CN117367327A - 一种五角棱镜垂直度检测系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种五角棱镜垂直度检测系统及方法，检测系统包括：准直光源、正交长条镜模组和垂直度检测模组；垂直度检测模组将准直光源的准直入射光分离为入射正交长条镜模组的透射光和偏转90°反射的第一反射光，透射光入射正交长条镜模组后反射，再入射垂直度检测模组后偏转270°反射出第三反射光，垂直度检测模组接收并检测计算第一反射光和第三反射光的角度差。本发明通过垂直度检测模组检测入射光和反射光之间的角度差，得到两个镜面垂直的误差、镜面和准直光源垂直的误差以求出五角棱镜的垂直度；同时配合零膨胀的基板材料，保证检测系统的位置不受温度影响产生位置偏移，以提高检测精度。

Description

一种五角棱镜垂直度检测系统及方法

技术领域

本发明属于光学元件工作面垂直度的检测领域，特别是涉及一种五角棱镜垂直度检测系统及方法。

背景技术

随着科学技术的发展，改变入射光方向的棱镜的应用日益广泛，其中五角棱镜可以将入射光的方向改变90度，实现出射光的方向垂直于入射光。

在一些精密测量场景中对于入射光和出射光之间的垂直度要求非常高，这也就对五角棱镜的垂直度提出了很高的要求。

然而现有技术中通常使用测角仪和平晶结合的方法测量五角棱镜的垂直度，在测量过程中需要手动调节部件的位置，得到的垂直度测量误差较大，测得的垂直度精度较低。

因此，亟待一种能够高精度检测五角棱镜垂直度的方法及系统。

应该注意，上面对技术背景的介绍只是为了方便对本申请的技术方案进行清楚、完整的说明，并方便本领域技术人员的理解而阐述的，不能仅仅因为这些方案在本申请的背景技术部分进行了阐述而认为上述技术方案为本领域技术人员所公知。

发明内容

鉴于以上现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种五角棱镜垂直度检测系统及方法，用于解决现有技术中测量五角棱镜垂直度时测量误差大的问题。

为实现上述目的，本发明提供一种五角棱镜垂直度检测系统，所述五角棱镜垂直度检测系统包括：准直光源、正交长条镜模组和垂直度检测模组；

所述正交长条镜模组包括第一长条镜和第二长条镜，所述第一长条镜包括第一镜面，所述第二长条镜包括第二镜面，所述第一镜面与所述第二镜面相互垂直设置以形成一个方角，所述第一镜面和所述第二镜面朝向所述方角的内侧；

所述准直光源包括出光口，所述出光口正对所述第二镜面设置，以使移除所述垂直度检测模组时，所述出光口发射出的准直入射光照射至所述第二镜面后产生的反射光线能够回到所述出光口；

所述垂直度检测模组将入射所述垂直度检测模组的准直入射光分离为透过所述垂直度检测模组入射所述正交长条镜模组的透射光和经所述垂直度检测模组沿第一旋转方向偏转90°反射出的第一反射光，使所述透射光与所述准直入射光之间的角度为0°，所述透射光与所述第一反射光之间的角度为90°；所述透射光入射所述正交长条镜模组后反射出第二反射光，所述第二反射光入射所述垂直度检测模组后沿第一旋转方向被偏转270°反射出第三反射光，所述垂直度检测模组接收并检测计算所述第一反射光和所述第三反射光的角度差。

可选地，所述垂直度检测模组包括垂直度工装和自准直仪；

所述垂直度工装用于将所述准直入射光分离为所述透射光和所述第一反射光，并偏转所述第二反射光以反射出所述第三反射光，所述第一反射光和所述第三反射光均自所述垂直度工装的第一侧射出；

所述自准直仪位于所述垂直度工装的第一侧，用于检测并计算所述第一反射光和所述第三反射光的角度差。

可选地，所述垂直度工装包括分束镜和角锥棱镜；所述分束镜包括第一侧、第二侧、第三侧和第四侧，所述分束镜的第一侧为所述垂直度工装的第一侧，所述第一侧与所述第二侧相对平行设置，所述第三侧和所述第四侧相对平行设置，所述第一侧与所述第三侧垂直设置；

所述自准直仪设置于所述分束镜的第一侧，所述角锥棱镜设置于所述分束镜的第二侧，入射所述分束镜的第三侧的准直入射光被所述分束镜分离为透过所述分束镜从第四侧出射后入射所述正交长条镜模组的透射光和经过所述分束镜时沿第一旋转方向偏转90°反射并从第一侧出射的第一反射光，所述透射光入射所述正交长条镜模组后反射为第二反射光，所述第二反射光自第四侧入射至所述分束镜并沿第一旋转方向偏转90°反射至所述角锥棱镜，所述第二反射光经所述角锥棱镜后沿第一旋转方向偏转180°后从所述分束镜的第一侧出射为第三反射光。

