抛光而被有意做成反光的。对特定外表面区域进行抛光所想要获得的结果将是，在某些情况下，取决于光线(光子)的入射角，该光线(光子)将在该特定区域从导光材料的内部反射。当然，从其外侧入射到该特定区域的光线也可以很好地反射，而不是折射。

应当理解，用于构造顶盖20和反射器40的材料实质上可以是任何类型的导光材料，包括玻璃或塑料材料。在透镜10的一个实施方式中，这些部件由模制的丙烯酸塑料制成，并且顶盖部分20相应地在配合的区域28和48处粘合地结合到反射器部分40。内表面，例如表面50、52和54，可以具有透明的抛光塑料(光滑)修饰，特别是对于期望实现接近全内反射的表面50和54而言。外表面42和44通常也是透明的抛光(光滑)塑料。顶盖20的内表面24优选地被涂白色以产生内部散射器。(应当理解，代替油漆，可以使用其它颜色或其它类型的修饰。)此外，优选以某种方式使围绕顶盖20的整个圆周的外表面22纹理化以产生光束的外部散射器。实现这一点的一种方法是使塑料中具有哑光修饰。如上所述，顶盖20的两个表面24和26的形状是拱形的，并且基本上可以是半球的一部分。

内表面50可以看起来被设计成试图将光聚焦到一点上。然而，本技术实际上并不是这种情况，其或多或少地将入射的光束瞄准楔形延伸部分58，而不是试图实际地聚焦这些光束。在光传感器的顶面56处，如果需要，可以包括光学滤波器。这将允许消除在近可见光范围内不想要的电磁频率，因此不会错误地触发用于光传感器114的电子器件。如上所述，底部“顶端”部分的准确形状，即区域59(图14)，该“点”可以是倒圆形表面，或者甚至可以设计成与可以在反射器部分40中形成的“中心孔”相交。图16示出了中心孔一种可能的形状，用附图标记80指示。换句话说，这种准确的形状对于实现透镜10的目标是不完全关键的。

现在参考图14，以模拟剖面图的视图示出了透镜10的各种重要形状，但该视图用实线示出了所有的外表面和内表面。这是为了在视觉上将这些表面与在该视图中表示光束的虚线区分开来。示例性入射光束用附图标记200示出。示例性入射光束具有从右侧水平地进入(如该图中所看到的)并与内表面51相交的第一线段202，其中，内表面51是圆锥形表面50的整个表面形状的一部分(非中心)。光束200现在被反射且沿线段204被向下重新定向，直到其到达反射表面54，在该反射表面54的位置，光束再次被重新定向以成为线段206。该线段206与光传感器114的上表面56相交。应当理解，这仅仅是沿着反射器部分40的中间表面42的特定高程或高度，水平入射的光束的单个示例。另一更完整的示例参照图16提供。

现在参考图15，右侧的LED 112(在该视图中)以线段302和352发射两个分离的光束。大体上，该视图用作显示出射光束的示例，出射光束作为一个整体用附图标记300总体标识。一旦到达表面52，两个光束就发生折射并被重新定向，分别成为线段304和354。

一旦到达外表面44，这些光束的一部分被折射，这些光束的一部分被反射。(这主要取决于光子到达介质之间的界面时的确切入射角。)折射部分分别成为光束线段306和356。反射部分分别成为光束线段308和358。一旦这两个光束308和358到达内表面51(内表面51是整个表面50的一部分)，则这些光束可能被稍微被重新定向，然后分别成为线段310和360。(注意：以图15所示的这些入射角，光束308和358在表面50和51上发生折射；以许多其它(小于90度的)入射角，光束将通过同样的表面50和51而发生内部反射。)这两个光束继续穿过弯曲表面26下方的间隙以及穿过该表面26，在该表面26处，光束可以被稍微重新定向，分别成为线段312和362。这些光束到达拱形的上表面24并在该位置(通过内部散射)被重新定向，分别成为线段314和364。它们最终到达外表面22，在该外表面22处，它们(通过外部散射)再次被重新定向，分别成为光束316和366。

快速查看图15，可以看出这些发射光束302和352中的每个光束变成最终从整个透镜10在两个几乎相反的方位角(或方向)上发射的光线。这是需要的，因为出射光束将被用于引起施工地的人类用户的注意，且希望人类用户能够看到这些光束；或者更准确地说，希望人类用户站在靠近全向透镜10的工地表面上时，看到由单个LED从任意角度发射的多个光束中的至少一个光束。图17提供了一个更完整的出射光束的实施例。

