一种用于光束方向偏转调节的电动楔镜及光束调节方法

摘要

本发明公开了一种用于光束方向偏转调节的电动楔镜及光束调节方法，电动楔镜包括并排设置的第一楔镜组件和第二楔镜组件，二者均包括调节楔镜，二者中的至少一者还包括中空电机和电机驱动器，调节楔镜与中空电机的转子相连接、且与中空电机的中心孔对应；还包括控制器和光束感应装置，光束感应装置用于感应由光束发生装置发射并经由各个调节楔镜折射后的光束，当光束感应装置感应不到光束时，控制器控制电机驱动器驱动中空电机带动调节楔镜转动。如此设置，转动两个调节楔镜使光束方向在一定的偏转角度范围内精准调节，提高了调节效率，不再过度依赖技术人员的经验，避免了应力、蠕变等对调节精度的影响。

说明书

技术领域

本发明涉及光学仪器仪表技术领域，更具体地说，涉及一种用于光束方向偏转调节的电动楔镜及光束调节方法。

背景技术

在光学仪器仪表中，通常需要光路沿特定的方向传输，光束方向偏差要求足够小。目前，对光束方向的调节广泛采用光学调节架来完成，将光束方向调节至最佳状态后进行锁紧，锁紧时受到应力容易导致光束方向再次出现误差，需要技术人员对锁紧过程中的应力进行经验预判。而且，光学设备在使用过程中，受环境温度、振动等因素影响，仍有可能出现光路偏离理想位置的情况。还有通过胶粘剂来固定并实现光路调节的方法，随着胶黏剂的蠕变和应力改变，长期使用仍会出现光路偏差，需要清理掉胶粘剂后重新调整。

因此，如何解决现有技术中光束方向调节依赖技术人员的经验，调节效率低，且受蠕变、应力、外界环境等影响会使光束方向再次偏差的问题，成为本领域技术人员所要解决的技术问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于光束方向偏转调节的电动楔镜及光束调节方法，解决现有技术中光束方向调节依赖技术人员的经验，调节效率低，且受蠕变、应力、外界环境等影响会使光束方向再次偏差的问题。本发明提供的诸多技术方案中的优选技术方案所能产生的诸多技术效果详见下文阐述。

为实现上述目的，本发明提供了以下技术方案：

本发明提供了一种用于光束方向偏转调节的电动楔镜，包括并排设置的第一楔镜组件和第二楔镜组件，所述第一楔镜组件和所述第二楔镜组件均包括调节楔镜，所述第一楔镜组件和所述第二楔镜组件中的至少一者还包括中空电机和与所述中空电机相连接的电机驱动器，所述调节楔镜与所述中空电机的转子相连接、且与所述中空电机的中心孔对应；还包括控制器和光束感应装置，所述电机驱动器和所述光束感应装置均与所述控制器可通信地相连接，所述光束感应装置用于设置在光束接收装置上、并感应由光束发生装置发射并经由各个所述调节楔镜折射后的光束，当所述光束感应装置感应不到光束时，所述控制器控制所述电机驱动器驱动所述中空电机带动所述调节楔镜转动。

优选地，所述中空电机为步进电机。

优选地，所述调节楔镜的通光部位覆盖所述中心孔。

本发明还提供一种光束调节方法，包括：

S01：控制器判断设置在光束接收装置上的光束感应装置是否感应到光束发生装置发射的光束；

S02：若否，则所述控制器控制第一楔镜组件的调节楔镜静止，并控制第二楔镜组件的调节楔镜在中空电机的带动下转动0～360°；

S03：转动过程中若所述光束感应装置感应到光束，则所述控制器控制所述第二楔镜组件的所述调节楔镜静止，完成光束方向调节过程；若所述光束感应装置未感应到光束，则进行步骤S04；

