一种垂直偏离角度的测量方法和电子设备与流程

1.本发明实施例涉及光学技术领域，特别涉及一种垂直偏离角度的测量方法和电子设备。


背景技术：

2.在现有技术中，通常采用光栅尺仪、垂直角规等工具测量两个面的垂直度和垂直偏离角度，然而，这种利用精密仪器对两个面进行测量的方式，操作复杂，且制造精密仪器的成本较高。


技术实现要素：

3.本发明实施例的目的是提供一种垂直偏离角度的测量方法和电子设备，测量操作简单且降低了测量成本。
4.为解决上述技术问题，第一方面，本发明实施方式采用的一个技术方案是：提供一种垂直偏离角度的测量方法，该测量方法用于测量设置在待测件内的透过反射面相对于所述待测件的基准表面的垂直偏离角度，所述透过反射面包括相互平行的第一透过反射面和第二透过反射面，所述基准表面包括相互平行的第一表面和第二表面；所述测量方法包括：提供入射波束；控制所述入射波束以预设入射角从所述基准表面入射至所述待测件内，使所述入射波束经所述第一透过反射面和所述第二透过反射面反射后，形成第一反射波和第二反射波；其中，所述入射波束从所述第一表面入射至所述待测件内后，产生第一波束；所述第一波束在所述待测件内传播至所述第一透过反射面，并经所述第一透过反射面反射形成第一反射波；经所述第一透过反射面透射的第一波束在所述待测件内传播至所述第二表面，并经所述第二表面反射形成第二波束，所述第二波束在所述待测件内传播至所述第二透过反射面，并经所述第二透过反射面反射形成第二反射波；获取所述第一反射波传播至所述基准表面的第一入射角，以及所述第二反射波传播至所述基准表面的第二入射角；根据所述第一入射角和所述第二入射角，得到所述垂直偏离角度。
5.在一些实施例中，所述第一反射波透过所述基准表面出射形成第一出射波，且第二反射波透过所述基准表面出射形成第二出射波，所述获取所述第一反射波传播至所述基准表面的第一入射角，以及所述第二反射波传播至所述基准表面的第二入射角，包括：获取所述第一出射波对应的第一出射角以及获取所述第二出射波对应的第二出射角；根据所述第一出射角以及所述第二出射角，得到所述第一入射角和所述第二入射角。
6.在一些实施例中，所述第一反射波透过所述基准表面出射形成第一出射波，且所述第二反射波在所述基准表面刚好不发生全反射，所述获取所述第一反射波传播至所述基准表面的第一入射角，以及所述第二反射波传播至所述基准表面的第二入射角，包括：获取所述第一出射波对应的第一出射角，并以90
°
作为第二出射角；根据所述第一出射角以及所述第二出射角，得到所述第一入射角和所述第二入射角；或者，所述第二反射波透过所述基准表面出射形成第二出射波，且所述第一反射波在所述基准表面刚好不发生全反射，所述
获取所述第一反射波传播至所述基准表面的第一入射角，以及所述第二反射波传播至所述基准表面的第二入射角，包括：获取所述第二出射波对应的第二出射角，并以90
°
作为第一出射角；根据所述第一出射角以及所述第二出射角，得到所述第一入射角和所述第二入射角。
7.在一些实施例中，所述根据所述第一入射角和所述第二入射角，得到所述垂直偏离角度，包括：根据所述第一入射角和所述第二入射角，得到所述透过反射面与所述基准表面之间的夹角；根据所述透过反射面与所述基准表面之间的夹角，得到所述垂直偏离角度。
8.在一些实施例中，所述根据所述第一入射角和所述第二入射角，得到所述透过反射面与所述基准表面之间的夹角，包括：建立空间直角坐标系，其中，所述空间直角坐标系包括相互垂直的第一坐标轴、第二坐标轴和第三坐标轴，所述入射波束与所述第一坐标轴垂直，所述基准表面与所述第三坐标轴垂直；以所述第一波束的方向在所述空间直角坐标系中的第一方向余弦和第二方向余弦、所述透过反射面与所述基准表面之间的夹角为未知量，以所述第一入射角、所述第二入射角和交线与所述第二坐标轴之间的夹角为已知量，建立方程组；其中，所述第一方向余弦为所述第一波束的方向与所述第二坐标轴之间的夹角的余弦，所述第二方向余弦为所述第一波束的方向与所述第三坐标轴之间的夹角的余弦；所述交线为所述透过反射面与所述基准表面的相交线；解所述方程组，得到所述垂直偏离角度。
9.在一些实施例中，所述解所述方程组，得到所述垂直偏离角度，包括：解所述方程，得到所述透过反射面与所述基准表面之间的夹角的余弦；根据所述透过反射面与所述基准表面之间的夹角的余弦，得到所述垂直偏离角度；其中，所述方程组为：；其中，为所述第一入射角，为所述第二入射角，为所述第一方向余弦，为所述第二方向余弦，为所述透过反射面与所述基准表面之间的夹角的余弦，为所述交线与x轴之间的夹角的余弦。
10.在一些实施例中，所述第一出射波为第一出射光，所述第二出射波为第二出射光；在所述第一出射光和所述第二出射光的出射方向设有投影平面，所述投影平面与所述基准表面垂直；所述获取所述第一出射波对应的第一出射角，包括：获取所述第一出射光照射在所述投影平面上产生的第一光斑与所述基准表面的延长面的第一距离，以及所述第一出射光的出射点与所述投影平面的第二距离；根据所述第一距离和所述第二距离，得到所述第一出射角；所述获取所述第二出射波对应的第二出射角，包括：获取所述第二出射光照射在所述投影平面上产生的第二光斑与所述基准表面的延长面的第三距离，以及所述第二出射光的出射点与所述投影平面的第四距离；根据所述第三距离和所述第四距离，得到所述第二出射角。
11.在一些实施例中，所述测量方法还包括：通过以下公式得到所述预设入射角：；
其中，为所述第一表面与所述第二表面之间的距离，为所述入射波束入射至所述待测件内的折射角，为所述入射波束的波束半径，为所述第一透过反射面与所述第二透过反射面在所述入射波束的入射方向平行于所述基准表面的分方向上的距离，为所述待测件的折射率。
