[发明专利]一种激光光束指向测量装置和方法

权利要求书

1.一种激光光束指向测量装置，其特征在于，包括：缩束镜组、第一分束镜、第二分束镜、后向反射镜和相机系统；所述缩束镜组的主光轴、所述第一分束镜的中心和第二分束镜的中心在一条直线上；

所述缩束镜组，用于缩小入射激光的光束直径；

所述第一分束镜，用于根据第一预设分束比将入射激光分为两束，其中一束传播到所述相机系统，另一束传播到所述第二分束镜；

所述第二分束镜，用于根据第二预设分束比将入射的激光分为两束，其中一束传播进入所述后向反射镜；

所述后向反射镜，用于将入射的光束反射后传播到所述相机系统中，反射方向与入射方向平行，方向相反，所述入射方向的光束与所述后向反射镜的距离为l3、所述反射方向的光束与所述后向反射镜的距离为l6，l3=l6；

所述相机系统，用于探测和显示所述入射的激光的光斑；还用于根据连续光斑的坐标信息，计算光束指向；

其中，所述相机系统具体用于接收连续的光斑，所述光斑包括第一光斑和第二光斑，获取所述第一光斑的横坐标和纵坐标，所述第二光斑的横坐标和纵坐标；

所述相机系统还具体用于，当入射光束仅存在入射角时，根据和计算入射角；还具体用于，当入射光束仅存在旋转角时，根据和计算旋转角；

还具体用于，当入射光束仅存在Y方向上的平移时，根据计算Y轴平移量；

还具体用于，当入射光束仅存在X方向上的平移时，根据计算X轴平移量；

还具体用于，当所述入射角和所述旋转角均不为零，且X轴和Y轴发生平移时，根据、、和计算平移量计算旋转角，根据、、和计算旋转角，根据、、和计算平移量。

2.根据权利要求1所述的一种激光光束指向测量装置，其特征在于，所述相机系统具体用于，当入射光束仅存在入射角时，根据以下公式计算入射角，

，

其中，l1为所述缩束镜组与所述第一分束镜的距离；l2为所述第一分束镜与所述第二分束镜的距离；l6为所述后向反射镜与所述第一分束镜的距离；l3为所述后向反射镜与所述第二分束镜的距离；l7为所述第一分束镜与所述相机系统的平面的距离；

或，当入射光束仅存在旋转角时，根据以下公式计算旋转角，

。

3.根据权利要求1所述的一种激光光束指向测量装置，其特征在于，所述相机系统具体用于，当入射光束仅存在Y方向上的平移时，根据以下公式计算Y轴平移量，

；

或，当入射光束仅存在X轴方向上的平移时，根据以下公式计算X轴平移量，

。

4.根据权利要求2所述的一种激光光束指向测量装置，其特征在于，所述相机系统具体用于，当所述入射角和所述旋转角均不为零，且X轴和Y轴发生平移时，根据以下公式计算入射角：

，

其中，为所述第二光斑所在的轨迹圆的半径，根据以下公式计算得到：

，

其中，为常数、所述第一光斑所在轨迹圆与所述第二光斑所在轨迹圆半径之差，和分别根据以下公式计算得到：

，

；

或，根据以下公式计算旋转角,

；

或，根据以下公式计算X轴平移量：

,

其中，为所述第二光斑所在轨迹圆圆心的横坐标，根据以下公式计算：

；

或，根据以下公式计算Y轴平移量：

，

其中为所述第二光斑所在轨迹圆圆心的纵坐标，根据以下公式计算：

。