[實用新型]測量極小旋轉角度的光學系統

有效

• 申請號: 201120245245.2
• 申請日: 2011-06-30
• 公開（公告）號: CN202166408U
• 公開（公告）日: 2012-03-14
• 發明（設計）人: 彭暉
• 申請（專利權）人: 亞威朗光電(中國)有限公司
• 主分類號: G01B11/26
• 分類號: G01B11/26;G02B26/08;G02B17/06
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明揭示一種測量極小旋轉角度的光學系統，屬于測量技術領域。

背景技術

測量極小旋轉角度的儀器包括扭秤，但是，扭秤的分辨率和精確性需要進一步提高。

實用新型內容

本實用新型提供一種測量極小旋轉角度的光學系統，它的結構包括，一個可以轉動的反射鏡，一個固定的反射鏡，一個光源，一個光接收器。固定的反射鏡與可以轉動的反射鏡形成一個波導系統；在旋轉前，固定的反射鏡與可以轉動的反射鏡相互平行。把光源和光接收器設置在固定的反射鏡的與可以轉動的反射鏡相對立的一面，即，固定的反射鏡的后面，使得光源的光束以入射角α從波導系統的一端進入波導并照射到可以轉動的反射鏡上，光束在可以轉動的反射鏡和固定的反射鏡形成的波導中經過多次反射，最終從波導的另一端射出并達到光接收器。所述的固定的反射鏡設置在一個獨立的支持系統上。

把可以轉動的反射鏡固定在需要測量的轉動物體上，當可以轉動的反射鏡與需要測量的轉動物體共同轉動一個極小的角度后，光源的光束第一次照射到可以轉動的反射鏡上的入射角成為光束被可以轉動的反射鏡第一次反射向固定的反射鏡并以的入射角入射，光束被固定的反射鏡反射并以的入射角第二次入射可以轉動的反射鏡，如此多次反射，每次被反射，其入射角增加因此，可以轉動的反射鏡與需要測量的轉動物體共同轉動的角度被放大了，而形成在光接收器上的光源的影像的位移更是被放大多倍，因此，提高了測量極小旋轉角度的光學系統的分辨率和精確性。

可以轉動的反射鏡有幾種設置方式：(1)可以轉動的反射鏡固定在被測試的旋轉物體上，使得可以轉動的反射鏡與被測試的旋轉物體旋轉相同的角度。(2)可以轉動的反射鏡固定在懸掛被測試的物體的懸絲上，使得可以轉動的反射鏡與被測試的旋轉物體旋轉相同的角度。(3)可以轉動的反射鏡是鍍在被測試的物體的表面上的一層反射膜，鍍有反射膜的一面與固定的反射鏡相對形成波導。

附圖說明

圖1a展示在先的卡文迪許扭秤。

圖1b展示在先的卡文迪許扭秤的光學系統的工作原理。

圖2a展示本實用新型的測量極小旋轉角度的光學系統的一個實施例的截面圖。

圖2b展示本實用新型的測量極小旋轉角度的光學系統的一個實施例的截面圖。

圖2c展示本實用新型的測量極小旋轉角度的光學系統的一個實施例的截面圖。

圖3展示應用本實用新型的測量極小旋轉角度的光學系統于卡文迪許扭秤的示意圖。

具體實施例

雖然本發明的實施例將會在下面被描述，但下列各項描述只是說明本發明的原理，而不是局限本發明于下列各項實施例的描述。

本實用新型的優勢如下：

1.結構簡單，體積小，易于使用。

2.把形成在光接收器上的光源的影像的位移放大多倍。

3.提高了測量極小旋轉角度的光學系統的分辨率和精確性。

圖1a和圖1b展示在先的卡文迪許扭秤的結構和工作原理的示意圖?？ㄎ牡显S扭秤的結構包括：棒103，分別固定在棒103的兩端的球體111a和球體111b，懸掛棒103的懸絲102，固定在懸絲102上的反射鏡，光源107，光接收器108和兩個大球112a和112b。為了描述方便，把旋轉前的反射鏡標記為反射鏡106b，把旋轉后的反射鏡標記為反射鏡106a。

在引入兩個大球112a和112b之前，光源107發出的光束120c被反射鏡106b反射后成為光束120b，照射在光接收器108上，形成影像B。引入大球112a和112b，其萬有引力分別吸引球體111a和球體111b，使得棒103、懸絲102和反射鏡旋轉，直到懸絲102的轉矩與大球112a和112b對球體111a和球體111b的萬有引力產生的轉矩相等，棒103、懸絲102和反射鏡106a的旋轉停止，轉過了一個極小的角度光源107發出的光束120c被反射鏡106a反射后成為光束120a，照射在光接收器108上，形成影像A。反射鏡旋轉前反射的光束在光接收器108上形成的影像B和反射鏡旋轉后反射的光束在光接收器108上形成的影像A形成一個位移AB，根據AB的長度可以推出旋轉的角度。但是，由于旋轉的角度很小，位移AB也很小，因此，測量的分辨率和精確性較低。