12.为解决上述技术问题，第二方面，本发明实施例提供一种电子设备，该电子设备包括：至少一个处理器；以及，与所述至少一个处理器通信连接的存储器；其中，所述存储器存储有可被所述至少一个处理器执行的指令，所述指令被所述至少一个处理器执行，以使所述至少一个处理器能够执行如第一方面任意一项所述的测量方法。
13.为解决上述技术问题，第三方面，本发明实施例还提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机可执行指令，所述计算机可执行指令用于使计算机执行如上第一方面所述的方法。
14.为解决上述技术问题，第四方面，本发明实施例还提供了一种计算机程序产品，所述计算机程序产品包括存储在计算机可读存储介质上的计算机程序，所述计算机程序包括程序指令，当所述程序指令被计算机执行时，使所述计算机执行如上第一方面所述的方法。
15.与现有技术相比，本发明的有益效果是：区别于现有技术的情况，本发明提供了一种垂直偏离角度的测量方法和电子设备，该测量方法包括提供入射波束；控制入射波束以预设入射角从基准表面入射至待测件内，使入射波束经第一透过反射面和第二透过反射面反射后，形成第一反射波和第二反射波；获取第一反射波传播至基准表面的第一入射角，以及第二反射波传播至基准表面的第二入射角；根据第一入射角和第二入射角，得到垂直偏离角度。在该测量方法中，由于第一波束和第二波束在透过反射面上发生反射时分别产生的第一反射波和第二反射波的方向与透过反射面的法线方向具有一定关系，且透过反射面的法线方向与待测的垂直偏离角度有关，从而第一反射波和第二反射波的方向与垂直偏离角度有关。这样，在得到第一反射波的第一入射角和第二反射波的第一入射角后，可根据第一入射角和第二入射角得到垂直偏离角度。该测量方法，不用破坏待测件，使用波束即可测得垂直偏离角度，测量方式操作简单，且能降低测量成本。
附图说明
16.一个或多个实施例中通过与之对应的附图中的图片进行示例性说明，这些示例性说明并不构成对实施例的限定，附图中具有相同参考数字标号的元件/模块和步骤表示为类似的元件/模块和步骤，除非有特别申明，附图中的图不构成比例限制。
17.图1是本发明实施例提供的一种测量几何光波导的垂直度的测量示意图；图2是本发明实施例提供的一种垂直偏离角度的测量方法的流程示意图；图3是本发明实施例提供的一种玻璃片堆的结构示意图；图4是图3的主视图；图5是图3的右视图；图6是图3的俯视图；图7是本发明实施例提供的一种测量光路示意图；图8是图7的一种俯视图；图9是本发明实施例提供的一种玻璃片堆内部的波束路线示意图；
图10是本发明实施例提供的另一种玻璃片堆内部的波束路线示意图；图11是本发明实施例提供的再一种玻璃片堆内部的波束路线示意图；图12是图2中步骤s3的一种流程示意图；图13是本发明实施例提供的另一种测量光路示意图；图14是图2中步骤s3的又一种流程示意图；图15是本发明实施例提供的又一种测量光路示意图；图16是图2中步骤s3的再一种流程示意图；图17是本发明实施例提供的再一种测量光路示意图；图18是本发明实施例提供的一种步骤s4的流程示意图；图19是图18中步骤s41的一种流程示意图；图20是本发明实施例提供的一种测量方法的部分流程示意图；图21是本发明实施例提供的另一种测量方法的部分流程示意图；图22是本发明实施例提供的一种测量光路的部分示意图；图23是本发明实施例提供的一种第一距离与垂直偏离角度的关系图；图24是本发明实施例提供的一种垂直偏离角度与放大倍数的关系图；图25是本发明实施例提供的一种垂直偏离角度与第一距离的关系图；图26是本发明实施例提供的一种电子设备的结构示意图。
具体实施方式
18.下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本发明的保护范围。
19.为了便于理解本发明，下面结合附图和具体实施例，对本发明进行更详细的说明。除非另有定义，本说明书所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是用于限制本发明。本说明书所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
20.需要说明的是，如果不冲突，本发明实施例中的各个特征可以相互结合，均在本发明的保护范围之内。另外，虽然在装置示意图中进行了功能模块划分，但是在某些情况下，可以以不同于装置中的模块划分。此外，本文所采用的“第一”、“第二”等字样并不对数据和执行次序进行限定，仅是对功能和作用基本相同的相同项或相似项进行区分。
21.目前，在增强现实显示行业中，光波导显示方案极具潜力，其包括衍射光波导和几何光波导。其中，几何光波导内部的采用多个透过反射面形成出瞳扩展的效果，但其对工艺要求极为严格，当多个透过反射面不垂直于几何光波导的基准表面时，显示效果较差，因此，对于几何光波导的垂直度测量显得极为重要。
22.对几何光波导的垂直度进行测量时，通常采用光栅尺测角仪进行测量，如图1中的a所示，先破坏几何光波导30、露出透过反射面s，并将其置于带光栅尺的转台20上，使透过反射面s对准自准直仪10，记录一次角度；接着，请参阅图1中的b，转动带光栅尺的转台20，
使几何光波导30的基准表面p对准自准直仪10，再记录一次角度；最后，根据两次记录的角度和转台转过的角度，即可得到透过反射面s和基准表面p之间的角度，即垂直度，接着，用九十度减去垂直度即可得到透过反射面s相对于基准表面p的垂直偏离角度。
