[发明专利]一种利用方块结构实现可重构的光学定位系统和方法

说明书

一种利用方块结构实现可重构的光学定位系统和方法，其系统包括：一个定位盘，若干用于搭载光学功能组件和定位的方块。定位盘由上表面水平的底板、底板上两个互相垂直的靠体构成，底板上还可有一可移动载板。各定位方块的水平截面为矩形。利用方块底部紧贴光学底板或载板实现垂直方向的定位，利用方块边缘与靠体贴合及相邻方块边缘间相互贴合，实现水平方向的位置定位。根据不同的光路设计，在需要位置的方块上搭载光学功能组件；通过连接结构，将所有光学功能组件的中心点，位于同一高度，光发射组件通过机械调整，使得出射光跟定位方块侧边和底面平行，其他光学组件的中心点跟出射光的高度一致。实现光学系统基本准确的定位。

技术领域

本发明属于光学技术领域，涉及对光路中各光学功能组件的定位系统和方法，特别涉及一种利用方块结构实现可重构的光学定位系统和方法。

背景技术

目前在实验室，光学系统搭建时，都需要用多维调节架对系统进行光路调节，在一些复杂的光学系统中，需要耗费大量的工作在光路搭建上。而且，由于光路自由度太高，系统几乎不具有重复性，每次光路结构发生变化时，都需要对系统进行再次调整，浪费大量时间精力。为克服现有技术的不足，本发明提供一利用方块结构，实现可重构的光学定位系统和方法。可快速实现光路中光学功能组件的搭建定位，且可方便重构。

发明内容

本发明的一种利用方块结构实现可重构的光学定位系统和方法，其系统包括：一个定位盘，若干（至少两个）用于搭载光学功能组件和定位的方块。定位盘由上表面水平的底板、底板上至少两个互相垂直的靠体构成。各定位方块的底面可与底板上表面贴合，方块的侧面垂直底面可与靠体及不同方块的侧面贴合，全部或部分方块的顶面可搭载光学功能组件，方块的水平截面为矩形，可以是相同大小的矩形，也可是模数化设计。所谓模数化设计即：平面大小以一个最小边长的正方形为基本单元，可设计长或宽为最小边长整倍数的长方形或正方形。比如：其本单元为1×1，模数化设计的其他方块可以是1×2、1×3、2×2，等等。本发明所说的方块，并不要求是几何学上严格的六面体，各边角可以有倒角或圆滑过渡。故其可能会表现为多棱柱体（比如四个侧棱位置都加工有倒角时，会成为几何学上的八棱柱），但只其用于彼此贴合的侧面为四个面，都属于本发明所说的方块。

底板上可以加上一可移动的载板，载板有两垂直的侧边可贴合靠体，方块的底面可与载板的上表面贴合。

定位方法是：以定位盘的底板或载板为垂直（高度）方向的定位基准，以底板上的两个侧面靠体为两个水平方向的定位基准。利用方块底部紧贴光学底板实现垂直方向的定位，利用方块侧面与靠体贴合及相邻方块侧面间相互贴合，实现水平方向的位置定位。这样可实现快速准确定位。

根据不同的光路设计，在需要位置的方块上搭载光学功能组件；上层光学功能组件，通过连接结构，将所有功能组件的中心点，位于同一高度，光发射组件(比如激光器，准直器等)，通过机械调整，使得出射光跟定位方块侧边和底面平行，其他光学组件的中心点跟出射光的高度一致，并且通过调整光纤组件，使得光通过组件后，不改变光的位置和角度，这样从一个放光组件出射的光，经过若干个光学组件后，可以顺利进去最终的功能光学组件，比如准直器，探测器等。各种光学功能组件设计成，相对于方块上表面出光或入光位置高度相同，水平位置一致。根据光路的需要，将若干搭载了光学功能组件的方块置于底板上方块阵列的相应位置，就可以实现光学系统基本准确的定位。方块上也可以再加一些微调结构，再对光学功能组件进行一些微调，进一步提高不同方块上光学组件的对准耦合精度。

通常情况下，全部采用采用大小一致的基本单元的方块就可满足需要。而采用模数化设计的不同大小的方块，则可满足更灵活的需求，并可提高定位效率和精度。比如，在光学功能组件底部超过基本单元方块大小时，可用较大的方块；相邻光学功能组件距离较大时，可选用合适规格的方块。这样，整个光学系统减少了方块的数量，定位速度更快，精度更高。

这种光学定位系统和方法，搭载或未搭载光学功能组件的方块，可以任意用其他方块替换，从而实现光路的快速搭建和重构。