可选地，所述准直光源、所述正交长条镜模组和所述垂直度检测模组均设置于一基板上，所述基板为零膨胀材料。

可选地，所述第一镜面和所述第二镜面为能反射激光光束的反射镜膜，所述反射镜膜可反射的波长范围中包括所述准直光源发射出的准直入射光的波长。

可选地，所述准直光源发射出的所述准直入射光的功率大于预设功率，所述预设功率使所述准直入射光可到达所述正交长条镜模组。

本发明还提供一种五角棱镜垂直度检测方法，所述五角棱镜垂直度检测方法采用上述任意一种所述的五角棱镜垂直度检测系统进行检测，所述五角棱镜垂直度检测方法包括：

S1：测量第一镜面与第二镜面之间的第一角度，得到所述第一角度与90°的角度差为第一误差值，记录所述第一误差值为第一垂直度A₁；

S2：于所述第一镜面与所述第二镜面之间形成的方角内设置准直光源，于所述准直光源与所述第二镜面之间设置垂直度检测模组，通过所述垂直度检测模组检测所述准直光源出射的准直入射光与所述第二镜面之间的第二角度与90°的角度差为第二误差值，记录所述第二误差值为第二垂直度A₂；

S3：保持所述准直光源、所述第一镜面和所述第二镜面的位置固定，于所述准直光源与所述第二镜面之间设置待检五角棱镜，所述待检五角棱镜使从所述准直光源发射的准直入射光偏转为偏转入射光；移动所述垂直度检测模组于所述待检五角棱镜和所述第一镜面之间，使所述偏转入射光入射所述垂直度检测模组，所述垂直度检测模组检测所述偏转入射光与所述第一镜面之间的第三角度与90°的角度差为第三误差值，记录所述第三误差值为第三垂直度A₃；

S4：计算所述待检五角棱镜的垂直度A=A₃/2-A₂/2+A₁。

可选地，S1中记录所述第一误差值为第一垂直度A₁前还包括：以第二长条镜的第二镜面为基准，调整第一长条镜的第一镜面的位置，至所述第一误差值的绝对值小于等于3″；

和/或，S2中记录所述第二误差值为第二垂直度A₂前还包括：调整所述准直光源的位置，至所述第二误差值的绝对值小于等于3″。

可选地，所述垂直度检测模组包括垂直度工装和自准直仪，所述垂直度工装包括分束镜和角锥棱镜，所述分束镜包括第一侧、第二侧、第三侧和第四侧，所述第一侧与所述第二侧相对平行设置，所述第三侧和所述第四侧相对平行设置，所述第一侧与所述第三侧垂直设置，所述角锥棱镜设置于所述分束镜的第二侧，所述自准直仪设置于所述分束镜的第一侧，所述垂直度检测模组检测所述第二误差值的方法为：

通过所述分束镜将所述准直光源发射的准直入射光分离为透过所述分束镜从第四侧出射后入射所述第二镜面的准直透射光和经过所述分束镜时沿第一旋转方向偏转90°反射的准直第一反射光，所述准直透射光从所述第二镜面反射为准直第二反射光，所述准直第二反射光入射至所述分束镜沿第一旋转方向偏转90°反射至所述角锥棱镜，所述准直第二反射光经所述角锥棱镜再次沿第一旋转方向偏转180°后从所述分束镜的第一侧出射为准直第三反射光；

通过所述自准直仪接收从所述分束镜的第一侧出射的所述准直第一反射光和所述准直第三反射光并检测所述准直第一反射光和所述准直第三反射光之间的角度差为第二误差值。

可选地，所述垂直度检测模组包括垂直度工装和自准直仪，所述垂直度工装包括分束镜和角锥棱镜，所述分束镜包括第一侧、第二侧、第三侧和第四侧，所述第一侧与所述第二侧相对平行设置，所述第三侧和所述第四侧相对平行设置，所述第一侧与所述第三侧垂直设置，所述角锥棱镜设置于所述分束镜的第二侧，所述自准直仪设置于所述分束镜的第一侧，所述垂直度检测模组检测所述第三误差值的方法为：