23.然而，在这种测量方式下，需要破坏几何光波导，且精度直接取决于转台角度，而高精准的自准直仪、光栅尺造价极其昂贵，并且当被测面面积较小时，反射光能量较低，自准直仪看到的像非常弱，不易测量。
24.为了解决上述技术问题，本发明实施例提供一种垂直偏离角度的测量方法和电子设备，能够不用破坏待测件即可测量待测件内部的透过反射面相对于待测件的基准表面的垂直偏离角度，即测量待测件内部的透过反射面与待测件表面之间的夹角与90
°
偏离的角度，而且测量方式简单、降低了测量成本且提高了测量精确度。
25.第一方面，本发明实施例提供一种垂直偏离角度的测量方法，该测量方法用于测量设置在待测件内的透过反射面相对于待测件的基准表面的垂直偏离角度，请参阅图2，该测量方法包括：步骤s1：提供入射波束。
26.入射波束为从空气界面入射至待测件表面的波束，该入射波束可以是电子束、光束等具有粒子特性的波束，光束可以是相干的激光光源产生的光束、或非相关光源产生的光束，可以是单色光束、或混色光束，也可以是可见光、或不可见光。待测件可以是玻璃、zns、金属等内部设有透过反射面的待测对象。
27.其中，入射波束的类型与待测件对应，需要保证入射波束能入射至待测件内部、并在待测件内部能够发生透射和反射。例如，在测量玻璃内部的透过反射面相对于玻璃的基准表面的垂直偏离角度时，可以采用可见光束作为入射波束。在测量zns的透过反射面相对于zns的表面的垂直偏离角度时，可以采用红外光束作为入射波束。在测量金属内部的透过反射面相对于金属的表面的垂直偏离角度时，可以采用电子束作为入射波束。
28.步骤s2：控制入射波束以预设入射角从基准表面入射至待测件内，使入射波束经第一透过反射面和第二透过反射面反射后，形成第一反射波和第二反射波；其中，入射波束从第一表面入射至待测件内后，产生第一波束；第一波束在待测件内传播至第一透过反射面，并经第一透过反射面反射形成第一反射波；经第一透过反射面透射的第一波束在待测件内传播至第二表面，并经第二表面反射形成第二波束，第二波束在待测件内传播至第二透过反射面并经第二透过反射面反射形成第二反射波。
29.其中，待测件的透过反射面包括相互平行的第一透过反射面和第二透过反射面，待测件的基准表面包括相互平行的第一表面和第二表面。第一透过反射面的数量可以是一个或多个，第二透过反射面的数量可以是一个或多个。各第一透过反射面为入射波束进入待测件内、并在待测件内从第一表面传播至第二表面的过程中遇到的透过反射面，各第二透过反射面为入射光束进入待测件内、并在待测件内从第二表面传播至第一表面的过程中遇到的透过反射面，第一表面为入射波束入射至待测件内的入射表面。也就是说，入射光束从第一表面进入待测件后，可以穿过一个或多个第一透过反射面后，经第二表面反射再穿过一个或多个第二透过反射面。需要说明的是，第一表面和第二表面仅是用于区别基准表面的两个不同的表面，并不限定第一表面与第二表面的位置，例如，基准表面包括上表面和下表面，第一表面可以是上表面也可以是下表面，对应的第二表面可以是下表面也可以是
上表面。入射光束可以经第一表面入射进入待测件，也可以经第二表面入射进入待测件。
30.在其中至少一个实施例中，请结合参阅图3至图6，以入射波束为入射光束，待测件为玻璃片堆进行阐述，该玻璃片堆包括八片玻璃，分别为玻璃片1-8，其中玻璃片2-7均为平行玻璃片，各玻璃片之间用胶水或者键合的技术依次固定构成一个长方体，该玻璃片堆的基准表面包括相互平行的第一表面p1和第二表面p2。各玻璃片之间的界面（可包括s1-s7）具有一定的反射率和透过率、且相互平行，界面（可包括s1-s7）即为本实施例的透过反射面。当入射波束从玻璃片8入射至该玻璃片堆、且部分入射波束能在玻璃片堆内朝向玻璃片1传播时，若入射波束经第一表面p1穿过界面s7和界面s6后，在第二表面p2反射后穿过界面s5和界面s4，再经第一表面p1反射后穿过界面s3和界面s2，那么界面s7、界面s6、界面s3和界面s2为第一透过反射面，界面s5和界面s4为第二透过反射面。其中，透过反射面（可包括s1-s7）之间的平行度比较容易保证，容易保证到0.01”，误差较小，因此，对于待测件中，测量透过反射面相对于基准表面的垂直偏离角度显得极为重要。另外，在一些实施例中，玻璃片堆用作几何光波导时，透过反射面可用于进行扩瞳并耦出光线。
31.具体的，请结合参阅图7和图8，图8中的z轴的正方向朝向屏幕外，控制入射波束lin从空气界面斜入射至待测件的第一表面p1后，一部分波束将从第一表面p1的外表面反射进入空气中，如lo1所示，此部分波束忽略不计。另一部分波束将从第一表面p1进入待测件内部，对于该另一部分波束，请参阅图9，图9中y轴的正方向朝向屏幕里，该另一部分波束即为第一波束l1，第一波束l1入射到第一透过反射面s后，发生透射和反射，其中，透射产生透射波束l1ta、反射产生第一反射波l1r，其中，由于透射波束l1ta与第一波束l1的传播方向相同，因此将透射波束l1ta视为第一波束l1。
32.接着，请参阅图10，图10中y轴的正方向朝向屏幕里，第一波束l1传播至第二表面p2时发生反射和透射，其中，反射产生第二波束l2、透射产生透射波束l2tb。再接着，第二波束l2遇到第二透过反射面时，同样会发生透射与反射，其中，由于第二波束l2经第二透过反射面产生的透射波束与第二波束l2的传播方向相同，因此将该透射波束视为第二波束l2。然后，当第二波束l2入射至第一表面p1时发生透射和反射时，由于第一表面p1与第二表面p2平行，因此，第二波束l2入射至第一表面p1的入射角与第一波束l1入射至第二表面p2的入射角相等，那么，第二波束l2相当于镜像的第一波束l1，则第二波束l2在第一表面p1产生的透射波束的出射角与第一波束l1在第二表面p2产生的透射波束l2tb的出射角相同，故将该透射波束同样标记为l2tb。且第二波束l2在第一表面p1产生的反射波束与第一波束l1平行，因此，后续波束路线与第一波束l1相同。可见，在待测件中，只需要分析第一波束l1和第二波束l2的传播路线即可。
