《测量极小旋转角度的光学系统.pdf》由会员分享，可在线阅读，更多相关《测量极小旋转角度的光学系统.pdf（8页珍藏版）》请在专利查询网上搜索。
1、(10)申请公布号 CN 102288135 A (43)申请公布日 2011.12.21 CN 102288135 A *CN102288135A* (21)申请号 201110191137.6 (22)申请日 2011.06.30 G01B 11/26(2006.01) G02B 26/08(2006.01) G02B 17/06(2006.01) (71)申请人 亚威朗光电 ( 中国 ) 有限公司 地址 314305 浙江省海盐县海盐经济开发区 大桥新区银滩路 1 号 (72)发明人 彭晖 (54) 发明名称 测量极小旋转角度的光学系统 (57) 摘要 本发明提供一个光学系统， 包括， 。
2、可以转动的 反射镜， 固定的反射镜， 光源， 光接收器。 固定的反 射镜与可以转动的反射镜形成一个波导系统。在 旋转前， 固定的反射镜与可以转动的反射镜相互 平行。把光源和光接收器设置在固定的反射镜的 后面， 使得光源的光束以入射角 从波导系统的 一端进入并照射到可以转动的反射镜上， 光束在 波导中经过多次反射。可以转动的反射镜转动角 度后， 每次被反射， 其入射角增加因此， 可以 转动的反射镜与需要测量的转动物体共同转动的 角度被放大了。最终从波导的另一端射出并达 到光接收器， 形成在光接收器上的光源的影像的 位移被放大多倍。提高了测量极小旋转角度的光 学系统的分辨率和精确性。 (51)In。
3、t.Cl. (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书 1 页 说明书 3 页 附图 3 页 CN 102288148 A1/1 页 2 1. 一种测量极小旋转角度的光学系统， 其特征在于， 所述的光学系统包括 ： 一个可以转动的反射镜， 一个固定的反射镜， 一个光源， 一个光接收器， 其中， 所述的固定的反射镜与所述的可以转动的反射镜形成一个波导系统 ； 在旋转前， 所述的固定的反射镜与所述的可以转动的反射镜相互平行 ； 所述的固定的 反射镜设置在一个独立的支持系统上 ； 使得所述的光源所发出的光从所述的波导系统的一 端进入， 经过数次反射， 从所述的波导系统的另。
4、一端射出， 到达所述的光接收器。 2. 权利要求 1 的光学系统， 其特征在于， 所述的可以转动的反射镜固定在被测试的旋 转物体上， 使得所述的可以转动的反射镜与所述的被测试的旋转物体旋转相同的角度。 3. 权利要求 1 的光学系统， 其特征在于， 所述的可以转动的反射镜固定在悬挂被测试 的物体的悬丝上， 使得所述的可以转动的反射镜与所述的被测试的旋转物体旋转相同的角 度。 4. 权利要求 1 的光学系统， 其特征在于， 所述的可以转动的反射镜是镀在被测试的物 体的表面上的一层反射膜。 5. 权利要求 1 的光学系统， 其特征在于， 所述的光源和所述的光接收器设置在所述的 固定的反射镜的与所述。
5、的可以转动的反射镜相对的一面。 权 利 要 求 书 CN 102288135 ACN 102288135 A CN 102288148 A1/3 页 3 测量极小旋转角度的光学系统 技术领域 0001 本发明揭示一种测量极小旋转角度的光学系统， 属于测量技术领域。 背景技术 0002 测量极小旋转角度的仪器包括扭秤， 但是， 扭秤的分辨率和精确性需要进一步提 高。 发明内容 0003 本发明提供一种测量极小旋转角度的光学系统， 它的结构包括， 一个可以转动的 反射镜， 一个固定的反射镜， 一个光源， 一个光接收器。固定的反射镜与可以转动的反射镜 形成一个波导系统 ； 在旋转前， 固定的反射镜与。
6、可以转动的反射镜相互平行。 把光源和光接 收器设置在固定的反射镜的与可以转动的反射镜相对立的一面， 即， 固定的反射镜的后面， 使得光源的光束以入射角 从波导系统的一端进入波导并照射到可以转动的反射镜上， 光束在可以转动的反射镜和固定的反射镜形成的波导中经过多次反射， 最终从波导的另一 端射出并达到光接收器。所述的固定的反射镜设置在一个独立的支持系统上。 0004 把可以转动的反射镜固定在需要测量的转动物体上， 当可以转动的反射镜与需要 测量的转动物体共同转动一个极小的角度后， 光源的光束第一次照射到可以转动的反射 镜上的入射角成为光束被可以转动的反射镜第一次反射向固定的反射镜并 以的入射角入。
