专利名称：可调式自准直仪的制作方法
技术领域：
本发明是有关于一种可调式自准直仪，特别是有关于一种可量测各种尺寸范围待测物的可调式自准直仪。
背景技术：
一般来说，自准直仪(autocollimator)在工业应用中是十分有用的仪校准设备，凡是有关精密角度量测或直线基准量测皆需依赖自准直仪的使用。自准直仪应用的范围可以小至量测微小偏摆，或大至辅助飞机机翼以及船舰主轴的安装。
参阅图1，一公知的自准直仪1主要包括有一光源11、一针孔(pinhole)12、一分光镜13、一准直透镜14以及一CCD接收器16。当光源11所发出的光线通过针孔12后，针孔12可以被视为一点光源而朝向分光镜13发射光束L1，光束L1经由分光镜13反射后，会以参考光束(未显示)射向CCD接收器16、反射光束L2射向准直透镜14，反射光束L2在通过准直透镜14之后便会成为准直光束L3，此时，准直光束L3会射至一待测表面2，并且反射回准直透镜14，然后再经由准直透镜14的聚焦作用而成为聚焦光束L4，该聚焦光束L4会穿透分光镜13而成像于CCD接收器16之上，因此，通过观察参考光束(未显示)与聚焦光束L4从待测表面2反射至CCD接收器16的成像，即可从成像的位置的差异来判断待测表面2的状态，同样地，自准直仪1也可以用来量测二不同表面间的平行度。
然而，公知的自准直仪1会具有一缺点，亦即自准直仪1仅能量测一定范围的待测面，换句话说，如果待测面的范围很大，则自准直仪1就必须使用大尺寸的准直透镜14，然而，使用大尺寸的准直透镜14会增加自准直仪1的孔径(aperture)及制造成本，且在使用上也造成许多不便。
有鉴于此，本发明的目的是要提供一种可调式自准直仪，不但可量测各种范围的待测面，且其成本较为低廉并易于使用。

发明内容
本发明基本上采用如下所详述的特征以为了要解决上述的问题。也就是说，本发明的一目的是要提供一种可调式自准直仪，是用以量测一待测面状态。该可调式自准直仪包括一基座；一设置于该基座上的光源；一设置于该基座上的第一分光镜；一设置于该基座上的第二分光镜；一可移动地设置于该基座上的光学组件，其中，该光源输出一光束经由该第一分光镜至该第二分光镜，并穿透该第二分光镜以形成一第一分光束至该待测面，且该光束经由该第二分光镜形成一第二分光束至该光学组件，并通过该光学组件形成平行于该第一分光束的一量测光束至该待测面；以及一接收器，是用以接收自该待测面反射的该第一分光束与该量测光束的图像。
同时，根据本发明的上述目的，该基座上还设置有一第一滑轨，该光学组件是设置于该第一滑轨上。
又根据上述目的，为了方便观察自该待测面反射的该第一分光束与该量测光束的该图像，该光学组件具有反射一特定波长的一反射面，使经由该光学组件反射至该待测面的该量测光束有别于该第一分光束。
又根据上述目的，该反射面是通过电镀方式形成。
又根据上述目的，该光学组件是为具有45°倾斜角的一反射镜。
又根据上述目的，该光学组件是为一五角棱镜(penta-prisms)。
又根据上述目的，该光源是为一准直光源。
又根据上述目的，该准直光源包括一点光源及一准直透镜，该准直透镜是用以使该光束成为一准直光束；以及自该点光源至该准直透镜的一第一距离与该准直透镜的一焦距相等，且该焦距也相等于自该准直透镜经该第一分光镜至一图像成像处的一第二距离；当置换该准直透镜时，通过调整该准直透镜、该第一分光镜与该点光源的相对位置，以确定该第一距离、该第二距离与该焦距三者相等。
又根据上述目的，该基座上还设置有一第二滑轨，该第二滑轨用以调整该第一距离与该第二距离，供该准直透镜、该第一分光镜是设置于其上。
又根据上述目的，该接收器是设置于该图像成像处。
又根据上述目的，一第一刻度盘是设置于该图像成像处，该第一刻度盘是用以对该图像提供坐标以方便观测，该接收器是接收经该第一刻度盘的该图像。
又根据上述目的，还包括一放大目镜，是设置于该第一刻度盘与该接收器间，用以放大该图像。
又根据上述目的，该点光源包括一非同步性光源以及一第二刻度盘，该第二刻度盘是用以提高该图像判读的精度，并且该第一距离是为自该第二刻度盘至该准直透镜。
又根据上述目的，该非同步性光源是为一灯泡。
又根据上述目的，该第二刻度盘具有一针孔。
又根据上述目的，该接收器是为一显示屏幕。
又根据上述目的，该接收器是为一电荷耦合组件(CCD，Charge CoupledDevice)。