33.步骤s3：获取第一反射波传播至基准表面的第一入射角，以及所述第二反射波传播至基准表面的第二入射角。
34.其中，第一入射角是第一反射波与基准表面的法线的夹角，第二入射角是第二反射波与基准表面的法线的夹角。对于第一波束l1经第一透过反射面s反射产生的第一反射波l1r，请参阅图11，图11中x轴的正方向朝向屏幕外，第一反射波l1r传播至第二表面p2时，发生透射产生透射波束l1ro且发生反射产生反射波束l1r’，该反射波束l1r’继续在待测件内部发生传播，传播至第一表面p1时发生透射产生透射波束l1ro’且发生反射产生反射波束l1r’。接着，反射波束l1r’重复按照上述方式依次传播。同样的，对于第二波束l2经过第
二透过反射面产生的第二反射波l2r，第二反射波l2r传播至第一表面p1时，发生透射产生透射波束l2ro且发生反射产生反射波束l2r’，该反射波束l2r’继续在待测件内部发生传播，传播至第二表面p2时同样发生透射产生透射波束l2ro’且发生反射产生反射波束l2r’，接着，反射波束l2r’重复按照上述方式依次传播。在一种实施例中，通过调整预设入射角，使得产生的第一反射波l1r和第二反射波l2r均会透过待测件的第一表面和第二表面出射，通过测量或计算第一反射波l1r和第二反射波l2r对应的出射波的出射角的方式，知第一入射角和第二入射角。在另一种实施例中，通过调整预设入射角，使得第一反射波l1r和第二反射波l2r中的其中一个反射波出射至待测件外，而另一个反射波在基准表面刚好不发生全反射，使得对应的出射角接近于90
°
。可见，当控制波束入射至待测件后，波束通过透过反射面传播，产生的第一反射波l1r和/或第二反射波l2r会透过基准表面出射。
35.步骤s4：根据所述第一入射角和所述第二入射角，得到所述垂直偏离角度。
36.在透过反射面与基准平面垂直的情况下，如前所述，由于第一波束l1与第二波束l2互为镜像，那么第一波束l1传播至第一透过反射面的入射角与第二波束l2传播至第二透过反射面的入射角相等，从而第一入射角和第二入射角相等。若透过反射面与基准平面不垂直，那么第一波束l1传播至第一透过反射面的入射角与第二波束l2传播至第二透过反射面的入射角就会不相等，从而影响到第一入射角与第二入射角的相对大小情况，并且透过反射面与基准平面之间的角度的变化能够通过第一入射角和第二入射角的相对大小情况体现，因此可以通过第一入射角和第二入射角计算出透过反射面相对于基准平面的垂直偏离角度。
37.上述实施例提供的垂直偏离角度的测量方法，不需要破坏待测件，利用波束的反射和透射的特点通过出射波束透过基准表面出射的出射角得到垂直偏离角度，测量方式操作简单，由于使用波束即可测得垂直偏离角度，从而能降低测量成本且提高测量精确度。
38.在一些实施例中，第一反射波l1r透过基准表面出射形成第一出射波，且第二反射波l2r透过基准表面出射形成第二出射波，请参阅图12，所述步骤s3包括：步骤s31a：获取第一出射波对应的第一出射角以及获取第二出射波对应的第二出射角；步骤s32a：根据第一出射角以及所述第二出射角，得到第一入射角和第二入射角。
39.具体的，第一出射角是第一出射波与基准表面的法线的夹角，第二出射角是第二出射波与基准表面的法线的夹角。请参阅图13，图13中x轴的正方向朝向屏幕外，通过调整预设入射角可以调整出射波束的出射情况，使得第一反射波l1r和第二反射波l2r均能够透过基准表面分别形成第一出射波和第二出射波，从而能够测量或计算出第一反射波l1r透过基准表面出射的第一出射角和第二反射波l2r透过基准表面出射的第二出射角，并可根据折射定律得到第一出射角对应的第一入射角，以及第二出射角对应的第二入射角。
40.在一些实施例中，第一反射波l1r透过基准表面出射形成第一出射波，且所述第二反射波l2r在基准表面上刚好不发生全反射，请参阅图14，所述步骤s3包括：步骤s31b：获取第一出射波对应的第一出射角，并以90
°
作为第二出射角；步骤s32b：根据第一出射角以及第二出射角，得到第一入射角和第二入射角；或者，第二反射波l2r透过基准表面出射形成第二出射波，且第一反射波l1r在基准表面
上刚好不发生全反射，请参阅图16，所述步骤s3包括：步骤s31c：获取第二出射波对应的第二出射角，并以90
°
作为第一出射角；步骤s32c：根据第一出射角以及第二出射角，得到第一入射角和第二入射角。
41.具体的，为了减少测量的项目，降低计算难度，提高计算效率，通过调整预设入射角，使得第一反射波l1r和第二反射波l2r中的其中一个反射波出射至待测件外形成出射波束，而另一个反射波在基准表面刚好不发生全反射，使得该另一个反射波对应的出射角接近于90
°
。而第一反射波和第二反射波中，可能是第一反射波首先刚好不发生全反射，也可能是第二反射波首先刚好不发生全反射，而无论是哪个波束首先刚好不发生全反射，将掠出射波束对应的出射角确定为90
°
，并测量另一个出射的波束对应的出射角的角度。具体可以通过折射定律并根据对应的出射角求出对应的入射角。
42.在其中一种实施例中，刚好不发生全反射的波束是第二反射波l2r，则第二出射角确定为90
°
，这样，可以确定第二入射角是临界角，并可根据折射定律求出第一入射角，从而可根据第一入射角和第二入射角得到垂直偏离角度。在其中另一种实施例中，刚好不发生全反射的波束是第一反射波l1r，则第一出射角确定为90