S04：所述控制器控制所述第一楔镜组件的调节楔镜转动设定角度后静止，然后控制所述第二楔镜组件的调节楔镜转动0～360°；重复步骤S03直至完成光束方向调节过程。

本发明提供的技术方案中，用于光束方向偏转调节的电动楔镜包括并排设置的第一楔镜组件和第二楔镜组件，二者均包括调节楔镜，且二者中的至少一者还包括中空电机和电机驱动器，调节楔镜与中空电机的转子相连接、且与中空电机的中心孔对应；电动楔镜还包括控制器和光束感应装置，光束感应装置用于感应光束发生装置发射并经由各个调节楔镜折射后的光束，当光束感应装置感应不到光束时，控制器控制电机驱动器驱动中空电机带动调节楔镜转动。如此设置，光束经由中心孔射至调节楔镜上，经折射后方向发生偏转，通过楔镜转动可以在一定范围内对光束的偏转方向进行精准调节，使得光束接收装置能够感应到光束发生装置发射的光束。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例中第一楔镜组件和第二楔镜组件的主视图；

图2是图1的A-A剖视图；

图3是本发明实施例中电动楔镜对光束发生装置和光束接收装置之间的光束进行方向偏转调节的结构示意图；

图4是本发明实施例中光束经过一个调节楔镜后的光路偏转示意图；

图5是本发明实施例中光束经过两个并排设置的调节楔镜后的光路偏转示意图。

图中：

1-中空电机，11-转子，12-定子，2-第一楔镜组件，3-第二楔镜组件，4-调节楔镜，5-电机驱动器，6-光束发生装置，7-光束接收装置。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明的技术方案进行详细的描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施方式，都属于本发明所保护的范围。

本具体实施方式的目的在于提供一种用于光束方向偏转调节的电动楔镜，解决现有技术中光束方向调节依赖技术人员的经验，调节效率低，且受蠕变、应力、外界环境等影响会使光束方向再次偏差的问题。

以下，参照附图对实施例进行说明。此外，下面所示的实施例不对权利要求所记载的发明内容起任何限定作用。另外，下面实施例所表示的构成的全部内容不限于作为权利要求所记载的发明的解决方案所必需的。

请参阅图1-图3，在本实施例中，用于光束方向偏转调节的电动楔镜包括并排设置的第一楔镜组件2和第二楔镜组件3，二者均包括调节楔镜4，且二者中的至少一者还包括中空电机1和电机驱动器5，电机驱动器5与中空电机1相连接、其根据接收到的脉冲信号对中空电机1进行驱动控制。调节楔镜4与对应的中空电机1的转子11相连接、且与中空电机1的中心孔对应，使得光束经由中心孔射至调节楔镜4上对光束进行折射，中空电机1的定子12固定设置；电动楔镜还包括控制器和光束感应装置，电机驱动器5和光束感应装置均与控制器可通信地相连接，光束感应装置设置在光束接收装置7上，用于感应由光束发生装置6发射并经由各个调节楔镜4折射后的光束。当光束感应装置感应不到光束时，控制器控制电机驱动器5驱动中空电机1带动调节楔镜4转动。

如此设置，通过转动两个调节楔镜4，光束依次经调节楔镜4折射便可以使光束方向在一定的偏转角度范围内任意调节，控制器向电机驱动器5发送脉冲信号，电机驱动器5接收脉冲信号并控制中空电机1转动，通过控制转动角度和停止位置实现光束偏转方向的精准调节，使得光束接收装置7能够感应到光束发生装置6发射的光束；该调节方式不再过度依赖技术人员的经验，且不会受蠕变、应力等外界环境的影响，光束方向偏转调节更加精准。

需要说明的是，光束感应装置可以但不限于为光传感器，光束感应装置可以为光束接收装置7的外设部件，也可以为光束接收装置7本身的内部结构。通过两个并排设置的调节楔镜4可以对光束方向进行调节，该调节过程所依据的原理如下：

