CN203286992U - 一种激光光束垂直度的检测装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种激光光束垂直度的检测装置，包括：分光镜将一测量光束分成第一透射光和第一反射光；平面测量镜反射由分光镜分出的第一透射光；分光镜反射由平面测量镜反射的第一透射光；角锥棱镜反射经分光镜反射的第一透射光；分光镜透射由角锥棱镜反射的第一透射光；第一反射光和由分光镜透射的第一透射光平行且同向地分别经过第一快门和第二快门；凸透镜聚焦通过第一快门和第二快门的第一反射光和由分光镜透射的第一透射光，以在图像传感器上形成两像点；图像传感器通过第一快门和第二快门的控制来观测两像点以获得测量光束的垂直度。本实用新型的硬件误差便于量化，便于补偿，从而达到更高的测量精度。

Description

一种激光光束垂直度的检测装置

技术领域

本实用新型涉及激光光学技术领域，特别涉及一种激光光束垂直度的检测装置。

背景技术

激光干涉仪测量系统具有高分辨率，高速度，低噪声的特点，广泛应用于高精密测量领域。在应用平镜干涉仪进行测量时，调整平镜干涉仪的测量光束，以使该测量光束垂直于固定在被测目标上的平面测量镜，以提高激光干涉仪测量系统的测量精度。同时，激光切割加工设备利用聚焦能量熔化激光束经过的区域，进行低切削力的快速进给，并调整激光束将其垂直于工作台，以提高激光切割设备的加工精度并防止激光光束打在工装上。但是在现有技术中，由于激光0°入射，反射光与入射光叠加在一起，很难测得入射光的垂直度。

在现有技术中也提出一种方法求得测量光束的垂直度：“将透明材料固定在工作台上；运行激光打在所述透明材料上，所述透明材料保留激光出光点射打出的激光痕迹；检测所述激光痕迹是否垂直工作台，以检测激光光束出光的垂直性。检测激光痕迹是否垂直工作台，具体是：从至少两个方向目测所述激光痕迹是否垂直工作台；及使用目镜检测所述激光痕迹的偏离角度和/或偏离距离，并根据所述偏离角度和/或偏离距离检测所述激光痕迹是否垂直工作台；所述透明材料是亚克力材料。”

上述方法由于将调整激光束垂直于工作台改为调整激光束垂直于工作台上的亚克力材料，通过观测亚克力材料中的激光痕迹来得到激光光束的垂直度。亚克力材料的光学特性及其相对工作台的安装精度将影响测量数据的准确性，而且亚克力材料的光学特性难以量化并进行补偿。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种激光光束垂直度的检测装置，以解决现有技术中在平镜干涉仪装调时，难以检测测量光束和平面测量镜的垂直度的问题。

为解决上述技术问题，本实用新型提供一种激光光束垂直度的检测装置，包括：依次设置的图像/影像传感器、凸透镜、第一快门、第二快门、分光镜、角锥棱镜和位于所述分光镜一侧的平面测量镜；其中，

所述分光镜对一测量光束进行分光，将所述测量光束分成第一透射光和第一反射光；

所述平面测量镜反射由所述分光镜分出的第一透射光；

所述分光镜反射由所述平面测量镜反射的第一透射光；

所述角锥棱镜反射由所述分光镜反射的第一透射光；

所述分光镜透射由所述角锥棱镜反射的第一透射光；

所述第一反射光和由所述分光镜透射的第一透射光平行且同向地分别经过所述第一快门和第二快门；

所述凸透镜聚焦通过所述第一快门和第二快门的第一反射光和由所述分光镜透射的第一透射光，以在所述图像传感器上形成两像点；及

所述图像传感器通过所述第一快门和第二快门的控制来观测所述两像点获得所述测量光束对所述平面测量镜的垂直度。

可选的，在所述的激光光束垂直度的检测装置中，所述分光镜是50%的分光镜。

可选的，在所述的激光光束垂直度的检测装置中，所述图像传感器包括电荷耦合器件图像传感器或CMOS影像传感器。

同时，本实用新型还提供一种激光光束垂直度的检测装置，包括：依次设置的角锥棱镜、分光镜、第一快门、第二快门、凸透镜、图像传感器和位于所述分光镜一侧的平面测量镜；其中，