从所述待检五角棱镜出射偏转入射光，所述分束镜将所述偏转入射光分离为透过所述分束镜从第四侧出射后入射所述第一镜面的偏转透射光和经过所述分束镜沿第一旋转方向偏转90°反射的偏转第一反射光，所述透射光从所述第一镜面反射为偏转第二反射光，所述偏转第二反射光入射至所述分束镜沿第一旋转方向偏转90°反射至第二侧的所述角锥棱镜，所述偏转第二反射光经所述角锥棱镜再次偏转180°后从所述分束镜的第一侧出射为偏转第三反射光；

通过所述自准直仪接收从所述分束镜的第一侧出射的所述偏转第一反射光和所述偏转第三反射光并检测所述偏转第一反射光和所述偏转第三反射光之间的角度差为第三误差值。

如上，本发明的五角棱镜垂直度检测系统及方法，具有以下有益效果：

本发明通过垂直度检测模组检测入射光和反射光之间的角度差，得到两个镜面垂直的误差、镜面和准直光源垂直的误差，进而可以精确求出五角棱镜的垂直度；

本发明配合零膨胀的基板材料，保证检测系统的位置不受温度影响产生位置偏移，以提高检测精度。

附图说明

图1显示为本发明实施例一五角棱镜垂直度检测系统中移除垂直度检测模组时的结构示意图。

图2显示为本发明实施例一五角棱镜垂直度检测系统中设置有垂直度检测模组时的结构示意图。

图3显示为本发明实施例一五角棱镜垂直度检测系统的垂直度检测模组中垂直度工装和自准直仪的结构示意图。

图4显示为本发明实施例一五角棱镜垂直度检测系统的垂直度工装中分束镜和角锥棱镜的结构示意图。

图5显示为本发明实施例一五角棱镜垂直度检测系统的角锥棱镜的工作原理结构示意图。

图6显示为本发明实施例一五角棱镜垂直度检测系统的分束镜的工作原理结构示意图。

图7显示为本发明实施例二五角棱镜垂直度检测方法的步骤流程图。

图8显示为本发明实施例二五角棱镜垂直度检测方法的步骤S1中测量第一角度所呈现的结构示意图。

图9显示为本发明实施例二五角棱镜垂直度检测方法的步骤S2中设置准直光源和垂直度检测模组所呈现的结构示意图。

图10显示为本发明实施例二五角棱镜垂直度检测方法的步骤S2一可选示例中检测第二误差值所呈现的结构示意图。

图11显示为本发明实施例二五角棱镜垂直度检测方法的步骤S3中设置待检五角棱镜所呈现的结构示意图。

图12显示为本发明实施例二五角棱镜垂直度检测方法的步骤S3一可选示例中检测第三误差值所呈现的结构示意图。

元件标号说明

101、第一长条镜；111、第一镜面；102、第二长条镜；112、第二镜面；

201、准直光源；202、透射光；203、第一反射光；204、第二反射光；205、第三反射光；

300、垂直度检测模组；301、垂直度工装；311、分束镜；312、角锥棱镜；302、自准直仪；

401、待检五角棱镜；

502、反射光线；511、准直入射光；512、偏转入射光；521、准直透射光；522、偏转透射光；531、准直第一反射光；532、偏转第一反射光；541、准直第二反射光；542、偏转第二反射光；551、准直第三反射光；552、偏转第三反射光。

具体实施方式

以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。

如在详述本发明实施例时，为便于说明，表示装置结构的示意图会不依一般比例作局部放大，而且示意图只是示例，其在此不应限制本发明保护的范围。此外，在实际制作中应包含长度、宽度及深度的三维空间尺寸。

为了方便描述，此处可能使用诸如“之下”、“下方”、“低于”、“下面”、“上方”、“上”等的空间关系词语来描述附图中所示的一个元件或特征与其他元件或特征的关系。将理解到，这些空间关系词语意图包含使用中或操作中的器件的、除了附图中描绘的方向之外的其他方向。

在本申请的上下文中，所描述的第一特征在第二特征“之上”的结构可以包括第一和第二特征形成直接接触的实施例，也可以包括另外的特征形成在第一和第二特征之间的实施例，这样第一和第二特征可能不是直接接触。

需要说明的是，本实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，遂图示中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。

本申请的上下文中，第一旋转方向可以为顺时针方向或逆时针方向，但在同一个检测系统中进行检测时，统一采用同一方向作为第一旋转方向。

实施例一：

如图1-图4所示，本发明提供一种五角棱镜垂直度检测系统，五角棱镜垂直度检测系统包括：准直光源201、正交长条镜模组和垂直度检测模组300；

如图1所示，正交长条镜模组包括第一长条镜101和第二长条镜102，第一长条镜101包括第一镜面111，第二长条镜102包括第二镜面112，第一镜面111与第二镜面112相互垂直设置以形成一个方角，第一镜面111和第二镜面112朝向方角的内侧；

