[發明專利]一種激光光束指向測量裝置和方法

有效

• 申請號: 201910933390.0
• 申請日: 2019-09-29
• 公開（公告）號: CN110702218B
• 公開（公告）日: 2021-07-20
• 發明（設計）人: 展月英;熊建;張春暉;熊蛟;石紫元;孫揚
• 申請（專利權）人: 中國科學院空間應用工程與技術中心
• 主分類號: G01J1/00
• 分類號: G01J1/00
• 代理公司: 北京輕創知識產權代理有限公司 11212
• 代理人: 陳振玉

1.一種激光光束指向測量裝置，其特征在于，包括：縮束鏡組、第一分束鏡、第二分束鏡、后向反射鏡和相機系統；所述縮束鏡組的主光軸、所述第一分束鏡的中心和第二分束鏡的中心在一條直線上；

所述縮束鏡組，用于縮小入射激光的光束直徑；

所述第一分束鏡，用于根據第一預設分束比將入射激光分為兩束，其中一束傳播到所述相機系統，另一束傳播到所述第二分束鏡；

所述第二分束鏡，用于根據第二預設分束比將入射的激光分為兩束，其中一束傳播進入所述后向反射鏡；

所述后向反射鏡，用于將入射的光束反射后傳播到所述相機系統中，反射方向與入射方向平行，方向相反，所述入射方向的光束與所述后向反射鏡的距離為l3、所述反射方向的光束與所述后向反射鏡的距離為l6，l3=l6；

所述相機系統，用于探測和顯示所述入射的激光的光斑；還用于根據連續光斑的坐標信息，計算光束指向；

其中，所述相機系統具體用于接收連續的光斑，所述光斑包括第一光斑和第二光斑，獲取所述第一光斑的橫坐標和縱坐標，所述第二光斑的橫坐標和縱坐標；

所述相機系統還具體用于，當入射光束僅存在入射角時，根據和計算入射角；還具體用于，當入射光束僅存在旋轉角時，根據和計算旋轉角；

還具體用于，當入射光束僅存在Y方向上的平移時，根據計算Y軸平移量；

還具體用于，當入射光束僅存在X方向上的平移時，根據計算X軸平移量；

還具體用于，當所述入射角和所述旋轉角均不為零，且X軸和Y軸發生平移時，根據、、和計算平移量計算旋轉角，根據、、和計算旋轉角，根據、、和計算平移量。

2.根據權利要求1所述的一種激光光束指向測量裝置，其特征在于，所述相機系統具體用于，當入射光束僅存在入射角時，根據以下公式計算入射角，

，

其中，l1為所述縮束鏡組與所述第一分束鏡的距離；l2為所述第一分束鏡與所述第二分束鏡的距離；l6為所述后向反射鏡與所述第一分束鏡的距離；l3為所述后向反射鏡與所述第二分束鏡的距離；l7為所述第一分束鏡與所述相機系統的平面的距離；

或，當入射光束僅存在旋轉角時，根據以下公式計算旋轉角，

。

3.根據權利要求1所述的一種激光光束指向測量裝置，其特征在于，所述相機系統具體用于，當入射光束僅存在Y方向上的平移時，根據以下公式計算Y軸平移量，

；

或，當入射光束僅存在X軸方向上的平移時，根據以下公式計算X軸平移量，

。

4.根據權利要求2所述的一種激光光束指向測量裝置，其特征在于，所述相機系統具體用于，當所述入射角和所述旋轉角均不為零，且X軸和Y軸發生平移時，根據以下公式計算入射角：

，

其中，為所述第二光斑所在的軌跡圓的半徑，根據以下公式計算得到：

，

其中，為常數、所述第一光斑所在軌跡圓與所述第二光斑所在軌跡圓半徑之差，和分別根據以下公式計算得到：

，

；

或，根據以下公式計算旋轉角,

；

或，根據以下公式計算X軸平移量：

,

其中，為所述第二光斑所在軌跡圓圓心的橫坐標，根據以下公式計算：

；

或，根據以下公式計算Y軸平移量：

，

其中為所述第二光斑所在軌跡圓圓心的縱坐標，根據以下公式計算：

。