一种激光发射轴和光学视轴的平行度检测装置技术领域
本发明属于光电检测技术领域，具体涉及一种激光发射轴和光学视轴的平行度检
测装置。
背景技术
角锥棱镜(也称为回归反射器)作为一种光学装置，是一种依据临界角原理制造的
内部全反射棱镜，它不受入射角度大小的影响，能将入射光反射180°。也就是说，对于任何
一条进入通光孔径的入射光线，都将被高效地按原方向反射回去。角锥棱镜7的工作原理如
图1所示：角锥棱镜7是由入射光线Ⅰ、出射光线Ⅱ、第一反射面Ⅲ、第二反射面Ⅳ、第三反射
面Ⅴ组成的。在理想情况下，入射光线经相互垂直的三个反射面相继反射后，出射光线严格
地与入射光线相平行。因此，它在激光测距仪、干涉仪、波长计以及激光谐振腔中都得到广
泛应用。
现代光电对抗设备一般都会集成激光发射和跟踪捕获功能。在设备装调过程中，
需要精密检测激光发射轴和光学视轴的平行度。如果激光发射轴和光学视轴的平行度存在
较大的平行度误差，将导致激光光斑不能准确落在跟踪捕获点上，进而影响激光干扰和损
伤效果。
目前，国内外对激光发射轴和光学视轴的平行度校正装置已有若干种，与本发明
最为接近的现有技术是光电综合标校系统光轴平行度标校装置(舰船电子对抗期刊，第34
卷第5期，2011年10月，47-49页)。如图2所示，该校正装置包括目标靶板1、感光相纸2、激光
测距仪3、被测设备4。感光相纸2紧密贴在目标靶板1上，使感光相纸2的中心落在目标靶板1
的中心上，激光测距仪3的发射光轴与目标靶板1的靶面垂直，被测设备4的接收面与目标靶
板1以及感光相纸2的工作面平行。该校正装置的工作原理是：在距离光电对抗设备一定远
的距离处架设红外光源目标靶板1，利用感光相纸2对激光光斑进行聚焦采集，跟踪捕获设
备将目标靶板1上的红外光源锁定在视场中心，发射激光并记录激光光斑在目标靶板1上与
红外光源的位置偏差，激光测距仪3测量出目标靶板1与光电对抗设备的距离，计算激光发
射轴和光学视轴的平行度偏差。该校正装置的缺点是：耗费人员较多、工作效率低，同时测
量激光光斑在目标靶板1上与红外光源的位置偏差采用的是钢板尺或游标卡尺，测量精度
有限，无法提高激光发射轴与光学视轴的平行度精度，在很大程度上限制了激光发射轴和
光学视轴平行度装调的精度。
发明内容
为了解决现有光电综合标校系统光轴平行度标校装置存在的耗费人员多、工作效
率低、测量精度有限的问题，本发明提供一种激光发射轴和光学视轴的平行度检测装置。
本发明为解决技术问题所采用的技术方案如下：
本发明的一种激光发射轴和光学视轴的平行度检测装置，包括：
角锥棱镜；
在角锥棱镜光轴上，从左至右依次放置有两维摆镜和CCD相机，所述两维摆镜与角
锥棱镜光轴成45度角；
在与两维摆镜法线成45度角的方向上放置激光器；
与两维摆镜电连接的两维摆镜控制器；
与两维摆镜控制器电连接的数据处理计算机，所述CCD相机输出端与数据处理计
算机电连接；
所述激光器发射的平行激光束依次经两维摆镜反射、角锥棱镜反射、两维摆镜透
射、CCD相机汇聚后进行成像，并由数据处理计算机显示激光光斑；当激光发射轴和光学视
轴相互平行时，激光光斑位于CCD相机靶面中心，当激光发射轴和光学视轴存在平行度误差
时，激光光斑偏离CCD相机靶面中心，此时通过两维摆镜控制器控制两维摆镜进行两个自由
度的运动来改变激光束方向，最终使激光发射轴和光学视轴相互平行。
进一步的，所述激光器采用532nm、50mW的激光发射器。
进一步的，所述两维摆镜采用半反半透光学平面镜。
进一步的，所述两维摆镜控制器采用DSP数字控制器。
进一步的，所述角锥棱镜采用光学玻璃K9制成，三个锥角相等。
进一步的，所述CCD相机采用红外相机。
进一步的，所述数据处理计算机采用普通工控机。
