一种电动楔镜及光束方向偏转调节方法与流程

1.本发明涉及光学仪器仪表技术领域，更具体地说，涉及一种电动楔镜及光束方向偏转调节方法。


背景技术：

2.在光学仪器仪表中，通常需要光路沿特定的方向传输，光束方向偏差要求足够小。目前，对光束方向的调节广泛采用光学调节架来完成，将光束方向调节至最佳状态后进行锁紧，锁紧时受到应力容易导致光束方向再次出现误差，需要技术人员对锁紧过程中的应力进行经验预判。而且，光学设备在使用过程中，受环境温度、振动等因素影响，仍有可能出现光路偏离理想位置的情况。还有通过胶粘剂来固定并实现光路调节的方法，随着胶黏剂的蠕变和应力改变，长期使用仍会出现光路偏差，需要清理掉胶粘剂后重新调整。
3.因此，如何解决现有技术中光束方向调节依赖技术人员的经验，调节效率低，且受蠕变、应力、外界环境等影响会使光束方向再次偏差的问题，成为本领域技术人员所要解决的技术问题。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于提供一种电动楔镜及光束方向偏转调节方法，以解决光束方向调节依赖技术人员的经验，调节效率低，且受蠕变、应力、外界环境等影响会使光束方向再次偏差的问题。本发明提供的诸多技术方案中的优选技术方案所能产生的诸多技术效果详见下文阐述。
5.为实现上述目的，本发明提供了以下技术方案：
6.本发明提供了一种电动楔镜，包括并排设置的第一楔镜组件和第二楔镜组件，二者均包括调节楔镜、且二者中的至少一者还包括固定环、与所述固定环可转动地相连接的转动环以及直线电机，所述固定环与所述转动环的中心孔共轴设置，所述调节楔镜固定设置在所述转动环的中心孔，所述转动环的外周设有拨杆，所述直线电机的输出端与所述拨杆接触连接、并推动所述转动环转动，所述拨杆上还连接有弹性件，在所述弹性件的作用下所述直线电机的输出端与所述拨杆之间一直处于接触状态。
7.优选地，还包括光束感应装置和控制器，所述直线电机和所述光束感应装置均与所述控制器可通信地相连接，所述光束感应装置用于设置在光束接收装置上、以感应由光束发生装置发射并经由各个所述调节楔镜折射后的光束，当所述光束感应装置未感应到光束时，所述控制器控制所述直线电机带动所述转动环转动。
8.优选地，所述转动环伸入所述固定环的中心孔内，且在所述转动环的外周壁与所述固定环的中心孔之间设有轴承。
9.优选地，所述转动环的外周设有多个所述拨杆，且各个所述拨杆沿所述转动环的周向均匀分布。
10.优选地，所述直线电机的输出端与所述拨杆相接触的面为球面。
11.优选地，所述弹性件为弹簧或橡胶皮带或弹力圈。
12.优选地，所述直线电机为音圈电机。
13.本发明还提供一种光束方向偏转调节方法，包括以下步骤：
14.s01：控制器判断设置在光束接收装置上的光束感应装置是否感应到光束发生装置发射的光束；
15.s02：若否，则人工手动转动第一楔镜组件和第二楔镜组件的转动环，以对光束偏转方向进行粗调；
16.s03：所述控制器控制两个直线电机分别带动相对应的所述转动环转动，同时，所述控制器判断所述光束感应装置是否感应到光束，若是，则所述控制器控制两个所述直线电机静止，完成光束方向调节过程。
17.本发明提供的技术方案中，电动楔镜包括第一楔镜组件和第二楔镜组件，二者均包括调节楔镜，且二者中的至少一者还包括固定环、转动环以及直线电机，转动环与固定环可转动地相连接，调节楔镜固定设置在转动环的中心孔，转动环的外周设有拨杆，直线电机的输出端与拨杆接触连接、并推动转动环转动，拨杆上还连接有弹性件，在弹性件的作用下直线电机的输出端与拨杆之间一直处于接触状态。如此设置，将电动楔镜设置在光束发生装置和光束接收装置之间用于光束方向偏转调节，使得光束接收装置能够接收到光束发生装置发射的光束，调节楔镜的转动由直线电机来带动，提高了光束方向的调节效率，调节过程不再过度依赖技术人员的工作经验，且避免了蠕变、应力等因素导致光束方向再次出现偏差的问题。
附图说明
18.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
19.图1是本发明一实施例中第一楔镜组件或第二楔镜组件的主视图；
20.图2是图1的a
‑
a剖视图；
