实现光学腔光路准直的装置和方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种适用于环形激光陀螺仪的反射镜安装装置和对光学腔的光路进行准直的方法。环形激光陀螺仪包含框架，所述框架具有限定闭环光路的光学腔。光源向光路发射光束。所述框架包括反射镜安装表面，所述反射镜在光路的各角上反射光束。反射镜安装装置与一个框架安装表面相关并且该装置使一个反射镜的凹形反射表面定向以便使光束对准闭环光路，且不管反射镜的凹形反射表面相对于其安装表面的位置如何，光束总是处于最大强度。（*该技术在2018年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术背景本专利技术涉及光学腔。更确切地说，本专利技术是一种用于使组装成光学腔的反射镜实现光学准直的反射镜安装装置和方法。本专利技术的一个实施例适用于环形激光陀螺仪(RLG)。RLG通常用于测量飞行器例如飞机的转角。这种陀螺仪具有两个相对旋转的激光束，所述激光束借助于从多个反射镜产生的顺序反射在闭环回路或“环”内运动。闭环回路是由光学腔确定的，所述光学腔是陀螺仪架或“框架”的内面。在一种RLG中，所述框架包括平面状的上表面和下表面，上下表面与六个形成六角形周边的平面侧面相接。框架的三个非相邻平面侧面在三角形光路的角上形成三个反射镜的反射镜安装表面。在工作状态下，当RLG绕其输入轴(该输入轴垂直于框架的上下平面表面并处于所述表面的中心)旋转时，每个相对旋转的激光束之有效光路长度发生变化并在光束之间产生频率差，所述光束名义上与角速率成正比。然后，用信号处理电子设备测量上述频率差以便确定飞行器的转角。为了产生精确的角速率数据(即，最大限度地减小RLG偏差)，相对旋转的激光束在通过由光学腔确定的闭环光路时必须基本上处于最大强度。为了得到最大光强度，相对旋转的激光束必须与光学腔的孔径对准。然而，RLG框架通常不可避免的具有在框架生产过程(即，对框架进行成型、加工和抛光的过程)中产生的误差(换言之为公知的“框架几何误差”)。这些几何误差常会引起反射镜安装表面的形状相对于光学腔孔径产生“倾斜”，而所述光学腔孔径确定了框架中理想的闭环光路。倾斜的反射镜安装表面影响了激光束对准孔径(或相对于孔径定位)而且因此激光强度会导致不精确的角速率数据。所以，需要一种能将相对旋转的激光束适当地定位在光学腔内的光束准直方法和/或装置。通常在由三个反射镜构成的具有三角形光路的RLG框架中，一个反射镜具有凹形反射表面而另两个反射镜具有平面反射表面。曲面反射镜可实现两个主要目的。首先，反射表面的曲率能控制相对旋转的激光束的直径和初始模式。其次，可利用反射表面的曲率调整光学腔中相对旋转的激光束使所述光束基本上处于最大强度以便最大限度地减小RLG偏差。特别是，可利用凹形反射表面的固有特性达到后一个目的。实际上，凹形反射镜表面的角度随其曲率而变。因此，通过在各框架安装表面的平面内移动(即运动)曲面反射镜便可以使入射的激光束变向或“转向”。实际上，借助于两个已经安装在框架上的平面反射镜，通过传统的反射镜运动机构来平移曲面反射镜便可以选择性地改变光束在光学腔中的方向。在平移曲面反射镜期间，用检测器例如光电二极管来检测通过一个部分透射的平面反射镜后从空腔输出的激光强度。光电二极管产生电信号，该电信号代表从光学腔输出的激光的强度。在平移曲面反射镜的过程中用电压计监视所述电信号直至找到反射镜在电压计显示出最大输出值时所处位置为止。这时的反射镜位置表示相对旋转的激光束基本上处于最大强度而且因此与光学腔的孔径形成最佳对准。然后在最佳反射镜位置上将曲面反射镜固定到其框架安装表面上从而完成激光束的准直过程。尽管上述准直机构和方法能使相对旋转的激光束对准框架的光学腔从而最大限度地减小了RLG偏误，但是其存在至少一个缺点。上述机构和方法需要进行大量的曲面反射镜操作，特别是当使反射镜绕其安装表面移动以确定反射镜的最佳反射镜安装位置时更是如此。曲面反射镜转动的范围越大，将污染物(即灰尘)引到反射镜精密反射表面或损坏该表面的机会就越多。任何损坏和/或污染都将增大产生偏差的可能性和降低RLG特性。如果偏差太大和/或RLG特性太不可靠，则必须重新修复或刮削RLG。这样将增加生产RLG的制造成本。为了实现光学腔例如RLG光学腔的光学准直需要一种改进的装置和方法。更确切地说，需要一种反射镜准直装置和方法，所述装置和方法能减少在将光束对准光学腔时所需的反射镜操作量。