如图1所示，准直光源201包括出光口，出光口正对第二镜面112设置，以使移除垂直度检测模组300时，出光口发射出的准直入射光511照射至第二镜面112后产生的反射光线502能够回到出光口；

如图2所示，垂直度检测模组300将入射垂直度检测模组300的准直入射光511分离为透过垂直度检测模组300入射正交长条镜模组的透射光202和经垂直度检测模组300沿第一旋转方向偏转90°反射出的第一反射光203，使透射光202与准直入射光511之间的角度为0°，透射光202与第一反射光203之间的角度为90°；透射光202入射正交长条镜模组后反射出第二反射光204，第二反射光204入射垂直度检测模组300后沿第一旋转方向被偏转270°反射出第三反射光205，垂直度检测模组300接收并检测计算第一反射光203和第三反射光205的角度差。

具体地，第一镜面111与第二镜面112相互垂直设置以形成一个方角，此处形成的方角为近似垂直的角度，但与实际垂直角度还有一定误差，在后续实施例二的五角棱镜垂直度检测方法中会进行精确调节第一镜面111与第二镜面112以得到与90°误差最小的垂直角度，并得到该垂直角度与90°之间的误差值。

在一个实施例中，如图3所示，垂直度检测模组300包括垂直度工装301和自准直仪302；

垂直度工装301用于将准直入射光511分离为透射光202和第一反射光203，并偏转第二反射光204以反射出第三反射光205，第一反射光203和第三反射光205均自垂直度工装301的第一侧射出；

自准直仪302位于垂直度工装301的第一侧，用于检测并计算第一反射光203和第三反射光205的角度差。

在一个实施例中，如图4所示，垂直度工装301包括分束镜311和角锥棱镜312；分束镜311包括第一侧、第二侧、第三侧和第四侧，分束镜311的第一侧为垂直度工装301的第一侧，第一侧与第二侧相对平行设置，第三侧和第四侧相对平行设置，第一侧与第三侧垂直设置；

自准直仪302设置于分束镜311的第一侧，角锥棱镜312设置于分束镜311的第二侧，入射分束镜311的第三侧的准直入射光511被分束镜311分离为透过分束镜311从第四侧出射后入射正交长条镜模组的透射光202和经过分束镜311时沿第一旋转方向偏转90°反射并从第一侧出射的第一反射光203，透射光202入射正交长条镜模组后反射为第二反射光204，第二反射光204自第四侧入射至分束镜311并沿第一旋转方向偏转90°反射至角锥棱镜312，第二反射光204经角锥棱镜312后沿第一旋转方向偏转180°后从分束镜311的第一侧出射为第三反射光205。

本发明通过垂直度检测模组对入射垂直度检测模组的入射光分离为透射光和偏转90°的反射光，又将透射光镜反射后再次入射垂直度检测模组偏转270°的反射光，从而通过两个反射光经过的路径不同而产生的角度差得到光路中经过部件之间的角度差，通过该方法得到的角度差比使用传统的测角仪和平晶得到的角度差误差大大减小，提高了角度差的测量精度。

具体地，如图5所示，角锥棱镜312的结构利用棱镜内部的反射结构可将入射的光线进行180°偏转，从而使第二反射光204偏转180°得到第三反射光205；如图6所示，分束镜311的结构利用其镜面材料在可见光区内对各波长具有相同的透射率和反射率，使将准直入射光511中的一半进行透射、另一半实现反射，从而得到透射光202，同时通过将镜面设置为与入射光线的夹角为45°使进行反射的光线发生90°偏转，从而得到偏转90°的第一反射光203。

在一个实施例中，准直光源201、正交长条镜模组和垂直度检测模组300均设置于一基板上，该基板为零膨胀材料。

本发明通过将部件均设置在零膨胀材料上，利用零膨胀材料对温度不敏感的特点，不会因为温度产生形变，从而可以进一步保证检测系统的检测精度。

在一个实施例中，第一镜面111和第二镜面112为能反射激光光束的反射镜膜，该反射镜膜可反射的波长范围中包括准直光源201发射出的准直入射光511的波长。

在一个实施例中，准直光源201发射出的准直入射光511的功率大于预设功率，该预设功率使准直入射光511可到达正交长条镜模组。

具体地，本实施例中的光线线路与实施例二中对应位置的光线线路基本一致，为表述方便，区分产品和方法中不同状态下的光线线路，因此使用不同的标号进行表示。

实施例二：

如图7所示，本发明还提供一种五角棱镜垂直度检测方法，该五角棱镜垂直度检测方法采用实施例一中任意一种的五角棱镜垂直度检测系统进行检测，该五角棱镜垂直度检测方法包括以下步骤：