现在参考图16，提供了若干入射光束的示例，其中多个光束大体上作为整体用附图标记200标识。在该示例中，这些光束是基本上平行且接近水平的光束，且它们从附图标记为202的该角度(或这些角度)开始。在入射到内部圆锥形反射表面50之后，这些光束被向下重新定向，并成为线段光束204。一些光束线段204入射内部中心孔80，发生反射并重新定向为线段光束220。这些光束从反射表面54弹开并被重新定向为线段光束222。最终，大多数光束202被以某种方式重新定向直到这些光束到达光传感器114的上表面。

期望的是，来自于相对于地球表面有点(或几乎)水平的围绕着罗盘仪的几乎任何方向的光束将最终被重新定向到光传感器114。由于透镜10的内表面和外表面关于(相对于地球表面是垂直的)中心线基本上对称，应当理解的是，(在适当的高度)近似水平穿行以入射到外表面42和44上的任何光线将主要被重新定向到光传感器114。如在图16中可见，光传感器可以被包括作为具有连接到印刷电路板110中的电引线120的集成电路芯片。

现在参考图17，这为右侧LED 112发射的多个光束的示例，如该视图中所见的。该LED发射出总体由附图标记332标识的多个光束。正如使用标准LED(其不是激光二极管)可以预计的，这些光束线段332以许多不同的角度发射。

这些光束332现在到达反射器部分40的两个内表面52和54，在该位置，光束的路径被折射并重新定向。这些光束现在成为多个线段光束334和336。这些光束线段334中的一些光束线段将到达反射器部分40的外表面42或外表面44，且这些光束的一些能量将被折射到外部，成为总体上由附图标记390标识的外部光束。不是被折射而是被反射的那些光束(对于光子能量的大部分，这将发生)变成沿其它路径的其它线段光束336。多个光束线段336现在被内表面50截获，具有相当地法向的入射角的光束线段336将向外折射，可能不会很大地改变它们的传播角度。这些光束336中的一些光束将被圆锥形表面50的对侧部分截获，并且将以更大的角度反射，以成为光束线段337(图17的该视图中的反射器40左侧的光束线段)。

这些多个光束336和337中的大多数光束将具有最终到达顶盖部分20的路径，尽管一些光束将从反射器本身折射出去，如上所述(以成为光束390之一)。沿图17的该示例性视图的右侧，到达顶盖20的那些光束将成为光束线段338或340，在此，它们将经顶部拱形表面24发生内部反射并且(通过内部散射)被重新定向为朝向围绕顶盖20的外周的周向表面22。此时，光束将最终向外折射到外部环境中，并将成为总体由附图标记342标识的多个光束中的一个光束。

在图17的该示例性视图的左侧，光束线段336和334将主要与拱形表面24相交并在顶盖20的内部发生内部反射。这些光束中的许多光束将最终到达沿着顶盖20的外周的周向外表面22，并将向外折射到外部环境中作为多个光束348中的一个光束。大部分光束344将从拱形表面24反射(或散射)，然后成为线段光束346。一些光束346将被向下重新定向(在这个视图中)并从拱形表面26反射，然后被重新定向为所述多个光束线段346中的一部分，最终到达外表面22并被发射为一些光束348。

如图16和图17的示例性视图中可以看出，全向透镜10在两个方向上作用，用以接收入射光线和发射出射光线。在两种操作模式中，透镜10作为360度装置，这意味着其相对于罗盘仪的点，对于接收光线(即光子或“光束”)和发射该光线，是完全全向的。在接收光线时，大部分电磁能(即光子)将被重新定向到光传感器114，光传感器114将产生电信号输出，该电信号输出能够被转让给天宝导航有限公司(Trimble Navigation Limited)的其它专利文献中讨论的基本单元所利用。下文将简单地讨论基本单元。在产生出射光线(即光子或“光束”)时，透镜10将在操作的“信标模式”下操作，该“信标模式”将操作信息传递给站在施工工地上的附近的终端用户。由于存在三个不同的LED 112，所以每一LED可以具有不同的颜色，且因此它们可以以不同的顺序和速率闪烁以及发射不同的颜色，以传递操作信息给工地的终端用户。例如三个LED是红色、绿色和蓝色，那么在该信标模式下操作时，通过这三种原色中任意一种的输出能量的任意组合，透镜10可以产生并沿着360度出射模式发射实际上任何需要的颜色。这将在下文中进行更多讨论。