本发明的另一目的是要提供一种量测一待测面状态的方法，该方法包括下列步骤提供一光源形成一光束；自该光束形成一第一分光束至该待测面，并自该光束分出平行于该第一分光束的一量测光束至该待测面；以及观察该第一分光束与该量测光束自该待测面反射的一图像以确定该待测面的状态。
又根据上述目的，该第一光束是为一准直光束。
为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例并结合附图做详细说明。


图1是显示一公知的自准直仪的平面示意图；图2A是显示本发明的可调式自准直仪的立体示意图；图2B是显示根据图2A的俯视示意图；以及图3是显示本发明的可调式自准直仪的运作示意图。
附图符号说明1～自准直仪2～待测表面11、120～光源12～针孔13～分光镜
14、170～准直透镜180～放大目镜16～CCD接收器100～可调式自准直仪110～基座111～第一滑轨112～第二滑轨113～第三滑轨114～滑槽130～第一分光镜140～第二分光镜150～光学组件151～反射面160～接收器175～第一刻度盘185～第二刻度盘186～针孔A、B～区域L1、L0、L0’、L0”、L1、L1’、L2、L2’、Lm、Lm’、Lm”～光束L2～反射光束L3～准直光束L4～聚焦光束L1”、L2”～聚焦光束S～待测面具体实施方式
现在结合

本发明的较佳实施例。
参阅图2A及图2B，本发明的可调式自准直仪100主要包括有一基座110、一光源120、一第一分光镜130、一第二分光镜140、一光学组件150、一接收器160、一准直透镜170、一第一刻度盘175、一放大目镜180以及一第二刻度盘185。
如图2A及图2B所示，基座110还具有第一滑轨111、第二滑轨112、第三滑轨113以及滑槽114。在本实施例中，第三滑轨113以及滑槽114是为了操作方便而增设，若省略第三滑轨113以及滑槽114亦不影响本发明创作的目的。在本实施例中，光源120以及第二刻度盘185是以可滑动的方式设置于第三滑轨113之上，同时，光源120、第二刻度盘185以及第三滑轨113也是滑动于滑槽114之上。在本实施例之中，光源120可以是一非同步性光源，例如一灯泡。
第一分光镜130以及第二分光镜140皆是以可滑动的方式设置于第二滑轨112之上。在本实施例中，第一分光镜130、第二刻度盘185以及光源120是位于同一水平位置上；第一分光镜130以及第二分光镜140是相同的，皆为半反射及半穿透式分光镜。
光学组件150是以可移动的方式设置于第一滑轨111之上，并且光学组件150是水平地间隔于第二分光镜140。此外，光学组件150可以是一具有45°倾斜角的反射镜或一五角棱镜(penta-prisms)。在本实施例中，光学组件150乃是采用一具有45°倾斜角的反射镜，并且该反射镜具有可反射一特定波长的一反射面151，更详细地说，反射面151具有一颜色，并且是以电镀的方式形成。
准直透镜170是以可滑动的方式设置于第二滑轨112之上，并且准直透镜170是位于第一分光镜130与第二分光镜140之间。准直透镜170主要是用来使通过的光束成为准直光束。
第一刻度盘175也是以可滑动的方式设置于第二滑轨112之上，并且第一刻度盘175是间隔于第一分光镜130。第一刻度盘175是用以对图像提供坐标以方便观测。
放大目镜180也是以可滑动的方式设置于第二滑轨112之上，并且是间隔于第一刻度盘175。放大目镜180具有放大图像的效果。
连接于放大目镜180，接收器160可用来接收经放大目镜180放大后的图像。此外，接收器160可以是一电荷耦合组件(CCD，Charge Coupled Device)或一显示屏幕。
第二刻度盘185则是以可滑动的方式设置于第三滑轨113之上，并且是位于第一分光镜130与光源120之间。第二刻度盘185可用来提高光学图像判读的精度，第二刻度盘185是具有一针孔186或一狭缝；在本实施例中，第二刻度盘185仅具有一针孔186，而针孔186可使光源120所发出的光线转换成点光源的形式射向第一分光镜130。