S1：测量第一镜面111与第二镜面112之间的第一角度，得到第一角度与90°的角度差为第一误差值，记录第一误差值为第一垂直度A₁；

S2：于第一镜面111与第二镜面112之间形成的方角内设置准直光源201，于准直光源201与第二镜面112之间设置垂直度检测模组300，通过垂直度检测模组300检测准直光源201出射的准直入射光511与第二镜面112之间的第二角度与90°的角度差为第二误差值，记录第二误差值为第二垂直度A₂；

S3：保持准直光源201、第一镜面111和第二镜面112的位置固定，于准直光源201与第二镜面112之间设置待检五角棱镜401，待检五角棱镜401使从准直光源201发射的准直入射光511偏转为偏转入射光512；移动垂直度检测模组300于待检五角棱镜401和第一镜面111之间，使偏转入射光512入射垂直度检测模组300，垂直度检测模组300检测偏转入射光512与第一镜面111之间的第三角度与90°的角度差为第三误差值，记录第三误差值为第三垂直度A₃；

S4：计算待检五角棱镜401的垂直度A=A_3/2-A₂/2+A₁。

下面将结合附图详细说明本发明的五角棱镜垂直度检测方法，其中，需要说明的是，上述顺序并不严格代表本发明所保护的五角棱镜垂直度检测方法顺序，本领域技术人员可以依据实际制备步骤进行改变。

首先，进行步骤S1，如图8所示，测量第一镜面111与第二镜面112之间的第一角度，得到第一角度与90°的角度差为第一误差值，记录第一误差值为第一垂直度A₁。

在一个实施例中，S1中记录第一误差值为第一垂直度A₁前还包括：以第二长条镜102的第二镜面112为基准，调整第一长条镜101的第一镜面111的位置，至第一误差值的绝对值小于等于3″。

在一个实施例中，使用三坐标测量机测量第一镜面111与第二镜面112之间的第一角度与90°的角度差为第一误差值，三坐标测量机的误差绝对值小于等于3″时，第一误差值为第一垂直度。具体地，此处认为误差绝对值小于等于3″时为该系统可实现的最小误差，当测量系统精度有所提升时，最小误差的认定范围也可以适应性缩小，该精度调整导致的对第一误差值的认定范围变化仍属于本申请的保护范围内。

然后，进行步骤S2，如图9所示，于第一镜面111与第二镜面112之间形成的方角内设置准直光源201，于准直光源201与第二镜面112之间设置垂直度检测模组300，通过垂直度检测模组300检测准直光源201出射的准直入射光511与第二镜面112之间的第二角度与90°的角度差为第二误差值，记录第二误差值为第二垂直度A₂。

具体地，准直入射光511与第二镜面112之间的第二角度为准直入射光511和准直入射光511在第二镜面112上的投影所成的锐角。

在一个实施例中，S2中记录第二误差值为第二垂直度A₂前还包括：调整准直光源201的位置，至第二误差值的绝对值小于等于3″，记录第二误差值为第二垂直度A₂。

在一个实施例中，如图10所示，垂直度检测模组300包括垂直度工装301和自准直仪302，垂直度工装301包括分束镜311和角锥棱镜312，分束镜311包括第一侧、第二侧、第三侧和第四侧，其中，第一侧与第二侧相对平行设置，第三侧和第四侧相对平行设置，第一侧与第三侧垂直设置，角锥棱镜312设置于分束镜311的第二侧，自准直仪302设置于分束镜311的第一侧，上述的垂直度检测模组检测第二误差值的方法具体为：

通过分束镜311将准直光源201发射的准直入射光511分离为透过分束镜311从第四侧出射后入射第二镜面112的准直透射光521和经过分束镜311时沿第一旋转方向偏转90°反射的准直第一反射光531，准直透射光521从第二镜面112反射为准直第二反射光541，准直第二反射光541入射至分束镜311沿第一旋转方向偏转90°反射至角锥棱镜312，准直第二反射光541经角锥棱镜312再次沿第一旋转方向偏转180°后从分束镜311的第一侧出射为准直第三反射光551；

通过自准直仪302接收从分束镜311的第一侧出射的准直第一反射光531和准直第三反射光551并检测准直第一反射光531和准直第三反射光551之间的角度差为第二误差值。