现在参考图18，其示出了天宝基本单元，该天宝基本单元总体由附图标记5表示。双向全向透镜10安置在基本单元5的顶部上。在该图中可以清楚看到顶盖20和反射器部分40。基本单元5可以根据用户的需要移动到工地地面上任意位置。一旦就位，全向透镜10就将能够接收来自几乎任何方向的光线并将这些光线重新定向到光传感器114，光传感器114具有将最终通过第一电路路径到达基本单元5的电输出，从而允许基本单元相应地作出响应。当需要时，基本单元将通过第二电路路径输出驱动全向透镜10的LED 112的电信号。如上所述，接着，这些LED 112中的一个或多个LED将发射光线，该光线将经外周而以全向的方式扩散。这允许工地的用户仅通过看到不同的颜色以及这些彩色闪光的闪烁和重复速率的不同模式，就能够了解基本单元所传递的各种信息。

应当理解，可能使用一些允许这样的装置以具有商业利益的价格的未来技术，光传感器和LED可以由纯光学部件代替。在这种情况下，上述第一和第二电路路径将成为光信号路径，而不是电信号路径。此外，光传感器将成为可进一步发射该所聚集的光的聚光装置，且LED将变成某种类型的发光装置，该发光装置(可能沿着光纤)接收光信号、然后沿着以多个入射角的多条路径输出该光信号。

在图16和图17中，基本单元的上表面总体上以附图标记150示出。图中也大体描绘了安装板152，且可以看到，安装板152将覆盖全向透镜10的上表面62的一部分，从而将透镜10在基本单元5的顶部上保持就位。

基本单元5具有转让给天宝导航有限公司的早期专利文献中描述的某些功能。一个这样的文献是美国专利号8087176，第二个这样的文献是编号为US 2012/0203502的公布申请。该公布申请教导了使用由基本单元发射的扇形光束，该扇形光束通常由调制激光组成；通常地，绿色、红色或红外激光产生该扇形光束。在该公布申请中，基本单元具有敏感“零位”光检测器(光传感器)，该敏感“零位”光检测器(光传感器)可以描绘水平定位，并可帮助瞄准扇形光束直到扇形光束直接入射到第二基本单元(2号，或BU#2)的中心部分，假设扇形光束由第一基本单元(1号，或BU#1)产生。一旦扇形光束被第二基本单元(BU#2)接收，则其控制器(即，在BU#2处)决定关于尝试调整扇形光束被第一基本单元(BU#1)发射时的扇形光束位置(即方向角)，要怎么做。最终目的是使扇形光束直接入射到第二基本单元(BU#2)上水平敏感的(零位)光传感器的中心线。

尽管上述一切都是自动发生的，但是站在工地上的人类用户实际上并不知道当基本单元1和基本单元2对准(定位)它们的扇形光束以建立对准轴时，在基本单元1和基本单元2之间发生了什么。这就是双向全向透镜10可以发挥作用的地方。透镜10将接收激光扇形光束的初始入射，当这发生时，它可以快速通知第一基本单元(BU#1)，其扇形光束已最终找到第二基本单元(BU#2)，尽管精定位可能还未完全完成。第二基本单元(BU#2)处的全向透镜10只需要接收来自第一基本单元(BU#1)的部分扇形光束，且只要BU#2正在接收来自第一基本单元(BU#1)发射的扇形光束的一定最少量的能量，起初精准的扇形光束位置并不重要。

一旦发生这种情况，第二基本单元(BU#2)将接收来自全向透镜10的光传感器114的信号，并且该基本单元(2号)中的控制器接着可以开始发送信号以点亮该同一个全向透镜10的一个或多个LED。例如，一旦第一基本单元(BU#1)令其扇形光束入射到第二基本单元(BU#2)的全向透镜10，BU#2的蓝色LED就可以开始发光。如果该工地地面上的第二基本单元(BU#2)也正发出(第二)扇形光束，并试图找到BU#1的全向透镜10，那么一旦该扇形光束(其可能具有不同的调制信号)与该BU#1的全向透镜相遇，则BU#1的透镜10可以令它的绿色LED开始发光，进而通知工地地面上的终端用户，第二基本单元(BU#2)现在正在瞄准BU#1的全向透镜10。