本发明的有益效果是：
1、本发明通过将激光器发射出的激光光束按照原方向反射回两维摆镜中，激光光
束聚焦成像在CCD相机上，通过激光光斑脱靶量的提取及判读实现激光发射轴与光学视轴
的平行度闭环检测。
2、由于采用角锥棱镜作为激光发射元件，利用角锥棱镜的自准发射特性，将激光
光束角度不变地反射回两维摆镜中。
3、此外，角锥棱镜的自准特性使该检测装置工作时与被测设备不需严格对准，同
时在检测过程中不受环境因素影响，该检测装置的固定位置偏移或变形对反射回去的光束
方向无影响，这样该检测装置可以方便地安装在激光发射与跟踪设备的前端，与激光对抗
设备固连。
4、本发明的检测装置结构简单，可靠实用，空间体积小，操作方便灵活，更适合于
光电对抗设备的室内检测及装调。
附图说明
图1为角锥棱镜的工作原理示意图。
图2为现有光电综合标校系统光轴平行度标校装置的结构示意图。
图3为本发明的一种激光发射轴和光学视轴的平行度检测装置的结构示意图。
图4为本发明工作原理说明中电视脱靶量示意图。
图中：1、目标靶板，2、感光相纸，3、激光测距仪，4、被测设备，5、激光器，6、两维摆
镜，7、角锥棱镜，8、CCD相机，9、两维摆镜控制器，10、数据处理计算机。
具体实施方式
以下结合附图对本发明作进一步详细说明。
如图3所示，本发明的一种激光发射轴和光学视轴的平行度检测装置，主要包括：
激光器5、两维摆镜6、角锥棱镜7、CCD相机8、两维摆镜控制器9、数据处理计算机10。在角锥
棱镜7的光轴(光的传播方向)上，从左至右，依次放置两维摆镜6和CCD相机8；两维摆镜6向
左偏并与角锥棱镜7光轴成45度角放置；在与两维摆镜6的法线成45度角的方向上放置激光
器5；两维摆镜控制器9和两维摆镜6通过电缆相连；CCD相机8的输出端与数据处理计算机10
通过电缆相连；两维摆镜控制器9与数据处理计算机10通过电缆相连。
工作原理说明：由激光器5发射出的平行激光光束入射至两维摆镜6上，平行的激
光光束经两维摆镜6反射后入射至角锥棱镜7上，两维摆镜6可以通过两维摆镜控制器9的控
制进行两个自由度的运动，进而调节两维摆镜6的放置角度实现激光光束方向的改变。根据
背景技术中介绍的角锥棱镜7的特性，入射至角锥棱镜7上的激光光束按照原方向反射回两
维摆镜6上，经两维摆镜6透射后汇聚到CCD相机8中，经CCD相机8进行成像后输出给数据处
理计算机10，并由数据处理计算机10显示激光光斑。
如图4所示，如果激光发射轴和光学视轴是完全平行的，那么经角锥棱镜7反射回
两维摆镜6上的激光光束在CCD相机8中的成像即激光光斑应该位于CCD相机8靶面中心位
置。由于激光发射轴和光学视轴存在平行度的误差，导致经角锥棱镜7反射回两维摆镜6上
的激光光束在CCD相机8中的成像即激光光斑偏离CCD相机8靶面中心位置，存在X向和Y向的
偏移量。此时可以通过两维摆镜控制器9对两维摆镜6的放置角度进行调节，使X向和Y向的
偏移量均为零，也就是使激光发射轴和光学视轴平行。
本实施方式中，激光器5采用532nm(50mW)的激光发射器。
本实施方式中，两维摆镜6采用光学镀膜方法镀成半反半透光学平面镜。
本实施方式中，两维摆镜控制器9采用DSP数字控制器。
本实施方式中，角锥棱镜7采用光学玻璃K9制成，三个锥角相等，玻璃角的误差可
以精密加工至1角秒以内。
本实施方式中，CCD相机8采用红外相机。
本实施方式中，数据处理计算机10采用普通工控机。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人
员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应
视为本发明的保护范围。