7、射， 光束被固定的反射镜反射并以的入射角第二次 入射可以转动的反射镜， 如此多次反射， 每次被反射， 其入射角增加因此， 可以转动的反 射镜与需要测量的转动物体共同转动的角度被放大了， 而形成在光接收器上的光源的影 像的位移更是被放大多倍， 因此， 提高了测量极小旋转角度的光学系统的分辨率和精确性。 0005 可以转动的反射镜有几种设置方式 ： (1) 可以转动的反射镜固定在被测试的旋转 物体上， 使得可以转动的反射镜与被测试的旋转物体旋转相同的角度。 (2)可以转动的反射 镜固定在悬挂被测试的物体的悬丝上， 使得可以转动的反射镜与被测试的旋转物体旋转相 同的角度。 (3)可以转动的反射镜是镀。
8、在被测试的物体的表面上的一层反射膜， 镀有反射膜 的一面与固定的反射镜相对形成波导。 附图说明 0006 图 1a 展示在先的卡文迪许扭秤。 0007 图 1b 展示在先的卡文迪许扭秤的光学系统的工作原理。 0008 图 2a 展示本发明的测量极小旋转角度的光学系统的一个实施例的截面图。 0009 图 2b 展示本发明的测量极小旋转角度的光学系统的一个实施例的截面图。 0010 图 2c 展示本发明的测量极小旋转角度的光学系统的一个实施例的截面图。 0011 图 3 展示应用本发明的测量极小旋转角度的光学系统于卡文迪许扭秤的示意图。 说 明 书 CN 102288135 ACN 1022881。
9、35 A CN 102288148 A2/3 页 4 具体实施例 0012 虽然本发明的实施例将会在下面被描述， 但下列各项描述只是说明本发明的原 理， 而不是局限本发明于下列各项实施例的描述。 0013 本发明的优势如下 ： 0014 1. 结构简单， 体积小， 易于使用。 0015 2. 把形成在光接收器上的光源的影像的位移放大多倍。 0016 3. 提高了测量极小旋转角度的光学系统的分辨率和精确性。 0017 图 1a 和图 1b 展示在先的卡文迪许扭秤的结构和工作原理的示意图。卡文迪许扭 秤的结构包括 ： 棒 103， 分别固定在棒 103 的两端的球体 111a 和球体 111b， 。
10、悬挂棒 103 的悬 丝102， 固定在悬丝102上的反射镜， 光源107， 光接收器108和两个大球112a和112b。 为了 描述方便， 把旋转前的反射镜标记为反射镜 106b， 把旋转后的反射镜标记为反射镜 106a。 0018 在引入两个大球 112a 和 112b 之前， 光源 107 发出的光束 120c 被反射镜 106b 反 射后成为光束 120b， 照射在光接收器 108 上， 形成影像 B。引入大球 112a 和 112b， 其万有引 力分别吸引球体 111a 和球体 111b， 使得棒 103、 悬丝 102 和反射镜旋转， 直到悬丝 102 的转 矩与大球 112a 和。
11、 112b 对球体 111a 和球体 111b 的万有引力产生的转矩相等， 棒 103、 悬丝 102 和反射镜 106a 的旋转停止， 转过了一个极小的角度光源 107 发出的光束 120c 被反 射镜 106a 反射后成为光束 120a， 照射在光接收器 108 上， 形成影像 A。反射镜旋转前反射 的光束在光接收器 108 上形成的影像 B 和反射镜旋转后反射的光束在光接收器 108 上形成 的影像 A 形成一个位移 AB， 根据 AB 的长度可以推出旋转的角度。但是， 由于旋转的角度很 小， 位移 AB 也很小， 因此， 测量的分辨率和精确性较低。 0019 图 2a、 图 2b 和图。
