專利名稱：光束角度測量方法與裝置的制作方法
技術領域：
本發明屬于光學領域，特別光學檢測領域，涉及一種光束角度檢測的光電檢測系統。
背景技術：
在光學研究、實驗以及設備的調試中，經常需要平行光有準確的入射角度。因而首先得測量或精確監測平行光行進的相對角度，以進行調整光源或光學元件的角度。望遠鏡系統對物距為無窮遠的物體，即平行光，進行角度放大；入射為平行光，出射也為平等光。若不調節望遠鏡系統，其角度放大倍數固定不變。因此，可利用望遠鏡對平行光進行角度放大，以精確測量。目前，在一般光學實驗中，對平行光的入射角度的調整只能通過實驗員的經驗判斷。如要求主光軸和主光線位于或接近水平角度時，利用一定距離外的且絕對高度固定的小孔光闌為基準，通過移動小孔光闌，若在此過程中，光束在小孔光闌高度始終不變，則可認為光束角度為水平。但是，很難保證小孔光闌或其他基準在移動過程中其絕對高度始終不變，而且，這樣調節非常麻煩。又如，欲加入平行平板、分光平板或反射鏡以調節主光線水平精確轉折45度角，或要求光束精確地沿豎直角度行進，則現有的方法將更加困難甚至無從下手。
發明內容
本發明的目的在于克服現在方法的不足，提供用于檢測光束角度的方法。本發明的目的也在于提供用于檢測光束角度的設備。本發明的基本構思是利用望遠鏡系統對待測平行光光束的角度進行放大，使其入射于之后的光電檢測器件上；整個裝置有電子水平儀，其至少能確定裝置在一個方向與水平面的相對角度；光束在光電檢測器件上成像的位置與水平儀所測角度通過數據處理器單元計算即可得出光束相對于水平面或者豎直面的角度；再通過顯示屏來顯示。本發明的具體解決方案為采用望遠鏡系統對待測平行光光束的角度進行放大，其物鏡采用消色差物鏡，以便對一定波長范圍內的平行光進行測量，其角放大倍率可為3至50倍。望遠鏡系統、光電檢測器件同一直線依次放置，并各器件間有一定間隔；光電檢測器件的中心位于所述的直線上。水平儀應至少能確定裝置在一個方向與水平面的相對角度，可用兩個相互同面垂直放置的一維電子水平儀，也可以采用一個二維的電子水平儀；水平儀與望遠鏡系統、光電檢測器件相對位置固定。光電檢測器件和電子水平儀的信號經外圍電路處理后進入數據處理單元，最后計算出光束相對于水平面或者豎直面的角度并通過顯示單元來顯示。整個測量系統應該有附屬的支架、底座等機構以固定和調整高度、角度。所述的望遠鏡系統為開普勒型望遠鏡，也可采用伽利略望遠鏡；所述的望遠鏡系統的物鏡為消色差物鏡，目鏡為消色差目鏡；所述的光電檢測器件為PSD位置敏感元件，也可以為其他面陣光敏器件；
所述的電子水平儀為二維電子水平儀；所述的數據處理單元為單片機，也可以采用其他微處理器；本發明與現有方法相比，有以下優勢I)由于采用電子水平儀，因此對整個裝置不需要調節、放置于一個精確角度位置，使用更方便。2)由于采用望遠鏡系統對光束角度進行放大，因此測量、監測角度更精確，且小距離平移的對測量結果沒有影響。3)由于光電檢測器件與電子水平儀同用一個數據處理單元，因此成本降低。通過下面附圖的描述和示例，以及也通過所附的權利要求，本發明的實施方式及其益處對本領域的技術人員將變得顯然。
圖I光束角度測量方法示意2光束角度測量裝置示意圖