如上所述，当欲使用可调式自准直仪100来量测一待测面的状态(例如一待测面上各点的平行度或不同待测面间的平行度)时，可先移动调整第一分光镜130、第二分光镜140、光学组件150、准直透镜170、第一刻度盘175以及第二刻度盘185，使自针孔186(第二刻度盘185)经第一分光镜130至准直透镜170的一第一距离与准直透镜170的焦距相等，并且使自准直透镜170经第一分光镜130至一图像成像处的一第二距离也与准直透镜170的焦距相等，在此值得注意的是，上述的图像成像处即是准直透镜170的焦点位置，第一刻度盘175是设置于该图像成像处。此外，当需要置换准直透镜170时，也可通过调整准直透镜170、第一分光镜130与该第二刻度盘185间的相对位置，来确保第一距离、第二距离以及准直透镜170的焦距三者相等。
接下来将说明以可调式自准直仪100来量测一待测面S状态的方法。
参阅图3，首先，光源120所发出的光线在通过第二刻度盘185的针孔186后会以点光源的形式射向第一分光镜130，以下为便于说明起见，将以光束简化的方式来说明可调式自准直仪100的运作。由针孔186所射出的一光束L0会部份地穿透第一分光镜130以及部份地被第一分光镜130反射成一光束L0’。接着，光束L0’在通过准直透镜170后会成为一准直光束L0”，该准直光束L0”会再继续射向第二分光镜140，在此，准直光束L0”会部份地穿透第二分光镜140而成为一第一分光束L1，同时，准直光束L0”也会被第二分光镜140反射而成为一第二分光束L2。然后，如图3所示，第一分光束L1会射至待测面S的区域A上，而第二分光束L2则会继续朝光学组件150方向前进。接着，第二分光束L2会被光学组件150反射而成为一量测光束Lm，并且量测光束Lm会射至待测面S的区域B上。特别的是，该光学组件150具有反射一特定波长(例如红光波长)的一反射面151，故量测光束Lm是为一特定波长的光束(例如红光)，而可与第一分光束L1有所区别，以方便观察自待测面S反射的第一分光束L1与量测光束Lm。
当第一分光束L1射至待测面S的区域A上后，其会被区域A反射成一光束L1’，该光束L1’会先后穿透第二分光镜140以及准直透镜170后而成为一聚焦光束L1”，然后，该聚焦光束L1”会再穿透第一分光镜130而形成一第一聚焦图像于第一刻度盘175之上。在另一方面，当量测光束Lm射至待测面S的区域B上后，其会被区域B反射成一光束Lm’，该光束Lm’会再被反射面151反射成一光束Lm”。接着，光束Lm”又再被第二分光镜140反射而成为一光束L2’，该光束L2’在穿透准直透镜170后会成为另一聚焦光束L2”，然后，该聚焦光束L2”会再穿透第一分光镜130而形成一第二聚焦图像于第一刻度盘175之上。
如上所述，通过对比第一聚焦图像与第二聚焦图像的位置，即可判断待测面S的平行度。更详细地说，倘若第一聚焦图像与第二聚焦图像是重达在一起，此即表示待测面S的区域A与区域B之间不存在有平行度的差异。反之，若第一聚焦图像与第二聚焦图像是分离的，则表示待测面S的区域A与区域B之间存在有平行度的差异，并且通过第一刻度盘175上的坐标数值即可判断区域A与区域B之间的平行度差异值。
此外，为方便观测第一聚焦图像与第二聚焦图像，放大目镜180可先将第一聚焦图像与第二聚焦图像放大，而由接收器160所接收，然后由接收器160上即可更清楚地判断区域A与区域B之间的平行度差异。
此外，本发明的可调式自准直仪100并不局限于仅能量测一待测面的平行度，也就是说，可调式自准直仪100也可以用来量测不同平面间的平行度，其运作方式也如图3所示，并仅需将区域A与区域B视为不同的平面即可。
此外，本发明的可调式自准直仪100也可以不采用第一刻度盘175以及放大目镜180，而只要将接收器160设置于上述图像成像处来直接接收第一聚焦图像以及第二聚焦图像。
此外，更特别的是，本发明的可调式自准直仪100也可以不采用准直透镜170。换句话说，在一情况下，当从针孔186或第二刻度盘185所发出的光束即是一准直光束时，其同样可以量测一待测面的平行度或者不同平面间的平行度。
综上所述，本发明的可调式自准直仪100所具有的最大优点即在于其可用来量测各种范围的待测面(尤其是大范围的待测面)，而不需采用大尺寸的准直透镜，故其制造成本可以大为降低，以及其携带使用可以更为方便。
虽然本发明已以较佳实施例公开于上，然而其并非用以限定本发明，任何本技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，当然可作些许的更动与润饰，因此本发明的保护范围应当以申请专利的权利要求书的范围所界定的为准。
