一种可调偏振隔离双轴数字式光电自准直仪制造技术

本实用新型专利技术涉及光学测量领域，尤其涉及一种准直仪，具体指一种可调偏振隔离双轴数字式光电自准直仪，包括第一光源、第二光源、第一分划板、第二分划板、第一光源汇集透镜、第二光源汇聚透镜、第一分光棱镜、第二分光棱镜、1/4波片、望远主镜、变焦透镜组、望远次镜和PSD探测器，本实用新型专利技术采用偏振片，减少了光能损失；采用变焦透镜组和望远次镜，可实现连续变焦的功能，扩展了测试的距离；采用双轴“一字”分划板，所探测到的“十字”投影光信号，是经过双轴的两套独立光源系统的光信号重叠而产生，提高了系统的分辨能力和反应能力，结构简单，测量精度更高，可广泛应用于日常生活、工业生产、航空航天、船舶和军工领域的准直测量中。

【技术实现步骤摘要】

本技术涉光电探测领域，尤其是涉及自准仪领域。
技术介绍
自准直仪是利用光学自准直原理，实现小角度测量的精密测量仪器。由于其使用方便而且具有较高的检测精度，被广泛应用于航空航天、船舶、军工等精密度极高的行业，例如机械加工工业的质量保证(平直度、平面度、垂直度、平行度等)、计量检定行业中角度测试标准、棱镜角度定位及监控、光学元件的测试及安装精度控制等，其应用范围广阔。自准直仪经历了目视式、光电指零式和数显式三个发展阶段。提高分辨力和示值稳定性是通用数显自准直仪的发展方向。高分辨力是高准确度的保障与前提，高稳定性又是高分辨力的保障与前提。跳字量是静态数显自准直仪的特点和难点。动态测量每次采样只有一个数值输出，反应不出示值的跳动，其难点是动态响应速度和动态准确度，但通用仪器要读出每个位置的稳定读数值，跳字大就只能估读，影响示值的准确度，也影响分辨力。数显式自准直仪的出现使自准直仪的性能有质的飞跃，数显式把仪器准确度由I"级提高至0.1"级，最小显示值由0.1"级提高至0.01"级。数显式自准直仪准确度高，使用方便，操作简单，能实现自动测量。目前国内外生产的光电自准直仪主要靠人眼读数，用于静态测试，响应频率不高，无法满足高速测量的需要。此外单轴自准直仪的测量精度较差，不能很好的实现二维角度的测量。且当目前的自准直仪一般多次经过分光棱镜的半透半反作用，最后能够投射到检测装置的光能量，损失很大，可以高达80%，这样大的光能量损失，对检测装置的感光灵敏度提出更高要求。另外目前的光电自准直仪的可调节性较差，急需一种更加灵活可靠的光电自准直仪。
技术实现思路
鉴于上述情况，本技术提供了一种可调偏振隔离双轴数字式光电自准直仪，带有偏振片以曾大光能利用率的功能，且相比于现有的光电自准仪具有调节更加灵活，性能更加可靠的特点。为了实现上述目标，本技术采取以下技术方案:一种可调偏振隔离双轴数字式光电自准直仪，包括第一光源、第二光源、第一分划板、第二分划板、第一光源汇集透镜、第二光源汇聚透镜、第一分光棱镜、第二分光棱镜、1/4波片、望远主镜、变焦透镜组、望远次镜和PSD探测器；其中，所述第一分划板和第二分划板均为“一字”型分化板，第一和第二分划板上的“一字”形刻线相互垂直摆放；当第一光源、第二光源开启后，所发出的光线分别照亮第一分划板和第二分化板，所述第一分划板和第二分化板上相互垂直的“一字”形刻线，分别投影到，第一光源汇聚透镜和第二光源汇聚透镜，所述第一光源透镜和第二光源汇聚透镜的汇聚作用后，分别投射到第一分光棱镜和第二分光棱镜中，经过第一分光棱镜和第二分光棱镜的反射作用，最后入射到望远主镜中，经过望远主镜的准直作用投射到目标反射面中，目标反射面将上述光线反射回来，依次透过所述第一分光棱镜、1/4波片和第二分光棱镜；后经过所述变焦透镜组、望远次镜，将上述光线汇聚后投射到所述PSD探测器中；本技术在现有偏振自准直仪的基础上增加变焦透镜组和望远次镜，可实现连续变焦的功能，与望远次镜的相互配合作用下，更好的实现了探测焦距的灵活调节，更好拓展了光电自准直仪的探测距离，并且性能也更加稳定。进一步的，所述变焦透镜组为可调透镜组。进一步的，所述可调透镜组包含第一透镜和第二透镜，所述第一透镜靠近第二分光棱镜一侧，所述第二透镜靠近望远次镜一端。进一步的，所述第二分光棱镜为偏振分光棱镜，经过偏振分光棱镜的P分量波被全部透射，而S分量波会被全部以45°角被反射。当第二光源开启后，所发出的光线照亮第二分划板，经过所述第二分划板的光经过第二光源汇集透镜汇聚后照射到偏振分光棱镜的反光面上，经过第偏振分光棱镜的反射作用后，第二光源信号中的S波分量被全部反射出去，透过1/4波片后，相位延迟90°，并透过第一分光棱镜后，进入望远主镜，然后投射到目标反射面上；目标反射面将上述光信号反射回来后，经过望远主镜的再次汇聚后，依次透过第一分光棱镜和1/4波片，经过1/4波片的再次相位延迟90°后，变成P波，上述P波全部透过偏振分光棱镜、变焦透镜组和望远次镜后，最终入射到所述PSD探测器中。