以这种方式，在工地的用户可以真正“看到”一起工作的基本单元，并且可以通过正在轴对准过程中发出的透镜10的颜色(例如，在本例中为蓝色或绿色)来识别哪个基本单元是#1或#2。此外，应当注意，全向透镜10也可以用于活动目标，如上述公布申请中所讨论的。

应当理解的是，所接收的激光束可以被描绘轮廓，因此它的入射光传感器114的位置可以被计算；或拆分单元式的光传感器可以被用作主光传感器114，例如用于确定所接收的激光光束入射光传感器的位置。在任意一种情况中，这一使用全向透镜10的传感器组件可以被用作精定位传感器；此外，其它的多个光电池传感器的组合可以替代使用，以达到该相同的目的。

全向透镜10还可以具有第三颜色的第三LED，例如红色。例如，如果红色LED被点亮，则可以指示警告，即对于承载该全向透镜10的基本单元(或活动目标)而言，电池电量低。这将产生会令工地上的终端用户难以忽略的视觉信号。许多其它类型的控制功能可以通过全向透镜10可以产生的各种LED信号传递给人类用户。

各种其它功能可以具有诸如如下的信号：

(1)首次开启之后，基本单元可以搜索无线网络，其能够命令全向透镜10的LED循环通过各种颜色模式，例如红-绿-蓝-红-绿-蓝……

(2)一旦基本单元已经找到无线网络，就可以命令LED保持稳定若干秒。如果三个LED都被命令这样做，则用于这一指示的灯的颜色将是白色的。

(3)如果基本单元正在“调平(leveling)”，则该具体基本单元的“主色”可以在进行调平功能的过程中闪烁。

(4)如上所述，如果用于该基本单元的电池电量低，则可以令红色LED作为稳定信号或通过某种类型的重复闪烁来活动。

(5)如果存在错误状态，则可以再次使用红色LED，并且可以，按照基本单元的系统设计者所期望的，其再次可以为稳定信号或者其可以按照某种类型的重复模式闪烁。

(6)如果基本单元正在基于通过无线网络接收的信息进行更新，则LED可以发出紫色(例如，这将为红色LED和蓝色LED同时闪烁或稳定开启)。

(7)如果基本单元正在使其电池充电，则全向透镜10可以发出缓慢闪烁的黄光(这将是红色LED和绿色LED同时以闪烁模式发光)。

应当理解，基本单元的顶部绕竖直轴线旋转，但全向透镜10不具有移动部件。基本单元的顶部容纳扇形光束发光装置(通常是激光二极管)，并且还容纳水平敏感的零位传感器；这些装置必须(一起)旋转以移动到方位角方向上的其它角度。然而，全向透镜10的结构具有大体上对称的主要部分，并且因此，虽然全向透镜本身不具有移动部件，但是在从关于方位角的几乎所有角度接收光束以及在关于方位角的几乎所有角度发射光束的任何情况下都能很好地工作。

图19示出了用于构造全向透镜的替选实施方式。整个结构总体由附图标记12标识，且大部分与图13所示的透镜10非常相似。在图19中，透镜12具有更容易制造的上部14，上部14具有基本平坦的上表面90和下表面92。该替选实施方式的透镜12的光线路径将不同于图16和图17所示的那些光线路径，但它仍将在极大程度上充分发挥作用。从“导光”路径效率的角度来看，其不是优选的实施方式。

图20示出了另一用于构造全向透镜的替选实施方式。整个结构总体由附图标记16标识，并且大部分与图13所示的透镜10非常相似。在图20中，透镜16具有凸起的上部18，凸起的上部18具有包括外环区域96和中心延伸区域94的上表面。下表面98被描绘为基本上平坦的。该替选实施方式的透镜16的光线路径将不同于图16和图17所示的光线路径，但它仍将在极大的程度上充分发挥作用。注意，如果需要，替选实施方式12和16都可具有用于上部14或18的凹形的下表面，即，替代基本上平坦的表面92或98，上部14或18的下表面可以具有弯曲的表面轮廓，类似于图13中的表面26。