权利要求
1.一种可调式自准直仪，该可调式自准直仪用以量测一待测面状态，该可调式自准直仪包括一基座；一设置于该基座上的光源；一设置于该基座上的第一分光镜；一设置于该基座上的第二分光镜；一可移动地设置于该基座上的光学组件，其中，该光源输出一光束经由该第一分光镜至该第二分光镜，并穿透该第二分光镜以形成一第一分光束至该待测面，且该光束经由该第二分光镜形成一第二分光束至该光学组件，并通过该光学组件形成平行于该第一分光束的一量测光束至该待测面；以及一接收器，该接收器用以接收自该待测面反射的该第一分光束与该量测光束的一图像。
2.如权利要求1所述的可调式自准直仪，其特征在于该基座上还设置有一第一滑轨，该光学组件是设置于该第一滑轨上。
3.如权利要求1所述的可调式自准直仪，其特征在于该光学组件具有反射一特定波长的一反射面，使经由该光学组件反射至该待测面的该量测光束有别于该第一分光束。
4.如权利要求3所述的可调式自准直仪，其特征在于该反射面通过电镀方式形成。
5.如权利要求1所述的可调式自准直仪，其特征在于该光学组件是为具有45°倾斜角的一反射镜。
6.如权利要求1所述的可调式自准直仪，其特征在于该光学组件是为一五角棱镜。
7.如权利要求1所述的可调式自准直仪，其特征在于该光源是为一准直光源。
8.如权利要求7所述的可调式自准直仪，其特征在于该准直光源包括一点光源及一准直透镜，该准直透镜是用以使该光束成为一准直光束；以及自该点光源至该准直透镜的一第一距离与该准直透镜的一焦距相等，且该焦距也相等于自该准直透镜经该第一分光镜至一图像成像处的一第二距离；当置换该准直透镜时，通过调整该准直透镜、该第一分光镜与该点光源的相对位置，以确定该第一距离、该第二距离与该焦距三者相等。
9.如权利要求8所述的可调式自准直仪，其特征在于该基座上还设置有一第二滑轨，该准直透镜、该第一分光镜是设置于该第二滑轨上，以方便调整该第一距离与该第二距离。
10.如权利要求8所述的可调式自准直仪，其特征在于该接收器是设置于该图像成像处。
11.如权利要求8所述的可调式自准直仪，其特征在于一第一刻度盘是设置于该图像成像处，该第一刻度盘是用以对该图像提供坐标，以方便自该接收器观测该图像。
12.如权利要求11所述的可调式自准直仪，其特征在于还包括一放大目镜，该放大目镜设置于该第一刻度盘与该接收器间，用以放大该图像。
13.如权利要求8所述的可调式自准直仪，其特征在于该点光源包括一非同步性光源以及一第二刻度盘，该第二刻度盘是用以提高该图像判读的精度，并且该第一距离是为自该第二刻度盘至该准直透镜。
14.如权利要求13所述的可调式自准直仪，其特征在于该非同步性光源是为一灯泡。
15.如权利要求13所述的可调式自准直仪，其特征在于该第二刻度盘具有一针孔。
16.如权利要求1所述的可调式自准直仪，其特征在于该接收器是为一显示屏幕。
17.如权利要求1所述的可调式自准直仪，其特征在于该接收器是为一电荷耦合组件。
18.一种量测一待测面状态的方法，包括下列步骤提供一光源形成一光束；自该光束形成一第一分光束至该待测面，并自该光束分出平行于该第一分光束的一量测光束至该待测面；以及观察该第一分光束与该量测光束自该待测面反射的一图像以确定该待测面的状态。
19.如权利要求18所述的量测一待测面状态的方法，其特征在于该第一光束是为一准直光束。
全文摘要
一种可调式自准直仪，该可调式自准直仪用以量测一待测面状态，包括一基座、一光源、一第一分光镜、一第二分光镜、一光学组件以及一接收器。该光源、该第一分光镜以及该第二分光镜是设置于该基座上。该光学组件是可移动地设置于该基座上，该光源输出一光束经由该第一分光镜至该第二分光镜，并穿透该第二分光镜以形成一第一分光束至该待测面，且该光束经由该第二分光镜形成一第二分光束至该光学组件，并通过该光学组件形成平行于该第一分光束的一量测光束至该待测面。该接收器是用以接收自该待测面反射的该第一分光束与该量测光束的一图像。
文档编号G01B11/26GK1670473SQ200410039680
公开日2005年9月21日 申请日期2004年3月16日 优先权日2004年3月16日
发明者柳至崇, 林东龙 申请人:明基电通股份有限公司