这时由于1/4波片两次相位延迟，使得原来的S波变成了 P波，完全透过了偏振分光棱镜，使得光信号在经过分光棱镜后的能量损失减低到0，极大的提高的光源能量的利用率，这种光能量的利用率的提高在光信号需要多次经过分光棱镜面时显得尤为重要，因为理论上说自然光没经过一次分光棱镜面得光能量损失接近50%，假如经过η次分光棱镜，则剩余光能量为原来的l/2n。本技术中利用偏振分光棱镜和1/4波片使第二光源发出的光能量利用率提高一倍；同时由于在第二分光棱镜和望远次镜之间引入变焦透镜组，在测试范围内可以实现焦距的连续可调，这样扩展了测试的距离，能实现更远距离的测量，同时也增加了测试的灵活性。进一步的，所述第一光源和第二光源采用LED光源，相比于传统光源，LED具有，成本低、高效率，低能耗，高亮度，绿色环保，超长寿命等一系列显著优点，本一种可调偏振隔离双轴数字式光电自准直仪采用LED为光源，降低了生产成本，同时光源发光强度也得到保证，同时由于LED光源所发出光具有很高的偏振性，用LED光源的系统光能量损失可以降低到最小。具体的，当第一光源开启后，所发出的光线照亮第一分划板，经过所述第一分划板的光经过第一光源汇集透镜汇聚后照射到第一分光棱镜的反光面上，经过第一分光棱镜的反射作用后，进入望远主镜后，投射到目标反射面上；目标反射面将光反射后回来后经过望远主镜的再次汇聚后，依次透过第一分光棱镜、1/4波片和第二分光棱镜、变焦透镜组和望远次镜后，最终入射到所述PSD探测器中；由于所采用的光源具有很高的偏振性，在此第一光源可以选用椭圆偏振波，上述椭圆偏振波经过1/4波片的90°相位延迟后可以变成P波，而完全透过为偏正分光棱镜的第二分光棱镜。提高了管第一光源的光能量利用率。本技术采用双轴系统，其中第一分划板和第二分划板均为:“一字”形刻线，两分划板刻线相互垂直摆放，分别经过第一分光棱镜和第二分光棱镜的反射作用后投射到目标反射面中，如果反射面与自准直仪垂直，没有偏转角度时，理论上，光线经过准直仪各个光学面最终投射到PSD探测器中时应该成相互交叉的“十字”形，且与PSD所设置的中心位置重合，当目标反射面与自准直仪轴向程一定角度偏移时，两分划板上的“一字”形刻线就不能在PSD探测器的探测面上形成“十字”形投影。根据PSD探测器的探测面所接收到的分划板影像就能更好的判断目标反射面得偏移角度和方向。相比于单轴的自准直仪，一般所用的“十字”或其他形状的分划板，本技术采用双轴“一字”分划板，最后PSD探测器所探测到的“十字”投影光信号，是经过双轴的两套独立光源系统的光信号重叠而产生，这相当于在一个自准直仪上实现了两次检测的功能，提高了系统的分辨能力和反应能力。作为一种优选，所述第一分划板上的“一字”刻线位于自准直仪的中轴线的正上方，平行于自准直仪的轴线；所述第二分划板上的“一字”刻线，水平摆放于自准直仪的中轴线的正上方，垂直于自准直仪的轴线。作为一种优选，所述第二分划板上的“一字”刻线位于自准直仪的中轴线的正上方，平行于自准直仪的轴线；所述第一分划板上的“一字”刻线，水平摆放于自准直仪本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种可调偏振隔离双轴数字式光电自准直仪，其特征是，包括第一光源、第二光源、第一分划板、第二分划板、第一光源汇集透镜、第二光源汇聚透镜、第一分光棱镜、第二分光棱镜、1/4波片、望远主镜、可变焦透镜组、望远次镜和PSD探测器；所述第一分划板和第二分划板均为“一字”型分化板；第一和第二分划板上的“一字”形刻线相互垂直摆放；当第一光源开启后，所发出的光线照亮第一分划板，经过所述第一分划板的光经过第一光源汇集透镜汇聚后照射到第一分光棱镜的反光面上，经过第一分光棱镜的反射作用后，进入望远主镜后，投射到目标反射面上；目标反射面将光反射后回来后经过望远主镜的再次汇聚后，依次透过第一分光棱镜、1/4波片、第二分光棱镜、可变焦透镜组和望远次镜后，最终入射到所述PSD探测器中；当第二光源开启后，所发出的光线照亮第二分划板，经过所述第二分划板的光经过第二光源汇集透镜汇聚后照射到第二分光棱镜的反光面上，经过第二分光棱镜的反射作用后，透过1/4波片、第一分光棱镜，进入望远主镜后，投射到目标反射面上；目标反射面将光反射后回来后经过望远主镜的再次汇聚后，依次透过第一分光棱镜、1/4波片、第二分光棱镜、可变焦透镜组和望远次镜后，最终入射到所述PSD探测器中。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：姜世平，曹志明，张宜文，胡玲，
申请(专利权)人：四川云盾光电科技有限公司，
类型：新型
国别省市：四川;51