°
这样，可以确定第一入射角是临界角，从而可根据第一入射角和第二出射角得到垂直偏离角度。
43.在一种实施例中，在得到第一出射角和/或第二出射角后，可根据折射定律得到第一入射角和/或第二入射角为：。
44.其中，n为待测件的折射率，若第一反射波l1r刚好不发生全反射，则第一出射角为90
°
，若第二反射波l2r刚好不发生全反射，则第二出射角为90
°
。
45.在其中一些实施例中，请参阅图18，所述步骤s4包括：步骤s41：根据第一入射角和第二入射角，得到透过反射面与基准表面之间的夹角；步骤s42：根据透过反射面与基准表面之间的夹角，得到垂直偏离角度。
46.其中，由于从第一入射角和第二入射角之间的大小情况能够获知透过反射面和基准表面的夹角的垂直偏离角度情况，那么，在得到第一入射角和第二入射角后，可根据第一入射角和第二入射角计算得到透过反射面与基准表面的夹角，最后，在得到透过反射面与基准表面之间的夹角后，可将90
°
减去夹角度数，即可得到垂直偏离角度。
47.在其中一些实施例中，请参阅图19，所述步骤s41包括：步骤s411：建立空间直角坐标系，其中，空间直角坐标系包括相互垂直的第一坐标轴、第二坐标轴和第三坐标轴，入射波束与第一坐标轴垂直，基准表面与第三坐标轴垂直；步骤s412：以第一波束在空间直角坐标系中的第一方向余弦和第二方向余弦、透过反射面与基准表面之间的夹角为未知量，以第一入射角、第二入射角以及交线与第二坐标轴之间的夹角为已知量，建立方程组；其中，第一方向余弦为第一波束的方向与第二坐标轴之间的夹角的余弦，第二方向余弦为第一波束的方向与第三坐标轴之间的夹角的余弦；交线为透过反射面与基准表面的相交线；
步骤s413：解方程组，得到垂直偏离角度。
48.其中，在建立空间直角坐标系时，根据待测件在坐标轴中的位置的不同，第一坐标轴可以是x轴、y轴或z轴，若第一坐标轴是x轴，那么第二坐标轴可以是y轴，第三坐标轴可以是z轴；若第一坐标轴是y轴，那么第二坐标轴可以是x轴，第三坐标轴可以是z轴；若第一坐标轴是z轴，那么第二坐标轴可以是x轴，第三坐标轴可以是y轴。下面以第一坐标轴为y轴，第二坐标轴为x轴，第三坐标轴为z轴为例进行具体说明，实际应用中不做限定。具体的，请参阅图4，图4中z轴的正方向朝向屏幕外，待测件的基准表面垂直于z轴，即待测件的基准表面平行于x轴-y轴所在的平面，且x轴沿图4中的水平方向，y轴沿图4中的竖直方向。
49.在该空间直角坐标系下，由于第一波束l1和第二波束l2在透过反射面上发生反射时分别产生的第一反射波l1r和第二反射波l2r的方向与透过反射面与基准表面的夹角有关，又由于第一入射角与第一反射波l1r的波束方向有关、第二入射角与第二反射波l2r的波束方向有关，且第一波束l1的波束方向与第一反射波l1r的波束方向有关、第二波束l2的波束方向与第二反射波l2r的波束方向有关，且可通过交线与第二坐标轴之间的夹角知道透过反射面的法向量与x轴之间的夹角。并且，根据上述对波束传播路线的分析，可确定第二波束l2的方向与z轴之间的夹角的余弦的大小跟第一波束l1的方向与z轴之间的夹角的余弦的大小相同，且第一波束l1与第二波束l2的方向在z轴方向上的方向相反；第一波束l1的方向与x轴之间的夹角的余弦跟第二波束l2的方向与x轴之间的夹角的余弦的大小相同，且第一波束l1与第二波束l2的方向在x轴方向上的方向相同；那么，可以第一波束l1的方向、第二波束l2的方向、透过反射面与基准表面的夹角、第一入射角和第二入射角以及交线与第二坐标轴之间的夹角建立方程组，求得透过反射面与基准表面的夹角，从而求得垂直偏离角度。
50.具体的，在其中一些实施例中，所述步骤s423包括：解方程组，得到透过反射面与基准表面之间的夹角的余弦；根据透过反射面与基准表面之间的夹角的余弦，得到垂直偏离角度；其中，方程组为：；其中，为第一入射角，为所述第二入射角，为第一方向余弦，为第二方向余弦，为透过反射面与基准表面之间的夹角的余弦，为所述交线与x轴之间的夹角的余弦。
51.具体的，在该空间直角坐标系下，入射波束lin的方向在x轴方向上是沿x轴正向，进入待测件的任何一个波束的方向采用方向向量表示，方向向量采用方向余弦表示，其中，每个波束的方向余弦为该波束的方向向量与x轴、y轴、z轴之间的夹角的余弦，方向余弦也可以看作是波束的单位方向向量分别在x轴、y轴、z轴上的投影。具体的，透过反射面的法向量表示为（其中，、、分别为法向量与x轴、y轴、z轴之间的夹角的余弦），法向量的方向为透过反射面的法线的正方向。第一波束l1的方向向量表示为（其中，、、分别为第一波束l1的方向向量与x轴、y轴、z轴的夹角的余弦），第二波束l2的方向向量表示为（其中，、、分别为第二波束l2的方
向向量与x轴、y轴、z轴的夹角的余弦）。由于入射波束lin垂直于y轴，因此第一波束l1和第二波束l2均垂直于y轴，即第一波束l1和第二波束l2与y轴的夹角的余弦大小均为0，而根据前述分析的第一波束l1和第二波束l3的传播路线可知，第二波束l2与第一波束l1仅在z轴方向上的方向相反，那么，，。第一反射波l1r的方向向量表示为（其中，、、分别为第一反射波l1r的方向向量与x轴、y轴、z轴的夹角的余弦），第二反射波l2r的方向向量表示为（其中，、、分别为第二反射波l2r的方向向量与x轴、y轴、z轴的夹角的余弦）。根据矢量反射定律公式：；其中，为入射波矢量，为反射波矢量，为透过反射面的法线矢量。
