CN1279388C - 光学仪器与外接光源的光学接口方法及装置 - Google Patents

Abstract

一种光学仪器与外接光源的光学接口方法及装置，在两点定位一条直线的原理基础上，提出的一种简化光学仪器与外接光源对准的方法。其要求外接光源到两定位点之间的光程和光程差都尽可能大，并两定位点所在的接收屏之间的相对位置保持不变，即可使得外接光源发射方向的微小改变引起第一接收屏13和第二接收屏14上的光斑产生明显的移动，从而提高外接光源的方位调整精度。利用在精密导轨上移动的反射镜使得该装置占用体积少，而且便于在光学仪器正常工作状态和外接光源对准调整状态之间切换。本发明的优点在于它能将光学仪器的外接光源较为精确的对准光学仪器的内部光路，调节方便且成本不高。

Description

光学仪器与外接光源的光学接口方法及装置

技术领域：

本发明涉及一种光路调节方法，具体指一种简化光学仪器与外接光源对准的方法。

背景技术：

许多需要外接光源的光学仪器内部光路复杂，光学仪器或外接光源移动之后需要对内部光路重新进行调整，调整过程复杂且烦琐。因而希望有一种方法能够方便地恢复外接光源的方位使其对准光学仪器内部光路，这就是光学仪器与外接光源的光学接口问题。

通常采用两点定位一条直线的原理来实现光路的对准。一种常用的光学接口解决方法是采用自准板4进行光源方位的调节。自准板4中的一面附有反射层(如附图1所示)，外接光源发射的光束1-2经过光学仪器外壳上的进光孔3进入内部光路。当光学仪器或外接光源需要移动时，将自准板4固定在光学仪器外壳上的进光孔3上，标记光束1-2在自准板4上的光斑位置a，此为第一定位点。在光束1-2的光路上再放置一块带有小孔的屏5，令屏5上的小孔恰好被光束1-2通过。光束1-2在自准板4上反射后照射在屏5上，标记此光束照射在屏5上的位置b，此为第二定位点。移动光学仪器或外接光源之后，首先确保屏5和光学仪器的相对位置保持不变，尔后调整外接光源的方位使它的光束通过屏5上的小孔后照射在自准板4上的定位点a上，之后再细调外接光源的方位使自准板4反射的光束依旧照射在屏5上的定位点b上。最后移开自准板4和屏5，这时外部光源就基本恢复原来的对准状态了。当然也可以通过调节光学仪器的方位来调整对准的情况。

另一种更为简易的光学接口方法是用两块带小孔的板(如附图2所示)，当需要移动光学仪器或外接光源时，先将带小孔的板6固定在仪器外壳的进光孔3上，使外接光源发射的光束1-2恰好穿过板6上的小孔。再在光束1-2的光路上放置一块带小孔的板7，令光束1-2恰好穿过板7上的小孔。记录板7和板6的相对位置。移动光学仪器或外接光源之后，保持板7和板6的相对位置不变，仔细调节光源或光学仪器的方位使外接光源发射的光束同时通过板6和板7上的小孔，这时外部光源即可基本恢复对准状态。

上述两种方法虽然成本较低，操作上也较为简单，但都存在不能精确地恢复光路的问题。因为自准板4和屏5相对位置以及板6和板7的相对位置在移动前后难以保证不变，即两定位点所在的接收屏的相对位置难以保持固定。即使保证了它们的相对位置，为提高对准精度，板4和屏5的距离以及板6和板7的距离应保持足够大。但实际上外接光源和光学仪器的距离通常并不大，这也限制了对准精度的提高。

此外，也有采用光纤作为光学仪器光学接口的，但这种方法成本高昂，而且在光纤端面上的对准要求较高，操作上也是复杂的。

发明内容：

本发明为解决现有光学仪器与外接光源的光路精确对准问题，在两点定位一条直线的原理基础上，提出一种调节光路的方法。

其需要满足如下条件：

一、外接光源到两定位点之间的光程和光程差都要尽可能大，同时还不能大幅增加仪器体积。

二、两定位点所在的接收屏之间的相对位置要保持不变。

三、光学接口能够在光学仪器正常工作状态和外接光源对准调整状态之间方便地切换。

为满足以上的三个条件，我们设计了如附图3所示的光学接口方案。这套光学接口***由以下几部份构成：带有精密导轨9的平台8，安装在导轨滑块15上的第一反射镜10，半透半反镜12，第一接收屏13和第二接收屏14。当光学仪器正常工作时第一反射镜10保持在远离入射光束1-2的位置上。