本发明通过垂直度检测模组检测准直光源201和第二镜面112之间的第二误差值，提高了得到的第二垂直度的精度。

在一个实施例中，自准直仪302的误差绝对值小于等于3″时，第二误差值为第二垂直度。具体地，此处认为误差绝对值小于等于3″时为该系统可实现的最小误差，当测量系统精度有所提升时，最小误差的认定范围也可以适应性缩小，该精度调整导致的对第二误差值的认定范围变化仍属于本申请的保护范围内。

接着，进行S3，如图11所示，保持准直光源201、第一镜面111和第二镜面112的位置固定，于准直光源201与第二镜面112之间设置待检五角棱镜401，待检五角棱镜401使从准直光源201发射的准直入射光511偏转为偏转入射光512；移动垂直度检测模组300于待检五角棱镜401和第一镜面111之间，使偏转入射光512入射垂直度检测模组300，垂直度检测模组300检测偏转入射光512与第一镜面111之间的第三角度与90°的角度差为第三误差值，记录第三误差值为第三垂直度A₃。

具体地，偏转入射光512与第一镜面111之间的第三角度为偏转入射光512和偏转入射光512在第一镜面111上的投影所成的锐角。

在一个实施例中，如图12所示，垂直度检测模组300包括垂直度工装301和自准直仪302，垂直度工装301包括分束镜311和角锥棱镜312，分束镜311包括第一侧、第二侧、第三侧和第四侧，其中，第一侧与第二侧相对平行设置，第三侧和第四侧相对平行设置，第一侧与第三侧垂直设置，角锥棱镜312设置于分束镜311的第二侧，自准直仪302设置于分束镜311的第一侧，上述的垂直度检测模组检测第三误差值的方法具体为：

从待检五角棱镜401出射偏转入射光512，分束镜311将偏转入射光512分离为透过分束镜311从第四侧出射后入射第一镜面111的偏转透射光522和经过分束镜311沿第一旋转方向偏转90°反射的偏转第一反射光532，透射光从第一镜面111反射为偏转第二反射光542，偏转第二反射光542入射至分束镜311沿第一旋转方向偏转90°反射至第二侧的角锥棱镜312，偏转第二反射光542经角锥棱镜312再次偏转180°后从分束镜311的第一侧出射为偏转第三反射光552；

通过自准直仪302接收从分束镜311的第一侧出射的偏转第一反射光532和偏转第三反射光552并检测偏转第一反射光532和偏转第三反射光552之间的角度差为第三误差值。

本发明通过垂直度检测模组检测偏转入射光512和第一镜面111之间的第三误差值，提高了得到的第三垂直度的精度。

最后，进行步骤S4，计算待检五角棱镜401的垂直度A=A₃/2-A₂/2+A₁。

具体地，上述关系式，是在所有角度和偏转方向均以第一旋转方向为正方向进行计算得到的，当角度偏转与第二旋转方向相反时，则用负数表示；第一旋转方向可以为顺时针方向或逆时针方向，但在同一个检测系统中进行检测时，统一采用同一方向作为第一旋转方向。

本发明通过在设置待检五角棱镜401前后均对系统中的垂直度进行了检测，因此得到的待检五角棱镜401的垂直度为去除其他部件的垂直度误差后得到的垂直度，误差更小，且通过使用垂直度检测模组300的垂直度检测方法，精度更高，从而大大减小了五角棱镜垂直度的检测误差。

在一个实施例中，当第一误差值最小为0时，则A₁为0；当第二误差值最小为0时，则A₂为0。

具体地，在实际测量时，当误差值在测量工具的测量标值之间时才会产生误差值，当误差值恰好在测量标值时则误差值为0。

综上，本发明的五角棱镜垂直度检测系统及方法，可以通过垂直度检测模组检测入射光和反射光之间的角度差，得到两个镜面垂直的误差、镜面和准直光源垂直的误差以求出五角棱镜的垂直度；同时配合零膨胀的基板材料，保证检测系统的位置不受温度影响产生位置偏移，以提高检测精度。

所以，本发明有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。

上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。

Claims (10)

1.一种五角棱镜垂直度检测系统，其特征在于，所述五角棱镜垂直度检测系统包括：准直光源（201）、正交长条镜模组和垂直度检测模组（300）；

所述正交长条镜模组包括第一长条镜（101）和第二长条镜（102），所述第一长条镜（101）包括第一镜面（111），所述第二长条镜（102）包括第二镜面（112），所述第一镜面（111）与所述第二镜面（112）相互垂直设置以形成一个方角，所述第一镜面（111）和所述第二镜面（112）朝向所述方角的内侧；