21.图3是本发明实施例中电动楔镜对光束发生装置和光束接收装置之间的光束进行方向偏转调节的结构示意图；
22.图4是本发明又一实施例中电动楔镜的主视图；
23.图5是本发明实施例中光束经过一个调节楔镜后的光路偏转示意图；
24.图6是本发明实施例中光束经过两个并排设置的调节楔镜后的光路偏转示意图。
25.图中：
[0026]1‑
第一楔镜组件，2
‑
第二楔镜组件，3
‑
调节楔镜，4
‑
直线电机，5
‑
弹性件，6
‑
固定环，7
‑
转动环，8
‑
拨杆，9
‑
轴承，10
‑
光线发生装置，11
‑
光线接收装置。
具体实施方式
[0027]
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明的技术方案进行详细的描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基
于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施方式，都属于本发明所保护的范围。
[0028]
本具体实施方式的目的在于提供一种电动楔镜，解决光束方向调节依赖技术人员的经验，调节效率低，且受蠕变、应力、外界环境等影响会使光束方向再次偏差的问题。
[0029]
以下，参照附图对实施例进行说明。此外，下面所示的实施例不对权利要求所记载的发明内容起任何限定作用。另外，下面实施例所表示的构成的全部内容不限于作为权利要求所记载的发明的解决方案所必需的。
[0030]
请参阅图1
‑
图4，在本实施例中，电动楔镜包括并排设置的第一楔镜组件1和第二楔镜组件2，第一楔镜组件1和第二楔镜组件2均包括调节楔镜3，且二者中的至少一者还包括固定环6、转动环7以及直线电机4，转动环7与固定环6可转动地相连接、且二者的中心孔共轴设置，调节楔镜3固定设置在转动环7的中心孔处并能够跟随转动环7转动，转动环7的外周设有拨杆8，直线电机4的输出端与拨杆8接触连接、并推动拨杆8以带动转动环7转动，转动环7的转动轴为自身的中心轴，拨杆8上还连接有弹性件5，在弹性件5的作用下直线电机4的输出端与拨杆8之间一直处于接触状态。
[0031]
电动楔镜用于光束方向偏转调节，将电动楔镜设置在不共轴的光束发生装置和光束接收装置之间，使得光束接收装置能够接收到光束发生装置发射的光束。通过直线电机4驱动和静止来控制调节楔镜3的转动角度和静止位置，在调节楔镜3的转动过程中完成光束方向的偏转调节，提高了调节效率，不再过度依赖技术人员的工作经验，且避免了应力、蠕变等因素导致光束方向出现二次偏离。
[0032]
通过两个并排设置的调节楔镜3可以对光束方向进行调节，该调节过程所依据的原理如下：
[0033]
调节楔镜3是一种使光束传播方向发生偏转的器件，假定调节楔镜3的楔角为α，根据光的折射原理，一束准直光经过调节楔镜3后，光束传播方向偏转角度β＝(n
‑
1)α，其中n为楔镜的介质折射率，假如调节楔镜3绕光束轴线转动360
°
，则在调节楔镜3后方垂直于光轴的平面上得到一个圆形的轨迹(线)，如图5所示。
[0034]
如果在第一片调节楔镜3后面再放置一片同样的调节楔镜3，两片调节楔镜3各自独立绕光轴转动，则在两片调节楔镜3后方垂直于光轴的平面上就能扫描出一个圆盘(面)，圆盘边缘光束的偏转角近似为2β＝2(n
‑
1)α，如图6所示。
[0035]
基于以上原理，在光束方向初始角度偏差小于2β的情况下，就可以在光路中插入一对楔镜，通过对楔镜旋转调节，使光束精确偏转至特定方向。
[0036]
在具体的实施例中，第一楔镜组件1和第二楔镜组件2的结构相同，均包括固定环6、转动环7、直线电机4以及弹性件5，两个直线电机4分别带动对应的转动环7转动，实现光束方向的精准调节。当然，在另外一些实施例中，还可以第一楔镜组件1和第二楔镜组件2中的一者包括固定环6、转动环7、直线电机4以及弹性件5，另一者只包括支撑调节楔镜3的支架、并通过人工手动转动并固定该调节楔镜3，手动调节过程中由于应力等原因导致的调节误差通过直线电机4带动另一个调节楔镜3转动来补偿。
[0037]
另外，电动楔镜还包括外部基座，直线电机4的机座与外部基座固定连接，弹性件5的一端与外部基座固定连接、另一端与拨杆8相连接。