52.那么对于和，有：，（1）将对应的方向向量带入式（1）后得到：，（2）由于要求的是透过反射面与基准平面的垂直偏离角度，该垂直偏离角度仅与透过反射面的法向量和z轴之间的夹角有关，因此本实施例中只考虑各方向向量与z轴方向的夹角，则对于第一反射波l1r和第二反射波l2r有：，（3）由于：；则式（3）变换为：,（4）由于本实施例中的方向向量的方向余弦也可分别看作是单位方向向量在三个坐标轴上的投影，那么，法向量的单位向量在z轴上的投影为0。假设透过反射面沿出射方向具有一倾斜角度，也即透过反射面与基准平面不垂直，那么，法向量的单位向量在z轴上的投影即为透过反射面的倾斜量，设该倾斜量为余弦，那么，，其中，为在透过反射面与基准平面垂直的情况下透过反射面的法向量与z轴之间的夹角的余弦，即=0，因此，即余弦对应的角度可看做是法向量与z轴之间的夹角，也就是透过反射面与基准平面的夹角。透过反射面的法向量更新为：，（5）那么将式（5）带入式（4）得到，，（6）
将式（6）经变换得到：，（7）由于第二反射波l2r反射一次后是反射波束l2r’，第二反射波l2r与第一反射波l1r在z轴方向上反向，那么：，（8）由于入射波束垂直于y轴，即=0，且=0，那么将和带入式（8）变为：，（9）式（9）中两个等式相减，得到：，（10）由于第一波束l1的方向在x轴方向上是向x轴正向传播，因此0＜＜1，对应的夹角跟交线与x轴之间的夹角有关，例如，如图8所示，若交线与x轴之间的夹角是45
°
，则根据法向量的方向与x轴方向为反向可知对应的夹角是135
°
，那么=cos(135
°
)=-2
1/2
/2。因此法向量的是已知量，则由式（10）可以看出，能够通过和计算出，而第一出射波l1ro是第一反射波l1r从待测件中折射到空气中的波束，即第一出射波l1ro和第一反射波l1r具有一一对应的关系。根据折射定律，通过第一出射波l1ro的第一出射角能够得到第二波束l1r的入射角（即第一入射角），同理可以根据第二出射波l2ro的出射角得到第二反射波l2r的入射角（即第二入射角）。而由于基准平面垂直于z轴，第一反射波l1r和第二反射波l2r的入射角分别为和与z轴的夹角，也即：，，其中，为第一入射角，为第二入射角，又由于与之间的关系有：。将第一入射角和第二入射角代入式（9）后得：，（11）根据式（11）可建立关于未知量、和的方程组，在得到第一入射角和第二入射角，并代入已知的后，可通过求解该方程即可得到透过反射面与基准表面之间的夹角的余弦。
53.需要说明的是，本实施例中，由于透过反射面的倾斜方向并不确定，因此余弦的正负号也不确定，但是本实施例并不需要确定透过反射面的倾斜方向，只需要计算倾斜的角度即可，在后续得到方程组的解后，通过省略掉余弦的负号再计算最终的垂直偏离角度，并不影响最终的结果。因此在获取第一入射角和第二入射角后，可以将第一入射角代入式（11）的第一个等式也可以代入第二个等式，即式（11）也可以是：
为降低计算量，在其中一种实施例中，在建立好空间直角坐标系后，可调整交线与x轴之间的夹角，使交线与x轴之间的夹角为45
°
，如图8所示，此时第一反射波l1r、第一反射波l1r的反射波束l1r’、第二反射波l2r和第二反射波l2r的反射波束l2r’透过基准表面出射的波束lo2与入射波束lin垂直，法向量的=-2
1/2
/2，代入式（11）得到：， （12）采用式（12）计算可进一步降低垂直偏离角度的计算量。
54.在其中一些实施例中，第一出射波为第一出射光，第二出射波为第二出射光；在第一出射光和第二出射光的出射方向设有投影平面，投影平面与基准表面垂直；请参阅图20和图21，获取第一出射波对应的第一出射角，包括：步骤s321：获取第一出射光照射在投影平面上产生的第一光斑与基准表面的延长面的第一距离，以及第一出射光的出射点与投影平面的第二距离；步骤s322：根据第一距离和第二距离，得到第一出射角；获取第二出射波对应的第二出射角，包括：步骤s331：获取第二出射光照射在投影平面上产生的第二光斑与基准表面的延长面的第三距离，以及第二出射光的出射点与投影平面的第四距离；步骤s332：根据第三距离和第四距离，得到第二出射角。
55.具体的，第一出射波l1ro为第一出射光，第二出射波l2ro为第二出射光，那么入射波束及其它的波束均为光束。出射光可以在投影平面m上形成可见光斑，可以根据光斑的位置计算出射光与基准平面的夹角。请参阅图13，在出射光的出射方向设置投影平面m，那么第一出射光（图中的l1ro）照射在投影平面m上形成第一光斑i1，第二出射光（图中的l2ro）在投影平面上形成第二光斑i2。在实际情况下，由于第一反射波l1r和第二反射波l2r在待测件内传播过程中接触到第一表面和第二表面均会发生透射和反射，因此，第一出射光照射在投影平面m上会产生两个第一光斑i1，同理，第二出射光照射在投影平面m上会产生两个第二光斑i2。可选择其中一个第一光斑i1和一个第二光斑i2计算光斑与对应的基准表面的延长面的距离。
56.在其中一种实施例中，在投影平面m上出现四个光斑，如图13所示，第一反射波l1r出射并在投影平面m上产生两个第一光斑i1，第二反射波l2r出射在投影平面m上产生两个第二光斑i2。第一光斑i1和第二光斑i2的相对位置与透过反射面的倾斜方向有关，根据透过反射面的倾斜方向的不同，第一光斑i1可能为远离基准表面的延长面的两个光斑，第二光斑i2也可能为远离基准表面的延长面的两个光斑。如前所述，在实际应用中，不需要区分哪两个光斑是第一光斑和第二光斑，只需要测量出第一距离和第二距离，以及第三距离和第四距离，从而计算第一出射角和第二出射角。
