[發明專利]基于光斑分析的激光指向穩定控制裝置及方法

在審

• 申請號: 201911315744.1
• 申請日: 2019-12-19
• 公開（公告）號: CN110879453A
• 公開（公告）日: 2020-03-13
• 發明（設計）人: 胡松;許維;王雪輝
• 申請（專利權）人: 武漢華工激光工程有限責任公司
• 主分類號: G02B7/182
• 分類號: G02B7/182;G01J1/42;G01J1/04
• 代理公司: 北京匯澤知識產權代理有限公司 11228
• 代理人: 秦曼妮

1.一種基于光斑分析的激光指向穩定控制裝置，其特征在于：包括相互串聯的多個模塊，每個模塊具有一個入光孔和一個出光孔，第一個模塊的入光孔用于接收激光器產生的激光，前一個模塊的出光孔與后一個模塊的入光孔對齊；

第一個模塊包含一個多維可調節的第一反射鏡，所述第一反射鏡的調節中心固定且位于光軸上；

第二個及以后的各模塊均包含一個第二反射鏡和一臺相機，其入光孔和出光孔分別位于所述第二反射鏡的入射光和反射光所在光軸上，所述相機位于所述部分反射鏡的透射光一側，所述相機前端具有一片聚焦透鏡的鏡頭；第二個至倒數第二個模塊的所述第二反射鏡為多維可調節的部分反射鏡，且所述部分反射鏡的調節中心固定且位于光軸上，最后一個模塊的所述第二反射鏡為角度固定的分束鏡，且所述分束鏡與光軸呈45度角。

2.如權利要求1所述的基于光斑分析的激光指向穩定控制裝置，其特征在于：所述第一反射鏡為多維可調節全反射鏡。

3.如權利要求1所述的基于光斑分析的激光指向穩定控制裝置，其特征在于：所述第一反射鏡為多維可調節部分反射鏡，且所述第一反射鏡的透射光一側設有一臺相機。

4.如權利要求1所述的基于光斑分析的激光指向穩定控制裝置，其特征在于：所述相機與所述第二反射鏡之間安裝有衰減器。

5.如權利要求1所述的基于光斑分析的激光指向穩定控制裝置，其特征在于：第二個至倒數第二個模塊的所述部分反射鏡的調節中心與對應相機的感光面中心同光軸，且所述相機和鏡頭垂直于光軸，所述相機的感光面位于所述鏡頭的焦平面上。

6.一種基于光斑分析的激光指向穩定控制方法，其特征在于，采用如權利要求1-5任一所述的基于光斑分析的激光指向穩定控制裝置，該方法包括以下步驟：

（1）從第二個模塊開始，依次檢查每個模塊的相機中光斑位置相對于圖像中心的偏移量，如果偏移量小于誤差范圍則跳過，直至發現偏移量超出誤差范圍的模塊；

（2）根據偏移量超出誤差范圍的模塊的相機觀察到的光斑位置相對于圖像中心的偏移量，調節上一模塊中反射鏡的偏轉角度，直至光斑位于圖像正中心；

（3）對下一個模塊采取與步驟（2）中相同的操作，以此類推，直至倒數第二個模塊。

7.如權利要求6所述的基于光斑分析的激光指向穩定控制方法，其特征在于，所述步驟（2）中調節上一模塊中反射鏡的偏轉角度的調節方法如下：

假設激光相對光軸偏移的角度為θ，相機上看到焦點光斑的偏移量為Δ，鏡頭的焦距為f，激光為平行光束，則根據凸透鏡的幾何光學原理可知：

Δ=f*tanθ；

通過以上關系，根據相機檢測的偏移量計算出激光角度的偏移量，然后反向調節反射鏡θ/2角度。