综上所述，全向透镜10是能够高效地从罗盘仪的所有方向捕获光线的装置，尤其是当这些光线在接近水平的方向上行进的时候。因此，这些透镜10非常适合于在施工工地上与上述专利和公布申请中描述的基本单元一起使用。这一相同结构也非常适于，当全向透镜10的一个或多个LED被点亮时，在所有方向发射光线以发送视觉信息给工地地面上的用户。

应当理解，不是在近水平方向上行进的光线(或“光束”)有时会被透镜10截获，但最终将被重新定向到该透镜装置的光传感器。在工地上的特定情况，如果期望的调制的光“信号”(即，例如由基本单元的扇形光束发射的那些光束)恰好以非“近水平的”某些其它角度行进，且如果这些光信号被透镜10的光传感器接收并被正确解码，则透镜10的主要目标将已经被实现。虽然本文中呈现的示例仅展示了“近水平”的入射光束，但这并不意味着透镜10和透镜10的主要操作原理被限制为只成功接收这样的“近水平”的入射光束。预计在两个基本单元位于同一工地地面或表面上的典型工地，被接收的扇形光束实际上将沿近水平的路径行进，这是因为两个扇形光束激光发射器将被放置在几乎完全相同的高度。然而，知道这一事实并不会导致透镜10无法适当地作用于非近水平的入射光束。

还应理解，本文所讨论的接收到的光束通常是激光光束，包括由“扇形光束”装置(例如天宝基本单元)发射的光束。这样的激光通常将扩散成扇形，并且通常以预定的“信号”模式调制，以描绘工地上不同的基本单元。激光光束可以具有任何期望的光波长，但是目前施工上使用的典型激光器通常发出的是绿色可见光、红色可见光或红外光中的一种光。芯片上的光传感器装置114可以被设计为具有在不改变任何部件的情况下在单个装置中接收所有这些波长的能力。还应理解，透镜10并不总是需要激光来执行其功能，但是当然优选将激光与大多数基本单元一起使用。

还应理解，本文中讨论的发射的光束通常不是激光。总体上，当全向透镜10在其信标模式下工作时，期望它将发射的光束“扩散”在极多的角度上。事实上，优选在罗盘仪的所有角度上扩散发射的光束——作为360度信标。

还应进一步理解，术语“光线”或“光束”通常用于指光子，并且这样的光子通常被理解为在其移动时沿特定方向行进。虽然在讨论激光光束时，术语“光束”似乎更合适，但是在本专利公开中，光束可以是准直光或非准直光。所有光子都沿着一个方向移动，而不管它们是如何被极化的，且每个光子都可以包括单独的光束或光线。术语“光束线段”或“线段光束”一般都是指图14-17所示的示例，其中各种光束被反射或折射，并且经常改变方向。每条线段仅仅是这样的光束或光线的行进的一部分。

如上所述，两个较早的专利文献与本文公开的技术相关，并且通过引用被结合在本文中。这些专利文献是：名称为“TWO DIMENSION LAYOUT AND POINT TRANSFER SYSTEM”，编号为8,087,176的美国专利和名称为“AUTOMATED LAYOUT AND POINT TRANSFER SYSTEM”的公开专利申请US 2012/0203502。这两个专利文献被转让给加利福尼亚州森尼韦尔(Sunnyvale)的天宝导航有限公司，并通过引用被整体结合在本文中。

应当理解，本文描述的逻辑操作可以使用时序逻辑(例如通过使用微处理器技术)或使用逻辑状态机或者可能通过离散逻辑来实现；其甚至可以使用并行处理器来实现。一个优选实施方式可以使用微处理器或微控制器(例如微处理器)来执行存储在专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit，ASIC)内的存储器单元中的软件指令。事实上，在本文所公开的技术的一种模式中，整个微处理器连同随机存取存储器(RandomAccess Memory，RAM)和可执行的只读存储器(Read-Only Memory，ROM)可以包含在单个ASIC内。当然，也可以使用其它类型的电路以实现这些逻辑操作而不背离本文所公开的技术的原理。在任何情况下，都可以提供一些类型的处理电路，而不论该电路是基于微处理器、基于逻辑状态机，通过使用离散逻辑元件以完成这些任务，或者可能通过尚未发明的一种计算装置；此外，可以提供一些类型的存储器电路，而不论该存储器电路是基于典型的RAM芯片、基于电可擦可编程只读存储器(Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory，EEPROM)芯片(包括闪存))、通过使用离散逻辑元件以存储数据和其它操作信息，或者可能通过一种尚未发明的存储器装置。