所述准直光源（201）包括出光口，所述出光口正对所述第二镜面（112）设置，以使移除所述垂直度检测模组（300）时，所述出光口发射出的准直入射光（511）照射至所述第二镜面（112）后产生的反射光线（502）能够回到所述出光口；

所述垂直度检测模组（300）将入射所述垂直度检测模组（300）的准直入射光（511）分离为透过所述垂直度检测模组（300）入射所述正交长条镜模组的透射光（202）和经所述垂直度检测模组（300）沿第一旋转方向偏转90°反射出的第一反射光（203），使所述透射光（202）与所述准直入射光（511）之间的角度为0°，所述透射光（202）与所述第一反射光（203）之间的角度为90°；所述透射光（202）入射所述正交长条镜模组后反射出第二反射光（204），所述第二反射光（204）入射所述垂直度检测模组（300）后沿第一旋转方向被偏转270°反射出第三反射光（205），所述垂直度检测模组（300）接收并检测计算所述第一反射光（203）和所述第三反射光（205）的角度差。

2.根据权利要求1所述的五角棱镜垂直度检测系统，其特征在于，所述垂直度检测模组（300）包括垂直度工装（301）和自准直仪（302）；

所述垂直度工装（301）用于将所述准直入射光（511）分离为所述透射光（202）和所述第一反射光（203），并偏转所述第二反射光（204）以反射出所述第三反射光（205），所述第一反射光（203）和所述第三反射光（205）均自所述垂直度工装（301）的第一侧射出；

所述自准直仪（302）位于所述垂直度工装（301）的第一侧，用于检测并计算所述第一反射光（203）和所述第三反射光（205）的角度差。

3.根据权利要求2所述的五角棱镜垂直度检测系统，其特征在于，所述垂直度工装（301）包括分束镜（311）和角锥棱镜（312）；所述分束镜（311）包括第一侧、第二侧、第三侧和第四侧，所述分束镜（311）的第一侧为所述垂直度工装（301）的第一侧，所述第一侧与所述第二侧相对平行设置，所述第三侧和所述第四侧相对平行设置，所述第一侧与所述第三侧垂直设置；

所述自准直仪（302）设置于所述分束镜（311）的第一侧，所述角锥棱镜（312）设置于所述分束镜（311）的第二侧，入射所述分束镜（311）的第三侧的准直入射光（511）被所述分束镜（311）分离为透过所述分束镜（311）从第四侧出射后入射所述正交长条镜模组的透射光（202）和经过所述分束镜（311）时沿第一旋转方向偏转90°反射并从第一侧出射的第一反射光（203），所述透射光（202）入射所述正交长条镜模组后反射为第二反射光（204），所述第二反射光（204）自第四侧入射至所述分束镜（311）并沿第一旋转方向偏转90°反射至所述角锥棱镜（312），所述第二反射光（204）经所述角锥棱镜（312）后沿第一旋转方向偏转180°后从所述分束镜（311）的第一侧出射为第三反射光（205）。

4.根据权利要求1所述的五角棱镜垂直度检测系统，其特征在于，所述准直光源（201）、所述正交长条镜模组和所述垂直度检测模组（300）均设置于一基板上，所述基板为零膨胀材料。

5.根据权利要求1所述的五角棱镜垂直度检测系统，其特征在于，所述第一镜面（111）和所述第二镜面（112）为能反射激光光束的反射镜膜，所述反射镜膜可反射的波长范围中包括所述准直光源（201）发射出的准直入射光（511）的波长。

6.根据权利要求1所述的五角棱镜垂直度检测系统，其特征在于，所述准直光源（201）发射出的所述准直入射光（511）的功率大于预设功率，所述预设功率使所述准直入射光（511）可到达所述正交长条镜模组。

7.一种五角棱镜垂直度检测方法，其特征在于，所述五角棱镜垂直度检测方法采用权利要求1-6中任意一项所述的五角棱镜垂直度检测系统进行检测，所述五角棱镜垂直度检测方法包括：

S1：测量第一镜面（111）与第二镜面（112）之间的第一角度，得到所述第一角度与90°的角度差为第一误差值，记录所述第一误差值为第一垂直度A₁；

S2：于所述第一镜面（111）与所述第二镜面（112）之间形成的方角内设置准直光源（201），于所述准直光源（201）与所述第二镜面（112）之间设置垂直度检测模组（300），通过所述垂直度检测模组（300）检测所述准直光源（201）出射的准直入射光（511）与所述第二镜面（112）之间的第二角度与90°的角度差为第二误差值，记录所述第二误差值为第二垂直度A₂；

