專利名稱：可旋入式光束準(zhǔn)直檢測單元及光束準(zhǔn)直度檢測方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及可旋入式光束準(zhǔn)直檢測單元及光束準(zhǔn)直度檢測方法，屬于光學(xué)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
在科學(xué)實驗和工程項目的很多情況下，都需要把光束進(jìn)行準(zhǔn)直后再進(jìn)行下一步工作，在這種情況下，人們往往希望光束沿著特定光軸傳輸，現(xiàn)有的光束準(zhǔn)直性測量方法可大致歸為兩類一類是利用塔爾博特自身成像與疊柵現(xiàn)象，另一類是剪切干涉法。這兩類方法在光束準(zhǔn)直度的測量當(dāng)中，所能達(dá)到的測量精度已經(jīng)相當(dāng)高了，但其操作過程較為復(fù)雜，使用難度高，實用性差
發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明目的是為了解決現(xiàn)有的光束準(zhǔn)直方法操作過程較為復(fù)雜，使用難度高，實用性差的問題，提供了一種可旋入式光束準(zhǔn)直檢測單元及光束準(zhǔn)直度檢測方法。本發(fā)明所述可旋入式光束準(zhǔn)直檢測單元，它包括激光器、可變光闌、十字叉絲、可旋入式反射鏡、精密旋轉(zhuǎn)臺和成像裝置，可旋入式反射鏡由精密旋轉(zhuǎn)臺控制旋轉(zhuǎn)進(jìn)入光路的位置，使可旋入式反射鏡的鏡面與激光器輸出光束光軸的夾角等于可旋入式反射鏡的與成像裝置光軸的夾角，激光器發(fā)出的光束入射至可變光闌，可變光闌透射出的光束入射至十字叉絲，十字叉絲出射的十字形光束入射至可旋入式反射鏡，可旋入式反射鏡反射出的光束入射至成
像裝置。光束準(zhǔn)直度檢測方法，該方法包括以下步驟步驟一、激光器發(fā)出的光束經(jīng)可變光闌、十字叉絲后出射，產(chǎn)生十字形光束；步驟二、調(diào)整精密旋轉(zhuǎn)臺，使得可旋入式反射鏡的鏡面與激光器輸出光束光軸的夾角等于成像裝置光軸與鏡面夾角；步驟三、十字形光束經(jīng)可旋入式反射鏡反射后進(jìn)入成像裝置；步驟四、成像裝置將光強(qiáng)信號轉(zhuǎn)換為電信號傳輸給數(shù)據(jù)處理單元，數(shù)據(jù)處理單元對十字光束形成的光斑圖像進(jìn)行分析，獲取當(dāng)前光束的準(zhǔn)直度。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)利用本發(fā)明的方法，能夠快速準(zhǔn)確的測量出光束準(zhǔn)直度，并且該方法簡單、可行。


圖I是本發(fā)明所述可旋入式光束準(zhǔn)直檢測單元的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是獲取光束準(zhǔn)直度的原理圖；圖3是光束準(zhǔn)直度檢測方法流程圖。
具體實施方式
具體實施方式
一下面結(jié)合圖I說明本實施方式，本實施方式所述可旋入式光束準(zhǔn)直檢測單元，它包括激光器I、可變光闌2、十字叉絲3、可旋入式反射鏡4、精密旋轉(zhuǎn)臺5和成像裝置6，可旋入式反射鏡4由精密旋轉(zhuǎn)臺5控制旋轉(zhuǎn)進(jìn)入光路的位置，使可旋入式反射鏡4的鏡面與激光器I輸出光束光軸的夾角等于可旋入式反射鏡4的與成像裝置6光軸的夾角，激光器I發(fā)出的光束入射至可變光闌2，可變光闌2透射出的光束入射至十字叉絲3，十字叉絲3出射的十字形光束入射至可旋入式反射鏡4，可旋入式反射鏡4反射出的光束入射至成像裝置6。 成像裝置6的電信號輸出端連接數(shù)據(jù)處理單元的信號輸入端相連。如圖I所示，激光系統(tǒng)(激光器I、可變光闌2和十字叉絲3)工作時，可旋入反射鏡4位于主光路之外，不對激光系統(tǒng)工作產(chǎn)生影響，激光束可正常進(jìn)入后續(xù)光學(xué)系統(tǒng)中。測量光束準(zhǔn)直度時，可旋入反射鏡4進(jìn)入光路系統(tǒng)中，經(jīng)可變光闌2改善光束質(zhì)量后的激光束被反射鏡折轉(zhuǎn)到成像裝置6中，應(yīng)保證鏡面與激光主光路系統(tǒng)光軸夾角等于鏡面與成像裝置6光軸夾角，若激光束無準(zhǔn)直誤差，獲得的圖像中，光斑的形心位置位于圖像中心，如激光束存在準(zhǔn)直誤差，形心位置將會偏離圖像中心，產(chǎn)生相對位移。
具體實施方式
二 本實施方式對實施方式一作進(jìn)一步說明，它還包括透鏡7，所述成像裝置6在透鏡7的焦點(diǎn)處，可旋入式反射鏡4反射出的光束通過透鏡7入射至成像裝置6。透鏡7的作用是利用其只對光束入射指向敏感的特性，由焦點(diǎn)位置得到光束準(zhǔn)直度。