调节楔镜4是一种使光束传播方向发生偏转的器件，假定调节楔镜4的楔角为α，根据光的折射原理，一束准直光经过调节楔镜4后，光束传播方向偏转角度β＝(n-1)α，其中n为楔镜的介质折射率，假如调节楔镜4绕光束轴线转动360°，则在调节楔镜4后方垂直于光轴的平面上得到一个圆形的轨迹(线)，如图4所示。

如果在第一片调节楔镜4后面再放置一片同样的调节楔镜4，两片调节楔镜4各自独立绕光轴转动，则在两片调节楔镜4后方垂直于光轴的平面上就能扫描出一个圆盘(面)，圆盘边缘光束的偏转角近似为2β＝2(n-1)α，如图5所示。

基于以上原理，在光束方向初始角度偏差小于2β的情况下，就可以在光路中插入一对楔镜，通过对楔镜旋转调节，使光束精确偏转至特定方向。

在具体的实施例中，第一楔镜组件2和第二楔镜组件3的结构相同，均包括中空电机1和电机驱动器5，两个电机驱动器5均与控制器可通信地相连接，控制器依据光束感应装置反馈的信息、对两个中空电机1的工作进行控制。当然，在另外一些实施例中，第一楔镜组件2和第二楔镜组件3中的一者包括中空电机1和电机驱动器5，另一者只包括支撑调节楔镜4的支架、并通过人工手动转动并固定该调节楔镜4，手动调节过程中由于应力等原因导致的调节误差通过中空电机1带动另一个调节楔镜4来补偿，最终达到光束方向的精准调节。

在本实施例的优选方案中，中空电机1选择步进电机，由于步进电机的控制更容易且转动调节精度更高。步进电机体积小巧、采用小负载超薄设计，适合将本方案中用于光束方向偏转调节的电动楔镜集成到小型化的系统中而不增加体积。

进一步地，调节楔镜4的通光部位覆盖中空电机1的中心孔。如此设置，确保足够的光线由中心孔和调节楔镜4通过，提高光束方向调节的精度。

本发明还提供一种光束调节方法，采用上述实施例中用于光束方向偏转调节的电动楔镜对光束方向进行偏转调节，具体的步骤包括：

S01：控制器判断设置在光束接收装置7上的光束感应装置是否感应到光束发生装置6发射的光束；

S02：若否，则说明光束发生装置6与光束接收装置7不在同一光轴上，需要进行光束方向偏转调节，此时控制器控制第一楔镜组件2的调节楔镜4静止，并控制第二楔镜组件3的电机驱动器5驱动中空电机1带动调节楔镜4在中空电机1的带动下转动0～360°；

S03：转动过程中若光束感应装置感应到光束，则控制器控制第二楔镜组件3的调节楔镜4静止，光束接收装置7能够接收到光束发生装置6发射的光束，完成光束方向调节过程；若转动过程中光束感应装置未感应到光束，则进行步骤S04；

S04：控制器控制第一楔镜组件2的调节楔镜4转动设定角度后静止，然后控制第二楔镜组件3的调节楔镜4转动0～360°；重复步骤S03直至完成光束方向调节过程。需要说明的是，第一楔镜组件2的调节楔镜4转动的设定角度为1～3°。

如此设置，光束方向调节过程均由控制器控制，操作更加方便，提高了调节的效率，同时电机驱动器5和步进电机配合对调节楔镜4进行转动调节和固定，使得光束方向调节更加精准；不再过度依赖技术人员的经验，且不会因应力、蠕变等因素使光束方向再次出现偏差。该有益效果的推导过程与电动楔镜所带来的有益效果的推导过程大体类似，故本文不再赘述。

可以理解的是，上述各实施例中相同或相似部分可以相互参考，在一些实施例中未详细说明的内容可以参见其他实施例中相同或相似的内容。本发明提供的多个方案包含本身的基本方案，相互独立，并不互相制约，但是其也可以在不冲突的情况下相互结合，达到多个效果共同实现。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。