在移动光学仪器或外接光源之前，首先将第一反射镜10移到光束1-2中，第一反射镜10将光束1-2反射到一块半透半反镜12上。半透半反镜12将一部份光透射到第一接收屏13上，另一部份反射到第二接收屏14上。在第一接收屏13和第二接收屏14上分别标记此时光斑的位置，此即为定位点a和b。

第一反射镜10和半透半反镜12的反射角度以及半透半反镜12、第一接收屏13和第二接收屏14的位置取决于仪器内部各部件的空间分布，需要遵循的原则一是要尽量利用光学仪器内部空间，二是外接光源到第一接收屏13和第二接收屏14之间的光程都要尽量大，而且两光程差也要尽量大，这可使得外接光源发射方向的微小改变引起第一接收屏13和第二接收屏14上的光斑产生明显的移动，从而提高外接光源的方位调整精度。

移动光学仪器或外接光源之后，仔细调整外接光源或光学仪器的方位使得入射光束同时照射在定位点a和b上，之后再将反射镜移动到远离入射光束的位置上，这样外接光源的入射光束就可以较为精确的恢复到移动前的对准状态了。

定位点a和b的位置可记录在仪器内，由于精密导轨9有着良好的重复精度，而且第一接收屏13和第二接收屏14都是固定在仪器上的，因而定位点a和b的位置一般不会改变，这不仅保证了定位精度，并为下一次重新对准的操作提供了方便。

本发明的优点在于它能将光学仪器的外接光源较为精确的对准光学仪器的内部光路，调节方便且成本不高。

附图说明：

图1为现有的使用自准板的光学接口示意图。

图2为现有的使用两个小孔的光学接口示意图。

图3为本发明的光学接口示意图。

具体实施方式：

以下结合附图对本发明作进一步的描述：

一种光学仪器与外接光源的光学接口方法，其采用下列操作步骤：

1)将平台8，半透半反镜12，第一接收屏13和第二接收屏14固定在光学仪器内部；

2)当光学仪器正常工作时，第一反射镜10保持在远离入射光束1的位置上；

3)在移动光学仪器或外接光源之前，首先将安装在精密导轨9和滑块15上的第一反射镜10移到入射光束1中，第一反射镜10将入射光束1反射到一块半透半反镜12上；半透半反镜12将一部份光透射到第一接收屏13上，另一部份反射到第二接收屏14上；此时第一反射镜10前后的光路即构成对准光路，其包括外接光源和第一反射镜10之间的光路，第一反射镜10和半透半反镜12之间的光路，半透半反镜12和第一接收屏13之间的光路及半透半反镜12和第二接收屏14之间的光路；

4)在第一接收屏13和第二接收屏14上分别标记此时光斑的位置，此即为定位点A和B；

5)移动光学仪器或外接光源之后，仔细调整外接光源或光学仪器的方位使得入射光束同时照射在定位点A和B上；

6)将反射镜移动到远离入射光束1的位置上，至此外接光源的入射光束可较为精确地恢复到移动前的对准状态。

本发明的另一个实施例，其操作方法：

去掉第一接收屏13和第二接收屏14，光束直接照射在光学仪器外壳的内侧，将定位点A和B直接标记在外壳内侧。

本发明的再一个实施例，其操作方法：

在光学接口的对准光路上增加一块及一块以上的使光束来回反射从而增加光源到两定位点A和B的光程和光程差的第二反射镜。这可提高对准精度，对于体积较小或者空余空间较小的光学仪器更有意义。

本发明的又一个实施例，其操作方法：

在光学接口的对准光路中定位点A和B前，放置用以提高对准精度，将光束聚集到定位点上的第一聚焦透镜和第二聚焦透镜。这就缩小了定位点上的光斑面积，并且增加了定位点上的光斑亮度，使定位更为方便和准确。这对于使用非激光光源的光学仪器尤为重要。