[0038]
在本实施例的优选方案中，电动楔镜还包括光束感应装置和控制器，直线电机4和
光束感应装置均与控制器可通信地相连接，光束感应装置设置在光束接收装置11上，用于感应由光束发生装置10发射并经由各个调节楔镜3折射后的光束，控制器判断光束感应装置是否感应到光束，若光束感应装置未感应到光束，则控制器还要控制直线电机4推动拨杆8以带动转动环7转动，直到光束感应装置感应到了光束，则控制器控制直线电机4静止在该位置并保持，此时光束方向偏转调节过程完成。
[0039]
需要说明的是，光束感应装置可以但不限于为光传感器，光束感应装置可以为光束接收装置11的外设部件，也可以为光束接收装置11本身的内部结构。
[0040]
在本实施例的优选方案中，转动环7伸入固定环6的中心孔内，且在转动环7的外周壁与固定环6的中心孔之间设有轴承9。如此设置，减小转动环7转动时的摩擦力，且结构稳定性更好。
[0041]
在具体的实施例中，转动环7的外周设有多个拨杆8，且各个拨杆8沿转动环7的周向均匀分布，直线电机4和弹性件5可以和各个拨杆8配合连接。由于直线电机4的体型较小，驱动行程有限，对于调节楔镜3需要转动大角度的情况，可以人工手动先进行粗调，粗调完成之后将距离直线电机4最近的拨杆8与直线电机4和弹性件5装配，再通过直线电机4带动转动环7转动以进行微调。如此设置，光束方向偏转调节的效率更高，且更容易进行操作。拨杆8的数量可以设置为1～12个。
[0042]
在本实施例的优选方案中，直线电机4的输出端与拨杆8相接触的面为球面，如此设置，确保直线电机4的输出端与拨杆8之间接触良好。
[0043]
在具体的实施例中，弹性件5为弹簧或橡胶皮带或弹力圈。请参考图1和图4，当弹性件5为拉伸弹簧时，拉伸弹簧和直线电机4位于拨杆8的同一侧，直线电机4的机座和拉伸弹簧远离拨杆8的一端均与电动楔镜的外部基座固定连接。当弹性件5为压缩弹簧时，压缩弹簧和直线电机4位于拨杆8的异侧，且直线电机4的机座和拉伸弹簧远离拨杆8的一端均与电动楔镜的外部基座固定连接。
[0044]
进一步地，在本实施例中，直线电机4为音圈电机。当然，直线电机4还可以为其它能够做直线驱动的电机。音圈电机体积小巧，适合集成到小型化的系统中而不增加体积，且音圈电机的控制简单，可以通过基本的脉冲方向对其进行控制，适合无破坏不开盖检修和维护，或者远程操作。
[0045]
本发明还提供一种光束方向偏转调节方法，通过上述实施例中的电动楔镜对光束方向进行偏转调节，使得光束发生装置10发射的光束能够被光束接收装置11接收。电动楔镜设置在光束发生装置10和光束接收装置11之间，光束方向偏转调节方法具体包括以下步骤：
[0046]
s01：控制器判断设置在光束接收装置11上的光束感应装置是否感应到光束发生装置10发射的光束；
[0047]
s02：若否，则人工手动转动第一楔镜组件1和第二楔镜组件2的转动环7，带动对应的调节楔镜3转动，以对光束偏转方向进行粗调；
[0048]
s03：粗调完成后，将转动环7上距离直线电机4最近的拨杆8与对应的直线电机4和弹性件5装配连接，控制器分别控制两个直线电机4带动相对应的转动环7转动，同时，控制器判断光束感应装置是否感应到光束，若是，则控制器控制两个直线电机4静止，完成光束方向调节过程。
[0049]
如此设置，光束方向偏转调节过程均由控制器控制，操作更加方便，提高了调节的效率，直线电机4对调节楔镜3进行转动调节和固定，使得光束方向调节更加精准，且实现了光束方向的实时感应和调节；不再过度依赖技术人员的经验，且不会因应力、蠕变等因素使光束方向再次出现偏差。该有益效果的推导过程与电动楔镜所带来的有益效果的推导过程大体类似，故本文不再赘述。
[0050]
可以理解的是，上述各实施例中相同或相似部分可以相互参考，在一些实施例中未详细说明的内容可以参见其他实施例中相同或相似的内容。本发明提供的多个方案包含本身的基本方案，相互独立，并不互相制约，但是其也可以在不冲突的情况下相互结合，达到多个效果共同实现。
[0051]
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。