57.在其中另一种实施例中，投影平面上仅出现第一光斑i1或者第二光斑i2，即在第二反射波l2刚好不发生全反射的情况下，投影平面m上仅出现第一光斑i1，在第一反射波l1刚好不发生全反射的情况下，投影平面m上仅出现第二光斑i2。若只有第一反射波l1r透过基准表面出射，则在投影平面m上将只观察到第一光斑i1，无法观察到第二光斑i2，如图15所示，图15中x轴的正方向朝向屏幕外，此时，第二反射波l2r在基准表面刚好不发生全反
射，即第二出射角为90
°
。若只有第二反射波l2r透过基准表面出射，则在投影平面m上将只观察到第二光斑i2，无法观察到第一光斑，如图17所示，图17中x轴的正方向朝向屏幕外，此时，第一反射波l1r在基准表面上刚好不发生全反射，即第一出射角为90
°
。
58.在观察到第一光斑i1后，测量得到第一出射光照射在投影平面m上的第一光斑i1与基准表面（基准表面可以是第一表面p1也可以是第二表面p2）的延长面的第一距离d1，以及第一出射光的出射点与投影平面m的第二距离d2后，可通过几何关系得到第一出射角=90
°‑
atan(d1/d2)。同样的，在观察到第二光斑i2后，测量得到第二出射光照射在投影平面m上的第二光斑i2与基准表面的延长面的第三距离d3，以及第二出射光的出射点与投影平面m的第四距离d4后，可通过几何关系得到第二出射角=90
°‑
atan（d3/d4）。可见，通过几何关系可求得第一出射角和/或第二出射角。
59.在实际情况下，如前所述，由于第一反射波l1r在第一表面p1和第二表面p2均发生反射和透射，且由于第一表面p1和第二表面p2平行，那么从第一表面p1和第二表面p2出射的第一出射光的出射角均相等，因此，虽然可能从同一表面出射的第一出射光可能有多束，但是由于出射角相等，从同一表面出射的所有第一出射光会在投影平面m上汇聚形成一个第一光斑i1，则第一出射光在投影平面m上形成两个第一光斑i1。同理，第二出射光在投影平面上形成两个第二光斑i2。
60.在其中一种实施例中，获取第一出射光照射在投影平面上产生的第一光斑与基准表面的延长面的第一距离，包括：获取第一出射光照射在投影平面上的两个第一光斑之间的第五距离；根据第五距离，得到第一距离。
61.具体的，为了减轻测量难度，若从投影平面m上观察到两个第一光斑i1，可直接测量在投影平面m上两个第一光斑i1之间的第五距离d5，最后，再利用第五距离d5除以2，即可得到第一距离d1，后续可与第二距离d2计算得到第一出射角=90
°‑
atan（d5/(2
×
d2)）。
62.在其中另一种实施例中，获取第二出射光照射在投影平面上产生的第二光斑与基准表面的延长面的第三距离，包括：获取第二出射光照射在投影平面上的两个第二光斑之间的第六距离；根据第六距离，得到第三距离。
63.具体的，为了减轻测量难度，若从投影平面m上观察到两个第二光斑i2，可直接测量在投影平面m上两个第二光斑i2之间的第六距离d6，最后，再利用第六距离d6除以2，即可得到第三距离d3，后续可与第四距离d4计算得到第一出射角为=90
°‑
atan（d6/(2
×
d4)）。
64.在其中一些实施例中，请参阅图22，测量方法还包括：通过以下公式得到预设入射角：；其中，为第一表面与第二表面之间的距离，为入射波束入射至待测件内的折射角，为入射波束的波束半径，为第一透过反射面与第二透过反射面在入射波束的入射方向平行于基准表面的分方向上的距离，为待测件的折射率。
65.具体的，例如，=1.64779，=1.5mm，=2mm，=1mm，假设=10
°
，则=40.4967
°
，此时：
。
66.该值远大于：2=2
×
2mm=4mm。通过上述方式求得预设入射角，能保证入射波束入射接触到至少两个透过反射面上，从而能提高测量效果。
67.在其中一些实施例中，投影平面上产生两个光斑，其中，两个光斑为两个第一光斑或者两个第二光斑，测量方法还包括：建立垂直偏离角度和两个光斑之间的距离的对应表；根据两个光斑之间的距离和对应表，得到垂直偏离角度。
68.具体的，在实际应用中，利用前述关系，第一反射波l1r和第二反射波l2r中的其中一个波束刚好发生全反射，且在待测件的折射率和第二距离d2固定的情况下，投影平面上呈现两个光斑，在实际情况中，检测人员并不知道是哪束光首先刚好发生全反射，即实际上不能分辨在投影平面上出现的两个光斑是两个第一光斑还是两个第二光斑，由于哪束光首先刚好发生全反射是与透过反射面的倾斜方向有关，而本实施例不考虑倾斜方向，只计算倾斜角，因此无论在投影平面上的出现的是哪种光斑，只需建立两个光斑的距离与垂直偏离角度的对应表即可，从而在测量得到两个光斑的距离后，快速从对应表中查询得到垂直偏离角度，即不垂直度。
69.在一种具体的实施例中，待测件是材料型号为h-k9l的玻璃件，折射率为n=1.51680。在第一反射波或第二反射波在基准表面刚好不发生全反射的情况下，在投影平面上出现两个光斑，光出射点与投影平面的距离l=1m（由于l相对于待测件的尺寸较长，出射点可近似为同一平面上任意出射光的出射点），经测量，两个光斑之间的距离d=15cm。假设是第一反射波刚好不发生全反射，可根据几何关系得到第一入射角和第二入射角分别为：根据折射定律计算得到第一入射角和第二入射角分别为：代入式（12）得：；（13）求解式（13），得到六种解分别为：（1）=-0.7526952，=0.6583691，=0.000875432；（2）=0.7526952，=0.6583691，=-0.000875432；（3）=-0.0015943，=0.9999987，=0.41329834；（4）=0.0015943，=0.9999987，=-0.41329834；（5）=-0.0007236，=-0.9999997，=0.910595492；（6）=0.000723629，=-0.999999738，=-0.910595492。