本发明的一个光学仪器与外接光源的光学接口装置，由平台8，第一接收屏13和第二接收屏14等部件组成。其中，固定在平台8上的精密导轨9上的滑块15上的，在入射光束1中设置将入射光反射到半透半反镜12上的第一反射镜10和分别将一部份入射光反射到第二接收屏14上和经透射照射到第一接收屏13上的半透半反镜12以及位于平台8上的，能使光学仪器在正常使用时将第一反射镜10移到远离入射光束1的位置，而对准调节时将第一反射镜10移到入射光束1中，重复定位精度较高的精密导轨9和滑块15。

本发明的光学仪器与外接光源的光学接口装置的另一个实施例，其中：在光学接口的对准光路中，设置一令光束来回反射从而增加光源到两定位点A和B的光程和光程差的第二反射镜。

本发明的光学仪器与外接光源的光学接口装置再一个实施例，其中：在对准光路中定位点A和B前，放置用以提高对准精度，将光束聚集到定位点上的第一聚焦透镜和第二聚焦透镜。

综上所述，本发明的优点在于它能将光学仪器的外接光源较为精确的对准光学仪器的内部光路，调节方便且成本不高。

Claims (7)

1、一种光学仪器与外接光源的光学接口方法，其特征在于采用下列操作步骤：

1)将平台(8)，半透半反镜(12)，第一接收屏(13)和第二接收屏(14)固定在光学仪器内部；

2)当光学仪器正常工作时，第一反射镜(10)保持在远离入射光束(1)的位置上；

3)在移动光学仪器或外接光源之前，首先将安装在精密导轨(9)和滑块(15)上的第一反射镜(10)移到入射光束(1)中，第一反射镜(10)将入射光束(1)反射到一块半透半反镜(12)上；半透半反镜(12)将一部份光透射到第一接收屏(13)上，另一部份反射到第二接收屏(14)上；此时第一反射镜(10)前后的光路即构成对准光路，其包括外接光源和第一反射镜(10)之间的光路，第一反射镜(10)和半透半反镜(12)之间的光路，半透半反镜(12)和第一接收屏(13)之间的光路及半透半反镜(12)和第二接收屏(14)之间的光路；

4)在第一接收屏(13)和第二接收屏(14)上分别标记此时光斑的位置，此即为定位点A和B；

5)移动光学仪器或外接光源之后，调整外接光源或光学仪器的方位使得入射光束同时照射在定位点A和B上；

6)将反射镜移动到远离入射光束(1)的位置上，至此外接光源的入射光束恢复到移动前的对准状态。

2、如权利要求1所述的光学仪器与外接光源的光学接口方法，其特征在于：

去掉第一接收屏(13)和第二接收屏(14)，光束直接照射在光学仪器外壳的内侧，将定位点A和B直接标记在外壳内侧。

3、如权利要求1所述的光学仪器与外接光源的光学接口方法，其特征在于：

在光学接口的对准光路上增加一块及一块以上的使光束来回反射以增加光源到两定位点A和B的光程和光程差的第二反射镜。

4、如权利要求1所述的光学仪器与外接光源的光学接口方法，其特征在于：

在光学接口的对准光路中定位点A和B前，放置用以提高对准精度，将光束聚集到定位点上的第一聚焦透镜和第二聚焦透镜。

5、采用如权利要求1所述的光学仪器与外接光源的光学接口装置，由平台(8)，第一接收屏(13)和第二接收屏(14)部件组成，其特征在于固定在平台(8)上的精密导轨(9)上的滑块(15)上的，在入射光束(1)中设置将入射光反射到半透半反镜(12)上的第一反射镜(10)和分别将一部份入射光反射到第二接收屏(14)上和经透射照射到第一接收屏(13)上的半透半反镜(12)以及位于平台(8)上的，能使光学仪器在正常使用时将第一反射镜(10)移到远离入射光束(1)的位置，而对准调节时将第一反射镜(10)移到入射光束(1)中，重复定位的精密导轨(9)和滑块(15)。

6、如权利要求5所述的光学仪器与外接光源的光学接口装置，其特征在于：在光学接口的对准光路中，设置一令光束来回反射从而增加光源到两定位点A和B的光程和光程差的第二反射镜。

7、如权利要求5所述的光学仪器与外接光源的光学接口装置，其特征在于：在对准光路中定位点A和B前，放置用以提高对准精度，将光束聚集到定位点上的第一聚焦透镜和第二聚焦透镜。

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