具體實施方式
三下面結(jié)合圖2和圖3說明本實施方式，光束準(zhǔn)直度檢測方法，該方法包括以下步驟步驟一、激光器I發(fā)出的光束經(jīng)可變光闌2、十字叉絲3后出射，產(chǎn)生十字形光束，即為待測光束；步驟二、調(diào)整精密旋轉(zhuǎn)臺5，使得可旋入式反射鏡4的鏡面與激光器I輸出光束光軸的夾角等于成像裝置6光軸與鏡面夾角；步驟三、十字形光束經(jīng)可旋入式反射鏡4反射后進(jìn)入成像裝置6 ；步驟四、成像裝置6將光強(qiáng)信號轉(zhuǎn)換為電信號傳輸給數(shù)據(jù)處理單元，數(shù)據(jù)處理單元對十字光束形成的光斑圖像進(jìn)行分析，獲取當(dāng)前光束的準(zhǔn)直度。在步驟一激光系統(tǒng)工作時，可旋入反射鏡4不在光路內(nèi)，不對光束產(chǎn)生影響，保證系統(tǒng)正常工作，測量時再進(jìn)行步驟二至步驟四，將光束導(dǎo)入成像裝置6中，獲取光束準(zhǔn)直度信息。根據(jù)反射定理，保證兩個夾角相等時，若激光束無準(zhǔn)直誤差，獲得的圖像中，光斑的形心位置位于圖像中心，有利于后期對準(zhǔn)直度誤差的計算。圖2中，光束準(zhǔn)直誤差可用θ=(θχ，0y)表示，成像裝置6的光學(xué)系統(tǒng)(透鏡7)焦距為f，所獲得圖像中光斑形心位置與圖像中心的偏差量為t=(tx，ty)，則光束準(zhǔn)直誤差可由下式計算得到O
CO
-O-
I- IlJ, /
/ X · / /
/ ,
O
Jl
權(quán)利要求
1.可旋入式光束準(zhǔn)直檢測單元，其特征在于，它包括激光器(I)、可變光闌(2)、十字叉絲(3)、可旋入式反射鏡(4)、精密旋轉(zhuǎn)臺(5)和成像裝置(6)， 可旋入式反射鏡(4)由精密旋轉(zhuǎn)臺(5)控制旋轉(zhuǎn)進(jìn)入光路的位置，使可旋入式反射鏡(4)的鏡面與激光器(I)輸出光束光軸的夾角等于可旋入式反射鏡(4)的與成像裝置(6)光軸的夾角， 激光器(I)發(fā)出的光束入射至可變光闌(2 )，可變光闌(2 )透射出的光束入射至十字叉絲(3)，十字叉絲(3)出射的十字形光束入射至可旋入式反射鏡(4)，可旋入式反射鏡(4)反射出的光束入射至成像裝置(6 )。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的可旋入式光束準(zhǔn)直檢測單元，其特征在于，它還包括透鏡(7)，所述成像裝置(6)在透鏡(7)的焦點(diǎn)處，可旋入式反射鏡(4)反射出的光束通過透鏡(7)入射至成像裝置(6)。
3.光束準(zhǔn)直度檢測方法，其特征在于，該方法包括以下步驟 步驟一、激光器(I)發(fā)出的光束經(jīng)可變光闌(2)、十字叉絲(3)后出射，產(chǎn)生十字形光束； 步驟二、調(diào)整精密旋轉(zhuǎn)臺(5)，使可旋入式反射鏡(4)的鏡面與激光器(I)輸出光束光軸的夾角等于可旋入式反射鏡(4)的與成像裝置(6)光軸的夾角； 步驟三、十字形光束經(jīng)可旋入式反射鏡(4)反射后進(jìn)入成像裝置(6)； 步驟四、成像裝置(6)將光強(qiáng)信號轉(zhuǎn)換為電信號傳輸給數(shù)據(jù)處理單元，數(shù)據(jù)處理單元對十字光束形成的光斑圖像進(jìn)行分析，獲取當(dāng)前光束的準(zhǔn)直度。
全文摘要
可旋入式光束準(zhǔn)直檢測單元及光束準(zhǔn)直度檢測方法，屬于光學(xué)領(lǐng)域，本發(fā)明為解決現(xiàn)有的光束準(zhǔn)直方法操作過程較為復(fù)雜，使用難度高，實用性差的問題。本發(fā)明所述可旋入式光束準(zhǔn)直檢測單元包括激光器、可變光闌、十字叉絲、可旋入式反射鏡、精密旋轉(zhuǎn)臺和成像裝置，可旋入式反射鏡由精密旋轉(zhuǎn)臺控制旋轉(zhuǎn)進(jìn)入光路的位置，使可旋入式反射鏡的鏡面與激光器輸出光束光軸的夾角等于可旋入式反射鏡的與成像裝置光軸的夾角，激光器發(fā)出的光束入射至可變光闌，透射出的光束入射至十字叉絲，十字叉絲出射的十字形光束入射至可旋入式反射鏡，可旋入式反射鏡反射出的光束入射至成像裝置，成像裝置將光強(qiáng)信號轉(zhuǎn)換為電信號傳輸給數(shù)據(jù)處理單元，獲取當(dāng)前光束的準(zhǔn)直度。
文檔編號G01M11/02GK102879184SQ20121039146
公開日2013年1月16日 申請日期2012年10月16日 優(yōu)先權(quán)日2012年10月16日
發(fā)明者呂志偉, 劉曉妍, 王新, 韓興博 申請人:哈爾濱工業(yè)大學(xué)