[发明专利]用于光电检测设备的异面空间角度测量装置及测量方法

权利要求书

1.用于光电检测设备的异面空间角度测量装置，其中，光电检测设备包括第一被测直角棱镜(9)和第二被测直角棱镜(11)，其特征在于：包括光阀开关和安装于光电检测设备(1)顶部的壳体(7)；

所述壳体(7)内设置有标定自准直仪(4)，沿标定自准直仪(4)的出光路径上依次设有分束镜(5)和五棱分光镜(6)，壳体(7)的外侧设有第一直角屋脊棱镜(8)、第二直角屋脊棱镜(10)和中继直角棱镜(2)，所述中继直角棱镜(2)面向光电检测设备的出射口，第一直角屋脊棱镜(8)的下部反射面和第二直角屋脊棱镜(10)的下部反射面分别与第一被测直角棱镜(9)和第二被测直角棱镜(11)相对设置，中继直角棱镜(2)和光电检测设备的出射口之间还设有斜方棱镜(3)；

所述标定自准直仪(4)发出的准直光束经分束镜(5)分为一路反射光和一路透射光；反射光进入射斜方棱镜(3)的上部反射面，经其下部反射面入射至中继直角棱镜(2)，形成第一光路；透射光经五棱分光镜(6)分为两路光，分别入射第一直角屋脊棱镜(8)的上部反射面和第二直角屋脊棱镜(10)的上部反射面，对应形成第二光路和第三光路，第二光路经第一直角屋脊棱镜(8)的下部反射面入射至第一被测直角棱镜(9)，第三光路经第二直角屋脊棱镜(10)的下部反射面入射至第二被测直角棱镜(11)；

所述光阀开关包括由上至下同轴固定的光阀旋钮(12)、分度环(16)和光阀挡板(15)；壳体(7)的上方扣合有盖板，所述光阀旋钮(12)上部位于盖板上方，下部位于壳体(7)内；所述分度环(16)安装于光阀旋钮(12)位于壳体内的部分，分度环(16)外圆表面设有三个限位槽，壳体(7)与分度环(16)相对应位置设有球头柱塞(14)；所述光阀挡板(15)固定在分度环(16)上，且位于分束镜(5)和五棱分光镜(6)的外侧，旋转光阀旋钮(12)使得光阀挡板(15)在任意位置时，第一光路、第二光路和第三光路中有且只有一路射出光阀挡板(15)。

2.如权利要求1所述用于光电检测设备的异面空间角度测量装置，其特征在于：所述分束镜(5)包括第三直角屋脊棱镜和第一直角棱镜；所述第三直角屋脊棱镜的斜面镀有分光膜，所述第一直角棱镜胶合于第三直角屋脊棱镜的斜面。

3.如权利要求1或2所述用于光电检测设备的异面空间角度测量装置，其特征在于：所述五棱分光镜(6)包括五棱镜和第二直角棱镜；所述五棱镜中与入光面正对的斜面镀有分光膜，所述第二直角棱镜胶合于五棱镜中与入光面正对的斜面。

4.如权利要求3所述用于光电检测设备的异面空间角度测量装置，其特征在于：所述标定自准直仪(4)采用波长范围620-660nm的发光二极管。

5.如权利要求4所述用于光电检测设备的异面空间角度测量装置，其特征在于：所述标定自准直仪(4)连接有稳恒功率负反馈控制模块。

6.如权利要求5所述用于光电检测设备的异面空间角度测量装置，其特征在于：所述光阀旋钮(12)下部与壳体(7)之间设有衬套(13)。

7.如权利要求6所述用于光电检测设备的异面空间角度测量装置，其特征在于：所述斜方棱镜(3)、第一直角屋脊棱镜(8)、第二直角屋脊棱镜(10)和中继直角棱镜(2)的外部均设有保护壳。

8.用于光电检测设备的异面空间角度测量方法，基于如权利要求1至7任一所述用于光电检测设备的异面空间角度测量装置，包括以下步骤：

S1，通过标定自准直仪(4)进行准直

转动光阀旋钮(12)，使光阀挡板(15)上的分光孔分别面对分束镜(5)和标定自准直仪(4)的出光路径，通过斜方棱镜(3)对中继直角棱镜(2)进行准直，得到中继直角棱镜(2)的空间方位角ε₃和俯仰角η₃；

转动光阀旋钮(12)，使光阀挡板(15)上的分光孔分别面对标定自准直仪(4)和五棱分光镜(6)对应第二光路的出光路径，通过第一直角屋脊棱镜(8)对第一被测直角棱镜(9)进行准直，得到第一被测直角棱镜(9)的空间方位角ε₁和俯仰角η₁；

转动光阀旋钮(12)，使光阀挡板(15)上的分光孔分别面对标定自准直仪(4)和五棱分光镜(6)对应第三光路的出光路径，通过第二直角屋脊棱镜(10)对第二被测直角棱镜(11)进行准直，得到第二被测直角棱镜(11)的空间方位角ε₂和俯仰角记做η₂；

S2，计算方位失准角

根据自准直测量原理，标定自准直仪(4)准直第一被测直角棱镜(9)、第二被测直角棱镜(11)和中继直角棱镜(2)的方位失准角分别为：

其中，

f为标定自准直仪(4)的接收系统焦距，

S3，光电检测设备(1)自身准直

通过光电检测设备(1)自身对中继直角棱镜(2)进行准直，得到方位失准角记做ε′₀；

S4，计算异面空间角度

计算得到光电检测设备(1)的光轴与第一被测直角棱镜(9)外法线的方位夹角为：

α＝180°-(ε′₀-ε′₃)-ε′₁；

计算得到光电检测设备(1)的光轴与第二被测直角棱镜(11)外法线的方位夹角为：

β＝180°-(ε′₀-ε′₃)-ε′₂。