此外，所述装置和方法应能在准直期间减少出现反射镜反射表面损坏和/或污染的机会，并由此减少需要修复或刮削的RLG数量。最后，该反射镜准直装置和方法应能比较容易地和以不贵的价格实现而且应极有利于组装的自动化。本专利技术简述本专利技术是一种用于实现例如RLG中使用的光学腔准直的装置和方法。LRG包括一个构架(或“框架”)，所述构架带有设成闭环光路的内孔径。框架在光路的各角上带有安装表面。安装表面中的第一安装表面具有反射镜安装装置。光源将光束射到光学腔的光路中。反射镜固定在安装表面上以便使每个反射镜反射光路各角上的光束。其中一个反射镜具有曲面反射表面而且该反射镜固定到第一安装表面的安装装置上。该安装装置确定了一个反射镜的曲面反射表面方向从而使光束对准闭环光路和不管曲面反射表面的反射镜相对于第一安装表面的位置如何都能使光束处于最大强度。RLG光路准直的方法需要在第一安装表面上设置安装装置，而且将曲面反射表面的反射镜与安装装置相配合以实现光路准直。这种用于光路准直的安装装置和方法减少了将光束对准光学腔所需的反射镜操作量。由于不再需要已有技术所述方法中通过使曲面反射镜绕其安装表面平移来确定反射镜的最佳反射镜安装位置的过程，所以明显减少了对反射镜的操作。因此，该安装装置和方法减少了在准直过程中出现反射镜反射表面损坏和/或污染的机会，而且因此而减少了需要修复或刮削的RLG的数量。此外，该反射镜安装装置和方法能比较容易地和以不太高的成本实现并且极有利于组装操作的自动化。附图简述附图说明图1是按照本专利技术所述与反射镜安装装置以及光路准直方法相结合的环形激光陀螺仪(RLG)的平面剖视图。图2是反射镜安装装置和光路准直方法的局部放大平面剖视图，图中带有在第一方位上示出的凹面反射镜。图3是与图2相类似的反射镜安装装置和光路准直方法的局部放大平面剖视图，图中带有在第二方位上示出的凹面反射镜。图4是反射镜安装装置和光路准直方法的局部放大侧面剖视图，图中带有在第一方位上示出的凹面反射镜。图5是与图4相类似的反射镜安装装置和光路准直方法的局部放大侧面剖视图，图中带有在第二方位上示出的凹面反射镜。图6是反射镜安装装置和光路准直方法的局部侧视图，为清楚起见，在图中省略了凹面反射镜。图7是表示平面反射镜框架的反射镜安装表面倾角的RLG框架侧视图。图8是框架的侧视图，其表示框架上的凹面反射镜的反射镜安装表面相对于平面反射镜的安装表面的倾角。优选实施例的详细描述图1中一般性地示出了本专利技术所述环形激光陀螺仪(RLG)12的反射镜安装装置10和光路准直方法。RLG12包括陀螺仪架或框架14。框架14一般为带有六角外边缘的三角形。六角外边缘包括分别形成第一、第二和第三反射镜安装表面16、18和20的三个互不相邻的侧面，和另外三个分别互不相邻的侧面。安装表面16、18和20以及侧面21、22和23分别形成框架14中上下平面表面24和26(见图4-6)的边界。框架14以框架14圆形内边界30内的输入轴28(该输入轴垂直于上下表面)为中心。框架14用玻璃陶瓷或类似材料制成。合适的框架材料包括在市场上以商标“Cervit”和“Zerodur”出售的玻璃陶瓷材料。合适的玻璃材料是以商标“BK-7”出售的材料。如从图1中所能最清楚地看到的那样，框架14的内光学腔32中分别包括三个基本上为直线的激光孔34、36和38，各孔在安装表面16、18和20处分别通过三个柱形井40、42和44本文档来自技高网...

【技术保护点】
光学设备，包括：框架，其具有限定闭环光路的内光学腔，所述框架包括：设在光路多个角上的多个安装表面，多个安装表面中的第一安装表面具有反射镜安装装置；光源装置，其用于向光学腔的光路发射至少一个光束；和固定到多个安装表面上的多个反射镜，每个反射镜在闭环光路的各个角上反射至少一个光束，其中多个反射镜中的第一反射镜是曲面反射镜而且该反射镜固定在第一安装表面的安装装置上，该安装装置确定曲面反射镜的方向从而使至少一个光束对准闭环光路而且不管曲面反射镜相对于第一安装表面的位置如何，安装装置都将使至少一个光束处于最大强度。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：罗德尼H索尔拉恩德，丹尼尔L西特勒，戴维W卡尔森，杰拉尔德R阿尔特曼，
申请(专利权)人：霍尼韦尔公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]