还应理解，上述精确的逻辑操作可以被稍微修改以在不背离本文公开的技术的原理的情况下执行相似但非完全一样的功能。这些流程图中的一些决策步骤和其它命令的确切性质针对的是在施工工地使用的装置的具体未来模型(例如其包括由天宝导航有限公司出售的激光接收机)，并且在很多情况下，将采取当然相似但有所不同的步骤，与其它模型或品牌的传感系统(sensing system)或控制系统一起使用，获得相同的整体发明效果。

如本文所使用的，术语“近侧”可以具有一个物理对象与另一个物理对象的紧密定位的含义，因此两个对象可能彼此邻近，但是并不一定要求它们之间不存在第三个对象。在本文所公开的技术中，可以存在将“凸起的定位结构”放置于“凹陷的定位结构”的“近侧”的情况。一般来说，这可能意味着凸起和凹陷的这两个结构将在物理上相互邻接，或者这也可能意味着它们通过相对于彼此而基本上使一个结构保持取向在预定的方向和X-Y(例如水平和竖直)位置的特定尺寸和形状而彼此“配合”，而不论凸起和凹陷的这两个结构实际上是否沿连续的表面彼此接触。或者，任意尺寸和形状(不论是凸起、凹陷还是其它形状)的两个结构可以被设置为稍微彼此接近，而不论它们是否物理上彼此邻接；这样的关系仍可被称为“近侧”。或者，用于特定点的两个或更多个可能的位置可以关于一个物理对象的确切特性而被明确说明，例如在杆的端部“附近”或“位于”杆的端部；所有这些可能的“附近”/“位于”都可以被认为是在该杆的端部的“近侧”。此外，术语“近侧”也可以具有严格与单个对象相关的含义，其中该单个对象可以具有两个端部，而“远端”是稍微远离参考对象点(或区域)定位的端部，而“近端”则是另一个端部，该端部将稍微更靠近同一参考对象点(或区域)定位。

应当理解，本文描述和/或示出的各种部件可以以各种方式制造，包括在多个部分中或作为这些部件中的每个部件的统一部分，而不背离本文所公开的技术的原理。例如，作为权利要求中列举的元件而被包括的部件，可以作为统一部件被制造，或者该部件也可以作为装配在一起的若干单独部分的组合结构被制造。但是该“多部件组件”将仍在出于权利要求的解释侵权目的而所要求和列举的元件的范围之内，即使其呈现为，要求保护的提及的元件仅作为统一的结构被描述和示出在本文中。

此外，应当理解，本文所公开的实施方式包括硬件、以及电子部件或模块，而为了讨论的目的，这些硬件和电子部件或模块可以被图示和描述成仿佛大多数部件仅通过硬件实现。

然而，本领域普通技术人员基于对这一详细描述的阅读，将认识到，在至少一个实施方式中，本文所公开的技术的基于电子的方面可以通过软件来实现。就这一点而言，应当注意，可以利用多个基于硬件和软件的装置以及多个不同结构的部件来实现本文所公开的技术。此外，如果使用软件，则执行这种软件的处理电路可以是通用计算机，该通用计算机实现由为专门实现本技术而设计的专用计算机执行的所有功能。

应当理解，本文所用的术语“电路”可以表示实际的电子电路，例如集成电路芯片(或其一部分)，或者其可以表示由处理装置(例如包括逻辑状态机或处理元件的其它形式(包括顺序处理装置)的微处理器或ASIC)执行的功能。特定类型的电路可以是某种类型的模拟电路或数字电路，但是这样的电路可以由逻辑状态机或顺序处理器在软件中实现。换句话说，如果使用处理电路来执行本文公开的技术中使用的期望功能(诸如解调功能)，则可能没有可以称为“解调电路”的特定“电路”。然而，将存在由软件执行的解调“功能”。所有这些可能性都被发明人所考虑，并且当讨论“电路”时在本技术的原理范围之内。