12、 2c 展示本发明的测量极小旋转角度的光学系统的结构的实施例 和工作原理的示意图。本发明的测量极小旋转角度的光学系统的结构包括 ： 一个可以转动 的反射镜， 为了描述方便， 转动前称其为反射镜 206b， 转动后称其为反射镜 206a， 一个固定 的反射镜 206c， 一个光源 207， 一个光接收器 208a。设置固定的反射镜 206c 与可以转动的 反射镜互相平行， 形成一个开放的波导。把光源 207 和光接收器 208a 设置在固定的反射镜 206c的后面， 使得光源207的光束220c以入射角照射到可以转动的反射镜上， 光束在可 旋转前的可以转动的反射镜206b或旋转后的可以转动的反射。
13、镜206a与固定的反射镜206c 形成的波导中经过多次反射， 最终从波导中射出并达到光接收器 208a 或光接收器 208。 0020 把可以转动的反射镜固定在需要测量的转动物体上， 当可以转动的反射镜与需要 测量的转动物体共同转动一个极小的角度后， 光源的光束 220c 第一次照射到旋转后的 可以转动的反射镜 206a 上的入射角成为光束 220c 被旋转后的可以转动的反 射镜 206a 第一次反射向固定的反射镜 206c 并以的入射角入射， 光束被固定的 反射镜 206c 反射并以的入射角第二次入射旋转后的可以转动的反射镜 206a， 如此多次反射， 每次反射， 其入射角增加最后， 光束 。
14、220a 从波导中射出到光接收器 208 或光接收器208a上形成影像A 。 因此， 可以转动的反射镜与需要测量的转动物体共同转动 的角度被放大了。而形成在光接收器 208 或光接收器 208a 上的光源的影像的位移 A B 更是被放大多倍， 因此， 提高了测量极小旋转角度的光学系统的分辨率和精确性。 0021 在图 2a 的实施例中， 为了展示本发明的优势， 假定如果没有固定的反射镜 206c， 旋转前的可以转动的反射镜 206b 把光束 220c 反射到光接收器 208b， 形成影像 B， 旋转后的 说 明 书 CN 102288135 ACN 102288135 A CN 1022881。
15、48 A3/3 页 5 可以转动的反射镜 206a 把光束 220c 反射到光接收器 208b， 形成影像 A。AB 小于 A B 。 0022 在有固定的反射镜 206c 的情况下， 旋转前的可以转动的反射镜 206b 和固定的反 射镜 206c 把光束 220c 经过多次反射， 成为光束 220a， 在光接收器 208 上形成影像 B ， 旋转 后的可以转动的反射镜 206a 和固定的反射镜 206c 把光束 220c 经过多次反射， 成为光束 220a， 在光接收器 208 上形成影像 A 。AB 小于 A B 。 0023 在图 2b 的实施例中， 在固定的反射镜 206c 上有一个窗。
16、口 210， 使得旋转前的可以 转动的反射镜 206b 和固定的反射镜 206c 把光束 220c 经过多次反射， 成为光束 220a， 在光 接收器 208 上形成影像 B 。旋转后的可以转动的反射镜 206a 和固定的反射镜 206c 把光束 220c 经过多次反射， 成为光束 220a， 在光接收器 208 上形成影像 A 。 0024 在图 2c 的实施例中， 光束 220c 照射在可以转动的反射镜 206a 的旋转轴的位置。 0025 图 3 展示本发明的测量极小旋转角度的光学系统应用于卡文迪许扭秤。可以转动 的反射镜固定在悬丝 102 上。旋转后的可以转动的反射镜 406a 和固定。
17、的反射镜 406c 把光 源 107 的光束经过多次反射， 照射到光接收器 108 上， 形成影像。 0026 上面的具体的描述并不限制本发明的范围， 而只是提供一些本发明的具体化的例 证。因此本发明的涵盖范围应该由权利要求和它们的合法等同物决定， 而不是由上述具体 化的详细描述和实施例决定。 说 明 书 CN 102288135 ACN 102288135 A CN 102288148 A1/3 页 6 图 1a 图 1b 说 明 书 附 图 CN 102288135 ACN 102288135 A CN 102288148 A2/3 页 7 图 2a 图 2b 说 明 书 附 图 CN 102288135 ACN 102288135 A CN 102288148 A3/3 页 8 图 2c 图 3 说 明 书 附 图 CN 102288135 ACN 102288135 A 。