70.其中，由于余弦是一个很小的量，其对应的角度靠近90
°
，因此去掉（3）-（6）的无效解，同时由于无法区分透过反射面的倾斜方向，（1）和（2）重复，忽略负号可得：=0.000875432。即透过反射面与基准表面之间的夹角为。那么，垂
直偏离角度为：。
71.通过上述方式，可计算得到透过反射面与基准表面之间的夹角，且在本发明实施例提供的测量方法下，能有效测量一个较小的垂直偏离角度，提高了测量精度，且放大倍数约为，其中，d为两个光斑之间的距离，l为光出射点与投影平面的距离，相比于直接测量小角度的方式，本实施例提供的方式提高了测量效果。
72.建立两个光斑之间的距离与透过反射面的不垂直度（垂直偏离角度）的对应表，对应表如下表1所示：表1本发明一种实施例提供的两个光斑之间的距离与不垂直度的对应表这样，在实际批量测量中，可以根据两个光斑之间的距离快速得到不垂直度，实际应用中，也可以根据对应表建立两个光斑之间的距离与垂直偏离角度的关系图，如图23所示，这样，在得到两个光斑之间的距离后可快速根据关系图得到对应的垂直偏离角度。可见，通过建立对应表的方式，提高了计算效率，适用于大批量测量。
73.另外，通过对小角度进行放大测量，垂直偏离角度与放大倍数的关系如图24所示，可见，在小角度区域下，放大倍数越高，如当垂直偏离角度为0.0009
°
、即3.24”时，放大倍数为890。而相比于直接测量方式：将小角度光线投影在屏幕上时进行测量，直接测量方式下光斑距离较小，不易测量且误差较大，而由图25也可看出，本发明实施例提供的测量方式比
直接测量方式放大倍数高，提高了测量准确性。应注意的是，在图25中，靠近横坐标的线条为直接测量方式下的线条，远离横坐标的线条为本发明测量方式下的线条。
74.第二方面，本发明实施例还提供了一种电子设备，请参见图26，其示出了能够执行第一方面任意一项所述测量方法的实施例的电子设备的硬件结构。
75.所述电子设备包括：至少一个处理器41；以及，与所述至少一个处理器41通信连接的存储器42，图26中以一个处理器41为例。所述存储器42存储有可被所述至少一个处理器41执行的指令，所述指令被所述至少一个处理器41执行，以使所述至少一个处理器41能够执行第一方面任意一项所述的测量方法。所述处理器41和所述存储器42可以通过总线或者其他方式连接，图26中以通过总线连接为例。
76.存储器42作为一种非易失性计算机可读存储介质，可用于存储非易失性软件程序、非易失性计算机可执行程序以及模块，如本发明实施例中的测量方法对应的程序指令/模块。处理器41通过运行存储在存储器42中的非易失性软件程序、指令以及模块，从而实现上述方法实施例中所述的测量方法。
77.存储器42可以包括存储程序区和存储数据区，其中，存储程序区可存储操作系统、至少一个功能所需要的应用程序；存储数据区可存储根据测量方法使用所创建的数据等。此外，存储器42可以包括高速随机存取存储器，还可以包括非易失性存储器，例如至少一个磁盘存储器件、闪存器件、或其他非易失性固态存储器件。在其中一些实施例中，存储器42可选包括相对于处理器41远程设置的存储器，这些远程存储器可以通过网络连接至测量装置。上述网络的实例包括但不限于互联网、企业内部网、局域网、移动通信网及其组合。
78.所述一个或者多个模块存储在所述存储器42中，当被所述一个或者多个处理器41执行时，执行上述任意方法实施例中的测量方法。
79.上述产品可执行本发明实施例所提供的方法，具备执行方法相应的功能模块和有益效果。未在本实施例中详尽描述的技术细节，可参见本发明实施例所提供的方法。
80.第三方面，本发明实施例还提供了一种非易失性计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机可执行指令，该计算机可执行指令被一个或多个处理器执行，例如，执行第一方面任意一项所述的测量方法的实施例的方法步骤。
81.第四方面，本发明实施例还提供了一种计算机程序产品，包括存储在非易失性计算机可读存储介质上的计算程序，所述计算机程序包括程序指令，当所述程序指令被计算机执行时时，使所述计算机执行上述任意方法实施例中的测量方法，例如，执行第一方面任意一项所述的测量方法的实施例的方法步骤。
82.需要说明的是，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。
83.通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到各实施方式可借助软件加通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件。基于这样的理解，上述技术方案本质上或者说对相关技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在计算机可读存储介质中，如rom/ram、磁碟、光盘等，包括若干指令用至少一台计算机设备（可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等）执行各个实施例或者实
施例的某些部分所述的方法。
84.最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；在本发明的思路下，以上实施例或者不同实施例中的技术特征之间也可以进行组合，步骤可以以任意顺序实现，并存在如上所述的本发明的不同方面的许多其它变化，为了简明，它们没有在细节中提供；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。