背景技术和具体实施方式中引用的所有文献在相关部分中通过引用结合在本文中。任何文献的引用不应被解释为承认该文献相对于本文所公开的技术是现有技术。

为了说明和描述的目的，对优选实施例进行了上述描述。本发明并不旨在全面彻底的或者将本文所公开的技术限制在所公开的确切形式，且可以在本公开的精神和范围内进一步修改本文所公开的技术。本文描述或示出的任何示例旨在作为非限制性示例，并且在不脱离本文公开的技术的精神和范围的情况下，根据上述教导可以对示例或优选实施方式进行许多修改或变化。实施方式被选择和描述，以说明本文所公开的技术的原理及其实际应用，进而使本领域普通技术人员能够利用本文在各种实施方式中所公开的技术，并进行各种修改以适于所考虑的特定用途。因此，本申请旨在涵盖使用其一般原理在本文所公开的技术的任何变型、使用或修改。此外，本申请旨在涵盖本文所公开的技术所属的领域中的已知的实践或惯例内的且落在所附权利要求书的限制内的相对于本发明的这样的偏离。

Claims (11)

1.一种全向透镜组件，包括：

(a)至少一个光传感器(114)；

(b)至少一个发光装置(112)；

(c)传递预定光波长的光束的导光材料(20、40)；

其特征在于：

(i)所述导光材料具有第一表面，所述第一表面接收来自至少一个外部源的第一光束(202)，其中，所述第一表面被成形为将所述第一光束中的至少一部分重新定向到位于所述导光材料的近侧的所述至少一个光传感器(114)，使得所述全向透镜组件能够接收来自相对于地球表面水平的任何方向的光束并将所述第一光束的至少一部分重新定向到所述至少一个光传感器(114)；

(ii)所述导光材料具有第二表面，所述第二表面接收由位于所述导光材料的近侧的所述至少一个发光装置(112)发射的第二光束(332)；以及

(iii)所述导光材料具有第三表面，所述导光材料被成形为将所述第二光束中的至少一部分(340、346)重新定向为朝向所述第三表面，所述第三表面具有纹理化的表面修饰以将光散射到相对于所述第二光束的行进方向的多个方向(342、348)，

其中，所述第一表面包括：截锥形的反射面和朝所述至少一个光传感器延伸的突起，其中，所述截锥形的反射面将所述第一光束中的至少一部分朝着所述突起重新定向；以及所述突起的至少一部分具有用于将所述第一光束朝向所述至少一个光传感器引导的反射面；

其中，所述第二表面包括至少两个不同的斜面，所述至少两个不同的斜面形成在所述至少一个发光装置(112)的近侧的空间，其中，所述第二表面折射所述第二光束中的所述至少一部分，并将所述第二光束中的所述至少一部分朝着所述第三表面重新定向；

其中，所述第三表面包括：具有纹理化的表面修饰的外周表面，以及在内部散射所述第二光束以使所述第二光束朝向所述外周表面的至少一个反射面，其中，所述第二光束被发射到外部环境中。

2.如权利要求1所述的全向透镜组件，其中：

所述第一光束包括激光，且所述第二光束包括可见光；或

所述至少一个光传感器包括光电二极管，且所述至少一个发光装置包括发光二极管；或

所述接收来自相对于地球表面水平的任何方向的光束的能力包括围绕着所述导光材料(20、40)的外周的360度。

3.一种全向透镜设备，包括：

导光的第一部分(20)；

导光的第二部分(40)；其中，所述第一部分被安装成邻近所述第二部分；

其特征在于：

所述第一部分为基本上圆柱形，具有第一外周(22)，所述第一部分具有面向所述第二部分且在所述第二部分近侧的第一表面(26)，并且所述第一部分具有背对着所述第二部分且在所述第二部分远侧的第二表面(24)；以及

所述第二部分在所述第一部分近侧的第二外周(42)处为大体上圆柱形，所述第二部分具有在所述第一部分近侧的大体上圆锥形的第三表面(50、51)，以及所述第二部分具有背对着所述第一部分且在所述第一部分远侧的第四表面(54)，所述第四表面形成延伸到远端(68)的突起(58)；

