[實(shí)用新型]一種雙軸匯聚雙探測(cè)偏振光電自準(zhǔn)直儀

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201420775524.3
• 申請(qǐng)日: 2014-12-11
• 公開（公告）號(hào): CN204240961U
• 公開（公告）日: 2015-04-01
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 姜世平;曹志明;張宜文;胡玲
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 四川云盾光電科技有限公司
• 主分類號(hào): G01B11/26
• 分類號(hào): G01B11/26
• 代理公司: 四川力久律師事務(wù)所 51221
• 代理人: 林輝輪;王蕓

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型涉光電探測(cè)領(lǐng)域，尤其是涉及自準(zhǔn)儀領(lǐng)域。

背景技術(shù)

自準(zhǔn)直儀是利用光學(xué)自準(zhǔn)直原理，實(shí)現(xiàn)小角度測(cè)量的精密測(cè)量?jī)x器。由于其使用方便而且具有較高的檢測(cè)精度，被廣泛應(yīng)用于航空航天、船舶、軍工等精密度極高的行業(yè)，例如機(jī)械加工工業(yè)的質(zhì)量保證（平直度、平面度、垂直度、平行度等）、計(jì)量檢定行業(yè)中角度測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)、棱鏡角度定位及監(jiān)控、光學(xué)元件的測(cè)試及安裝精度控制等，其應(yīng)用范圍廣闊。自準(zhǔn)直儀經(jīng)歷了目視式、光電指零式和數(shù)顯式三個(gè)發(fā)展階段。

提高分辨力和示值穩(wěn)定性是通用數(shù)顯自準(zhǔn)直儀的發(fā)展方向。

高分辨力是高準(zhǔn)確度的保障與前提，高穩(wěn)定性又是高分辨力的保障與前提。跳字量是靜態(tài)數(shù)顯自準(zhǔn)直儀的特點(diǎn)和難點(diǎn)。動(dòng)態(tài)測(cè)量每次采樣只有一個(gè)數(shù)值輸出，反應(yīng)不出示值的跳動(dòng)，其難點(diǎn)是動(dòng)態(tài)響應(yīng)速度和動(dòng)態(tài)準(zhǔn)確度，但通用儀器要讀出每個(gè)位置的穩(wěn)定讀數(shù)值，跳字大就只能估讀，影響示值的準(zhǔn)確度，也影響分辨力。

數(shù)顯式自準(zhǔn)直儀的出現(xiàn)使自準(zhǔn)直儀的性能有質(zhì)的飛躍，數(shù)顯式把儀器準(zhǔn)確度由1″級(jí)提高至0.1″級(jí)，最小顯示值由0.1″級(jí)提高至0.01″級(jí)。數(shù)顯式自準(zhǔn)直儀準(zhǔn)確度高，使用方便，操作簡(jiǎn)單，能實(shí)現(xiàn)自動(dòng)測(cè)量。

目前國(guó)內(nèi)外生產(chǎn)的光電自準(zhǔn)直儀主要靠人眼讀數(shù)，用于靜態(tài)測(cè)試，響應(yīng)頻率不高，無法滿足高速測(cè)量的需要；單軸自準(zhǔn)直儀的測(cè)量精度較差，不能很好的實(shí)現(xiàn)二維角度的測(cè)量；此外光源的發(fā)散性，影響了系統(tǒng)的光能量利用率；且當(dāng)目前的自準(zhǔn)直儀一般多次經(jīng)過分光棱鏡的半透半反作用，最后能夠投射到檢測(cè)裝置的光能量，損失很大，可以高達(dá)80%，這樣大的光能量損失，對(duì)檢測(cè)裝置的感光靈敏度提出更高要求。