所述分光镜对一测量光束进行分光，将所述测量光束分成第二透射光和第二反射光；

所述平面测量镜反射由所述分光镜分出的第二透射光；

所述分光镜反射由所述平面测量镜反射的第二透射光；

所述角锥棱镜反射由所述分光镜分出的第二反射光；

所述分光镜透射由所述角锥棱镜反射的第二反射光；

由所述分光镜反射的第二透射光和由分光镜透射的第二反射光平行且同向地分别经过所述第一快门和第二快门；

所述凸透镜聚焦通过所述第一快门和第二快门的由所述分光镜反射的第二透射光和由分光镜透射的第二反射光，以在所述图像传感器上形成两像点；及

图像传感器通过所述第一快门和第二快门的控制来观测所述两像点获得所述测量光束对所述平面测量镜的垂直度。

可选的，在所述的激光光束垂直度的检测装置中，所述分光镜是50%的分光镜。

可选的，在所述的激光光束垂直度的检测装置中，所述图像传感器包括电荷耦合器件图像传感器或CMOS影像传感器。

本实用新型提供的一种激光光束垂直度的检测装置，具有以下有益效果：图像传感器通过第一快门和第二快门的控制来观测两像点以获得所述测量光束对平面测量镜垂直度，本实用新型的硬件误差便于量化，便于补偿，从而达到更高的测量精度，本实用新型装置结构紧凑，安装精度要求低。

附图说明

图1是本实用新型实施例1的激光光束垂直度的检测装置的结构示意图；

图2是本实用新型实施例1的激光光束垂直度的检测装置的光路示意图；

图3是本实用新型实施例1的激光光束垂直度的检测装置的两像点的坐标关系示意图；

图4是本实用新型实施例2的激光光束垂直度的检测装置的结构示意图；

图5是本实用新型实施例2的激光光束垂直度的检测装置的光路示意图。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例对本实用新型提出的一种激光光束垂直度的检测装置作进一步详细说明。根据下面说明和权利要求书，本实用新型的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本实用新型实施例的目的。

【实施例1】

请参考图1，其是本实用新型实施例1的激光光束垂直度的检测装置的结构示意图。如图1所示，一种激光光束垂直度的检测装置，包括：

依次设置的图像传感器11、凸透镜12、第一快门13A、第二快门13B、分光镜14、角锥棱镜15和位于所述分光镜14一侧的平面测量镜3。

请参考图2，其是本实用新型实施例1的激光光束垂直度的检测装置的光路示意图。如图2所示，被测测量光束10由激光产生或经由装置2进入本实用新型实施例1的激光光束垂直度的检测装置。

首先，分光镜14对测量光束10进行分光，将所述测量光束10分为第一透射光17和第一反射光18；

优选的，所述分光镜14是50%的分光镜。由于当所述测量光束10较弱时，选用50%的分光镜更便于检测。

接着，所述分光镜14分出的第一透射光17经所述平面测量镜3反射以形成由平面测量镜3反射的第一透射光19，

然后，由平面测量镜3反射的第一透射光19经所述分光镜14反射以形成由分光镜14反射的第一透射光20；

进一步，由分光镜14反射的第一透射光20经所述角锥棱镜15反射以形成由角锥棱镜15反射的第一透射光21；

进一步，由角锥棱镜15反射的第一透射光21经所述分光镜14透射以形成由分光镜14透射的第一透射光22；

进一步，所述第一反射光18和由所述分光镜14透射的第一透射光22平行且同向地分别经过所述第一快门13A和第二快门13B；

进一步，凸透镜12聚焦通过所述第一快门13A的第一反射光18和通过所述第二快门13B的由所述分光镜14透射的第一透射光22，以在所述图像传感器11上形成两像点；

最后，图像/传感器11通过所述第一快门13A和第二快门13B的控制来观测所述两像点以获得所述测量光束10对所述平面测量镜3的垂直度。

优选的，所述图像传感器11包括电荷耦合器件图像传感器或CMOS影像传感器。

请参考图3，其是本实用新型实施例1的激光光束垂直度的检测装置的两像点的坐标关系示意图。如图3所示，已知凸透镜12焦距f，像点M坐标(x₁,y₁)，像点N坐标(x₂,y₂)，由几何关系可得两光束夹角：

$\mathrm{\ω}=\arccos \frac{f^2+x_1{x}_2+y_1{y}_2}{\sqrt{f^2+x_1^2+y_1^2}\sqrt{f^2+x_2^2+y_2^2}}$

【实施例2】

请参考图4，其是本实用新型实施例2的激光光束垂直度的检测装置的结构示意图。如图4所示，一种激光光束垂直度的检测装置，包括：

依次设置的角锥棱镜15、分光镜14、第一快门13A、第二快门13B、凸透镜12、图像传感器11和位于所述分光镜一侧的平面测量镜3。

请参考图5，其是本实用新型实施例2的激光光束垂直度的检测装置的光路示意图。如图5所示，被测测量光束10由激光产生或经由装置2进入本实用新型实施例1的激光光束垂直度的检测装置。