S3：保持所述准直光源（201）、所述第一镜面（111）和所述第二镜面（112）的位置固定，于所述准直光源（201）与所述第二镜面（112）之间设置待检五角棱镜（401），所述待检五角棱镜（401）使从所述准直光源（201）发射的准直入射光（511）偏转为偏转入射光（512）；移动所述垂直度检测模组（300）于所述待检五角棱镜（401）和所述第一镜面（111）之间，使所述偏转入射光（512）入射所述垂直度检测模组（300），所述垂直度检测模组（300）检测所述偏转入射光（512）与所述第一镜面（111）之间的第三角度与90°的角度差为第三误差值，记录所述第三误差值为第三垂直度A₃；

S4：计算所述待检五角棱镜（401）的垂直度A=A₃/2-A₂/2+A₁。

8.根据权利要求7所述的五角棱镜垂直度检测方法，其特征在于，S1中记录所述第一误差值为第一垂直度A₁前还包括：以第二长条镜（102）的第二镜面（112）为基准，调整第一长条镜（101）的第一镜面（111）的位置，至所述第一误差值的绝对值小于等于3″；

和/或，S2中记录所述第二误差值为第二垂直度A₂前还包括：调整所述准直光源（201）的位置，至所述第二误差值的绝对值小于等于3″。

9.根据权利要求7所述的五角棱镜垂直度检测方法，其特征在于，所述垂直度检测模组（300）包括垂直度工装（301）和自准直仪（302），所述垂直度工装（301）包括分束镜（311）和角锥棱镜（312），所述分束镜（311）包括第一侧、第二侧、第三侧和第四侧，所述第一侧与所述第二侧相对平行设置，所述第三侧和所述第四侧相对平行设置，所述第一侧与所述第三侧垂直设置，所述角锥棱镜（312）设置于所述分束镜（311）的第二侧，所述自准直仪（302）设置于所述分束镜（311）的第一侧，所述垂直度检测模组（300）检测所述第二误差值的方法为：

通过所述分束镜（311）将所述准直光源（201）发射的准直入射光（511）分离为透过所述分束镜（311）从第四侧出射后入射所述第二镜面（112）的准直透射光（521）和经过所述分束镜（311）时沿第一旋转方向偏转90°反射的准直第一反射光（531），所述准直透射光（521）从所述第二镜面（112）反射为准直第二反射光（541），所述准直第二反射光（541）入射至所述分束镜（311）沿第一旋转方向偏转90°反射至所述角锥棱镜（312），所述准直第二反射光（541）经所述角锥棱镜（312）再次沿第一旋转方向偏转180°后从所述分束镜（311）的第一侧出射为准直第三反射光（551）；

通过所述自准直仪（302）接收从所述分束镜（311）的第一侧出射的所述准直第一反射光（531）和所述准直第三反射光（551）并检测所述准直第一反射光（531）和所述准直第三反射光（551）之间的角度差为第二误差值。

10.根据权利要求7所述的五角棱镜垂直度检测方法，其特征在于，所述垂直度检测模组（300）包括垂直度工装（301）和自准直仪（302），所述垂直度工装（301）包括分束镜（311）和角锥棱镜（312），所述分束镜（311）包括第一侧、第二侧、第三侧和第四侧，所述第一侧与所述第二侧相对平行设置，所述第三侧和所述第四侧相对平行设置，所述第一侧与所述第三侧垂直设置，所述角锥棱镜（312）设置于所述分束镜（311）的第二侧，所述自准直仪（302）设置于所述分束镜（311）的第一侧，所述垂直度检测模组（300）检测所述第三误差值的方法为：

从所述待检五角棱镜（401）出射偏转入射光（512），所述分束镜（311）将所述偏转入射光（512）分离为透过所述分束镜（311）从第四侧出射后入射所述第一镜面（111）的偏转透射光（522）和经过所述分束镜（311）沿第一旋转方向偏转90°反射的偏转第一反射光（532），所述透射光从所述第一镜面（111）反射为偏转第二反射光（542），所述偏转第二反射光（542）入射至所述分束镜（311）沿第一旋转方向偏转90°反射至第二侧的所述角锥棱镜（312），所述偏转第二反射光（542）经所述角锥棱镜（312）再次偏转180°后从所述分束镜（311）的第一侧出射为偏转第三反射光（552）；

通过所述自准直仪（302）接收从所述分束镜（311）的第一侧出射的所述偏转第一反射光（532）和所述偏转第三反射光（552）并检测所述偏转第一反射光（532）和所述偏转第三反射光（552）之间的角度差为第三误差值。