實(shí)用新型內(nèi)容

鑒于上述情況，本實(shí)用新型提供了一種雙軸匯聚雙探測(cè)偏振光電自準(zhǔn)直儀，可對(duì)目標(biāo)進(jìn)行自動(dòng)識(shí)別，相比于傳統(tǒng)的光電自準(zhǔn)儀具有更高的分辨率，而通過雙軸測(cè)量，能夠更靈敏的檢測(cè)出被測(cè)目標(biāo)二維角度的偏移；同時(shí)采用偏振分光棱鏡和1/4波片的配合作用，提高系統(tǒng)的光能量利用率；采用匯聚透鏡，提高了光能量的匯聚度。

為了實(shí)現(xiàn)上述目標(biāo)，本實(shí)用新型采取以下技術(shù)方案：一種雙軸匯聚雙探測(cè)偏振光電自準(zhǔn)直儀，包括第一光源、第二光源、第一分劃板、第二分劃板、第一分光棱鏡、第二分光棱鏡、第三分光棱鏡、1/4波片、準(zhǔn)直透鏡、第一探測(cè)匯集透鏡、第二探測(cè)匯聚透鏡、第一探測(cè)器和第二探測(cè)器；

其中所述第二分光棱鏡為偏振分光棱鏡；經(jīng)過偏振分光棱鏡的P分量波被全部透射，而S分量波會(huì)被全部以45°角被反射。

進(jìn)一步的，所述第一分劃板和第二分劃板均為“一字”型分劃板，第一和第二分劃板上的“一字”形刻線相互垂直擺放；當(dāng)?shù)谝还庠础⒌诙庠撮_啟后，所發(fā)出的光線分別照亮第一分劃板和第二分劃板，所述第一分劃板和第二分劃板上相互垂直的“一字”形刻線，分別投影到，第一分光棱鏡中，經(jīng)過第一分光棱鏡的透射和反射作用后，入射到第二分光棱鏡中，透過第二分光棱鏡后，其中的P分量波被全部透射，并經(jīng)過1/4波片后相位分別延遲90°，經(jīng)過準(zhǔn)直透鏡的準(zhǔn)直作用后投射到目標(biāo)反射面上，被目標(biāo)反射面反射回來的光線經(jīng)過準(zhǔn)直透鏡的匯聚作用后，再次經(jīng)過1/4波片，相位再分別延遲90°，變成S波，而全部被第二分光棱鏡反射到第三分光棱鏡中，并經(jīng)過第三分光棱鏡后，分別入射到第一探測(cè)匯聚透鏡和第二探測(cè)匯聚透鏡中（當(dāng)光源為發(fā)散光時(shí)，其光能量容易分散而降低系統(tǒng)探測(cè)效果，匯聚透鏡的應(yīng)用可以很好的將原本發(fā)散的光信號(hào)匯聚在較小的有效面上，提高了光能量的利用率，改善了系統(tǒng)的性能），經(jīng)過所述第一探測(cè)匯聚透鏡和第二探測(cè)匯聚透鏡的匯聚作用后，分別入射到第一PSD探測(cè)器和第二PSD探測(cè)器中。

本實(shí)用新型中由于1/4波片兩次相位延遲，使得原來的S波變成了P波，完全透過了偏振分光棱鏡，使得光信號(hào)在經(jīng)過分光棱鏡后的能量損失減低到0，極大的提高的光源能量的利用率，這種光能量的利用率的提高在光信號(hào)需要多次經(jīng)過分光棱鏡面時(shí)顯得尤為重要，因?yàn)槔碚撋险f自然光沒經(jīng)過一次分光棱鏡面得光能量損失接近50%，假如經(jīng)過n次分光棱鏡，則剩余光能量為原來的1/2ⁿ。本實(shí)用新型中利用偏振分光棱鏡和1/4波片使光源發(fā)出的光能量利用率提高一倍。

進(jìn)一步的，所述第一光源和第二光源采用LED光源，相比于傳統(tǒng)光源，LED具有，成本低、高效率，低能耗，高亮度，綠色環(huán)保，超長(zhǎng)壽命等一系列顯著優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)，由于LED光源具有很強(qiáng)的偏振性，用LED光源的系統(tǒng)光能量損失可以降低到最小。