首先，所述分光镜14对测量光束10进行分光，将所述测量光束10分为第二透射光41和第二反射光42；

优选的，所述分光镜14是50%的分光镜。由于当所述测量光束10较弱时，选用50%的分光镜更便于检测。

接着，所述第二透射光41由所述平面测量镜3反射以形成由所述平面测量镜3反射的第二透射光43；同时，所述第二反射光42由所述角锥棱镜15反射以形成由角锥棱镜15反射的第二反射光44；

然后，由平面测量镜3反射的第二透射光43经分光镜14反射以形成由分光镜14反射的第二反射光45；同时，由角锥棱镜15反射的第二反射光44经分光镜14透射以形成由分光镜14透射的第二反射光46；

进一步，由分光镜14透射的第二反射光46和由所述分光镜14反射的第二透射光45平行且同向地分别经过所述第一快门13A和第二快门13B；

进一步，凸透镜12聚焦通过所述第一快门13A的由分光镜14透射的第二反射光46和通过所述第二快门13B的由所述分光镜14反射的第二透射光45，以在所述图像传感器11上形成两像点；

最后，图像传感器11通过所述第一快门13A和第二快门13B的控制来观测所述两像点以获得所述测量光束10对所述平面测量镜3的垂直度。

优选的，所述图像传感器11包括电荷耦合器件图像传感器或CMOS影像传感器。

具体求得垂直度的过程与实施例1的过程相同，在此不再陈述。

结合上述结构，图像传感器通过第一快门和第二快门的控制来观测两像点获得所述测量光束对平面测量镜的垂直度，本实用新型的硬件误差便于量化，便于补偿，从而达到更高的测量精度。本实用新型装置结构紧凑，安装精度要求低。

上述描述仅是对本实用新型较佳实施例的描述，并非对本实用新型范围的任何限定，本实用新型领域的普通技术人员根据上述揭示内容做的任何变更、修饰，均属于权利要求书的保护范围。

Claims (6)

1.一种激光光束垂直度的检测装置，其特征在于，包括：依次设置的图像传感器、凸透镜、第一快门、第二快门、分光镜、角锥棱镜和位于所述分光镜一侧的平面测量镜；其中，

所述分光镜对一测量光束进行分光，将所述测量光束分成第一透射光和第一反射光；

所述平面测量镜反射由所述分光镜分出的第一透射光；

所述分光镜反射由所述平面测量镜反射的第一透射光；

所述角锥棱镜反射由所述分光镜反射的第一透射光；

所述分光镜透射由所述角锥棱镜反射的第一透射光；

所述第一反射光和由所述分光镜透射的第一透射光平行且同向地分别经过所述第一快门和第二快门；

所述凸透镜聚焦通过所述第一快门和第二快门的第一反射光和由所述分光镜透射的第一透射光，以在所述图像传感器上形成两像点；及

所述图像传感器通过所述第一快门和第二快门的控制来观测所述两像点以获得所述测量光束对所述平面测量镜的垂直度。

2.根据权利要求1所述的激光光束垂直度的检测装置，其特征在于，所述分光镜是50%的分光镜。

3.根据权利要求1所述的激光光束垂直度的检测装置，其特征在于，所述图像传感器包括电荷耦合器件图像传感器或CMOS影像传感器。

4.一种激光光束垂直度的检测装置，其特征在于，包括：依次设置的角锥棱镜、分光镜、第一快门、第二快门、凸透镜、图像传感器和位于所述分光镜一侧的平面测量镜；其中，

所述分光镜对一测量光束进行分光，将所述测量光束分成第二透射光和第二反射光；

所述平面测量镜反射由所述分光镜分出的第二透射光；

所述分光镜反射由所述平面测量镜反射的第二透射光；

所述角锥棱镜反射由所述分光镜分出的第二反射光；

所述分光镜透射由所述角锥棱镜反射的第二反射光；

由所述分光镜反射的第二透射光和由分光镜透射的第二反射光平行且同向地分别经过所述第一快门和第二快门；

所述凸透镜聚焦通过所述第一快门和第二快门的由所述分光镜反射的第二透射光和由分光镜透射的第二反射光，以在所述图像传感器上形成两像点；及

所述图像传感器通过所述第一快门和第二快门的控制来观测所述两像点以获得所述测量光束对所述平面测量镜的垂直度。

5.根据权利要求4所述的激光光束垂直度的检测装置，其特征在于，所述分光镜是50%的分光镜。

6.根据权利要求5所述的激光光束垂直度的检测装置，其特征在于，所述图像传感器包括电荷耦合器件图像传感器或CMOS影像传感器。

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