具體實施例圖I為光束角度測量方法示意圖，平行光束通過望遠鏡系統，其相對水平線的張角被放大；光束再進行光電檢測器件，光電檢測器件可檢測出光束中心在傳感器上的位置信息，該位置信息通過簡單換算可得出角度信息；數據處理單元同時接收電子水平儀和光電檢測器件的信息，電子水平儀給出整個光束角度測量裝置系統中軸線與水平線的夾角，光電檢測器件可以間接地給出待測光束與整個光束角度測量裝置系統中軸線的夾角，經過計算可以得出待測光束與水平線的夾角；經外圍電路進行后可以把待測光束與水平線的夾角的數值送到顯示單元上。圖2為光束角度測量裝置示意圖，光束21與整個光束角度測量裝置系統中軸線22成一定夾角入射到望遠鏡系統30上。望遠鏡系統30由消色差物鏡31與目鏡32組成，為開普勒式望遠鏡。光束21經過望遠鏡系統30后，其與整個光束角度測量裝置系統中軸線22的夾角成固定倍率放大。光束21直射入光電檢測器件41 (如PSD位置敏感元件)上，光電檢測器件41可配合外圍電路以及數據處理單元42計算出光束與整個光束角度測量裝置系統中軸線22的夾角。電子水平儀43可測量整個光束角度測量裝置系統中軸線22與水平線的夾角。數據處理單元42根據上述兩個夾角并通過簡單計算可得到待測光束與水平線的夾角，并把數值傳遞到顯示單元51上。電池組40為PSD位置敏感元件41、數據處理單元42、電子水平儀43、顯示單元51提供電源。機械外殼61對所有器件進行固定。
權利要求
1.光束角度測量方法與裝置涉及一種光束角度檢測的光電檢測系統，其特征在于利用望遠鏡系統(30)對待測平行光光束的角度進行放大，使其入射于之后的光電檢測器件(41)上；整個裝置有電子水平儀(43)，其至少能確定裝置在一個方向與水平面的相對角度；光束在光電檢測器件(41)上成像的位置與電子水平儀(43)所測角度通過數據處理單元(42)計算即可得出光束相對于水平面或者豎直面的角度；再通過顯示單元(51)來顯示；電池組40為PSD位置敏感元件41、數據處理單元42、電子水平儀43、顯示單元51提供電源；望遠鏡系統、光電檢測器件同一直線依次放置，并各器件間有一定間隔；光電檢測器件的中心位于所述的直線上。
2.根據權利要求I所述的光束角度測量方法與裝置，其特征在于所述的望遠鏡系統為開普勒型望遠鏡，也可采用伽利略望遠鏡。
3.根據權利要求I至2所述的光束角度測量方法與裝置，其特征在于所述的望遠鏡系統的物鏡為消色差物鏡，目鏡為消色差目鏡。
4.根據權利要求I所述的光束角度測量方法與裝置，其特征在于所述的光電檢測器件為PSD位置敏感元件，也可以為其他面陣光敏器件。
5.根據權利要求I所述的光束角度測量方法與裝置，其特征在于所述的電子水平儀為二維電子水平儀。
6.根據權利要求I所述的光束角度測量方法與裝置，其特征在于所述的數據處理單元為單片機，也可以采用其他微處理器。
全文摘要
本發明的目的在于克服現在方法的不足，提供用于檢測光束角度的方法，也在于提供用于檢測光束角度的設備。平行光束通過望遠鏡系統，其相對水平線的張角被放大；光束再進行光電檢測器件，光電檢測器件可檢測出光束中心在傳感器上的位置信息，該位置信息通過簡單換算可得出角度信息；數據處理單元同時接收電子水平儀和光電檢測器件的信息，電子水平儀給出整個光束角度測量裝置系統中軸線與水平線的夾角，光電檢測器件可以間接地給出待測光束與整個光束角度測量裝置系統中軸線的夾角，經過計算可以得出待測光束與水平線的夾角；經外圍電路進行后可以把待測光束與水平線的夾角的數值送到顯示單元上。
文檔編號G01C1/00GK102914283SQ20121039119
公開日2013年2月6日 申請日期2012年10月16日 優先權日2012年10月16日
發明者藍景恒 申請人:藍景恒