其中，所述第一外周具有纹理化的表面修饰。

4.如权利要求3所述的全向透镜设备，其中：

(a)(i)所述第四表面包括远离所述突起(58)延伸的倾斜部分(52)；以及

(ii)所述第四表面具有基本上光滑的表面修饰；

或，

(b)(i)所述第一表面具有基本上光滑的表面修饰；

(ii)所述第二表面具有纹理化的表面修饰；以及

(iii)所述第三表面具有基本上光滑的表面修饰；以及

(iv)所述第四表面具有基本上光滑的表面修饰；

或

(c)所述第一表面(26)是凹形的；所述第二表面(24)是凹形的；以及所述第三表面是凹形的；

或

(d)所述第二表面是以下之一：凸形的；凹形的；和基本平坦的。

5.如权利要求4所述的全向透镜设备，其中：

由所述第二外周截获的光线中的至少一部分被所述第二外周折射，然后被所述第三表面反射并朝向所述突起的所述远端重新定向；

或

所述第四表面包括远离所述突起(58)延伸的倾斜部分(52)；以及由所述第四表面截获的光线中的至少一部分被所述第四表面折射，然后被朝着所述第二外周、所述第三表面和所述第一部分中的至少一者定向，然后被发射到外部环境中。

6.如权利要求4所述的全向透镜设备，还包括在所述第三表面的近侧的所述第二部分中的中心孔(80)，其中：

由所述第二外周截获的光线中的至少一部分被所述第二外周折射，然后被所述第三表面反射，并朝向以下的至少一者重新定向：所述中心孔；和所述突起的所述远端；以及

入射到所述中心孔的光线中的至少一部分光线被朝着所述突起的所述远端(68)重新定向。

7.如权利要求5所述的全向透镜设备，还包括位于所述突起的所述远端(68)的近侧且接收光线中的所述至少一部分的光传感器(114)。

8.如权利要求5所述的全向透镜设备，其中：

来自所述第四表面的由所述第一部分截获的光线中的至少一部分被所述第二表面反射和散射；

由所述第二表面散射的光线中的至少一部分被所述第一表面反射和重新定向；以及

来自所述第一表面、所述第二表面、所述第三表面和所述第四表面中任一表面且由所述第一外周接收的光线中的至少一部分被所述第一外周散射并发射到外部环境中。

9.如权利要求5所述的全向透镜设备，还包括至少一个发光装置(112)，其中：由所述至少一个发光装置发射的光线中的至少一部分被所述第四表面截获。

10.一种全向透镜组件，包括：

(a)至少一个光传感器(114)；

(b)至少一个发光装置(112)；

其特征在于：

(c)传递预定光波长的光束的基本上导光的材料(20、40)，所述导光的材料具有：

(i)第一表面部分(42)，所述第一表面部分用于接收外部产生的第一光束；

(ii)第二表面部分(68)，所述第二表面部分位于所述至少一个光传感器近侧；

(iii)第三表面部分(52、54)，所述第三表面部分位于所述至少一个发光装置近侧；

(iv)用于发射光束的第四表面部分(22)，所述第四表面部分具有纹理化的表面修饰；以及

(v)第五部分(50、51)，所述第五部分被成形为将从所述第一表面部分接收的所述第一光束(200)中的至少一部分朝向所述第二表面部分定向；

(d)第一电路路径(120)，所述第一电路路径用于将来自所述至少一个光传感器的信号发送给外部装置；以及

(e)第二电路路径(110)，所述第二电路路径用于接收从外部装置到所述至少一个发光装置的信号；

(f)其中：

(i)所述第一表面部分(42)被成形为接收来自基本上水平的面(200)中的基本上每个方向的所述第一光束；

(ii)所述第三表面部分(52、54)被成形为接收来自所述至少一个发光装置(112)的第二光束(332)，并将所述第二光束中的至少一部分朝向所述第五部分(50、51)定向；

(iii)所述第五部分(50、51)也被成形为接收来自所述第三表面部分(52、54)的所述第二光束中的所述至少一部分，所述第二光束中的所述至少一部分包括第三光束(334、336、340、346)，并且所述第五部分也被成形为将所述第三光束中的至少一部分朝向所述第四表面部分(22)定向；

(iv)所述第四表面部分(22)被成形为接收所述第三光束中的所述至少一部分光束，所述第三光束中的所述至少一部分包括第四光束(342、348)，并且所述第四表面部分被成形为在包括所述基本上水平的面中的基本上每个方向的多个方向上发射所述第四光束中的至少一部分。

11.如权利要求10所述的全向透镜组件，其中：

所述第一光束包括激光，以及所述第二光束包括可见光；或

所述至少一个光传感器包括光电二极管，且所述至少一个发光装置包括发光二极管。