[发明专利]光学反射系统入射光角度精准调节方法及装置

权利要求书

1.一种光学反射系统入射光角度精准调节装置，其特征在于：该装置包括激光器(1)，以及沿激光光路顺次设置的第一平面反射镜(2)、第二平面反射镜(3)、第一双凸透镜(4)、第三平面反射镜(5)，第二双凸透镜(6)，经第二双凸透镜的光束照射到光学反射系统(7)，其中第二平面反射镜和第一双凸透镜固定在一维平移台上组成光路调节装置(10)，经光学反射系统的反射光路上还包括顺次设置的第三双凸透镜(8)和第四平面反射镜(9)。

2.根据权利要求1所述光学反射系统入射光角度精准调节装置，其特征在于：所述第二双凸透镜和第三双凸透镜的焦距相等且共焦点。

3.根据权利要求2所述光学反射系统入射光角度精准调节装置，其特征在于：所述两个双凸透镜的焦点在光学反射系统的反射面上。

4.根据权利要求1所述光学反射系统入射光角度精准调节装置，其特征在于：所述第一双凸透镜与第二双凸透镜共焦点且共焦面。

5.根据权利要求1所述光学反射系统入射光角度精准调节装置，其特征在于：第一双凸透镜、第二双凸透镜、第三双凸透镜的中心均在光轴上并且双凸透镜主面均垂直于光轴方向。

6.根据权利要求1所述光学反射系统入射光角度精准调节装置，其特征在于：所述第四平面反射镜位于第三双凸透镜的焦面上，且第四平面反射镜所在的面与第二双凸透镜的焦面互为共轭面。

7.根据权利要求1至6任一项所述的光学反射系统入射光角度精准调节装置，其特征在于：一维平移台的移动方向为沿第一平面反射镜和第二平面反射镜之间光线传播方向。

8.一种基于权利要求1所述光学反射系统入射光角度精准调节装置的调节方法，其特征在于：该调节方法的步骤如下：

第1步、激光器发射的探测光束分别由第一平面反射镜、第二平面反射镜反射后进入光路调节装置，然后会聚于第二双凸透镜与第一双凸透镜共同的焦面上，再经第二双凸透镜后为准直光束入射到光学反射系统，且入射点位置不随入射角变化而变化；

第2步、从光学反射系统反射的光束经第三双凸透镜后到达第四平面反射镜，第四平面反射镜位于第三双凸透镜的焦面上，由于第四平面反射镜的面与第二双凸透镜的焦面互为共轭面、第二双凸透镜与第三双凸透镜焦距相等，所以光线经过第四平面反射镜反射后再原路返回，经过第三双凸透镜后再次成为准直光束，与原入射光线相同的传播路径再次经过光学反射系统的反射面，实现原路返回；

第3步、沿入射光路方向移动光路调节装置中的一维平移台，直至达到所要求的入射光角度。

9.根据权利要求8所述的光学反射系统入射光角度精准调节方法，其特征在于：一维平移台步长与入射角度对应关系的计算方法如下：

设装置中第二双凸透镜和第三双凸透镜的焦距为f，可以算出光线平移距离与角度变化的关系：

其中，θ为入射光线或反射光线角度的变化量，d为平移台移动的距离，f为第二双凸透镜和第三双凸透镜的焦距；对等式两边取微分：

所以：

在光路的近轴区域，有cos²θ≈1，可以近似算出光线平移距离与角度变化的关系：

这样在近轴区域，Δθ与Δd之间近似为正比例的变化关系，通过控制一维平移台的移动距离就能够知道入射光线或反射光线角度改变的大小，进而得到入射光角度，所以对于角度能够精确的控制。