專利名稱：測量pbs偏振膜面偏向角度的裝置及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及光學(xué)技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種測量PBS偏振膜面偏向角度的裝置及方法。
背景技術(shù)：
PBS是偏振分光棱鏡的簡稱，PBS由兩個(gè)直角三角棱鏡組合構(gòu)成，其中在兩個(gè)直角三角棱鏡的膠合面上鍍有特定波長的偏振膜，以便能夠使入射光分為P光和S光分別進(jìn)行傳播。在通常情況下，膠合面和棱鏡底面之間成45°，如果膠合面與棱鏡底面之間的實(shí)際夾角有所偏差，則入射光相對于膠合面的入射角就不在偏振膜的布儒斯特角上，由此必然會(huì)大大降低通過晶體后P光和S光的比值，在通常情況下，當(dāng)摻雜有大量S光的P光通過PBS晶體后，晶體本身作用就降低了。此外，在激光器量化生產(chǎn)中，相應(yīng)的PBS的位置由機(jī)架件固定，如果PBS鍍膜面偏向角度超過公差，則會(huì)引起S光偏轉(zhuǎn)出激光器設(shè)計(jì)孔位的問題，如果傳播距離較長，必然會(huì)產(chǎn)生光偏出鏡架所能調(diào)節(jié)范圍的情況，由此將對工業(yè)化生產(chǎn)產(chǎn)生很大的不便，因此，準(zhǔn)確測量PBS偏振膜面和底面(或者水平面)之間的角度顯得尤為重要。目前還沒有測量成品PBS晶體內(nèi)部膠合面偏向角的方案。其最原始的測量方法是在兩個(gè)三角棱鏡沒有膠合之前，測量每個(gè)三角棱鏡的角度，這樣斜面和底面之間的夾角可以近似的認(rèn)為是晶體內(nèi)部膠合面的偏向角。但是，晶體在鍍膜膠合后，可能由于工藝等問題，膠合縫之間會(huì)引起誤差，使得偏向角度有所改變，由此測量得到的PBS偏振膜面與底面之間的偏向角度并不準(zhǔn)確。當(dāng)偏向角相差很大時(shí)，會(huì)造成偏振光偏振態(tài)不純的現(xiàn)象，大大影響激光器的出光質(zhì)量，同時(shí)，還會(huì)引起指向的偏差，大大降低工業(yè)化激光器生產(chǎn)中的生產(chǎn)效率。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的主要目的在于提供一種測量PBS偏振膜面偏向角度的裝置及方法，旨在提高PBS偏振膜面偏向角度的測量精度，進(jìn)一步提高工業(yè)化生成效率。為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明提出一種測量PBS偏振膜面偏向角度的裝置，包括帶有PBS托架的工裝支架，所述PBS托架用于放置PBS ；反射鏡，設(shè)置在工裝支架底部且位于PBS正下方；成像單元，與PBS對應(yīng)設(shè)置；顯像單元，與成像單元對應(yīng)設(shè)置；角度調(diào)節(jié)單元，設(shè)置在工裝支架上，包括分別對反射鏡及PBS托架進(jìn)行角度調(diào)節(jié)的第一二維俯仰調(diào)節(jié)架和第二二維俯仰調(diào)節(jié)架；動(dòng)力單元，包括設(shè)置在工裝支架上用于調(diào)節(jié)PBS托架高度的升降步進(jìn)電機(jī)以及與顯像單元連接用于調(diào)整顯像單元位置的成像步進(jìn)電機(jī)；
控制單元，用于連接和控制角度調(diào)節(jié)單元與動(dòng)力單元，當(dāng)入射光射向成像單元時(shí)， 入射光通過在成像單元、PBS以及反射鏡中不同的光傳播方向而在顯像單元上顯示出若干亮點(diǎn)，控制單元調(diào)整所述反射鏡對應(yīng)的第一二維俯仰調(diào)節(jié)架的二維角度使所述亮點(diǎn)中最亮的兩個(gè)亮點(diǎn)重合，得到PBS偏振膜面相對于入射面的偏向角。優(yōu)選地，所述成像單元包括第一分束鏡、第二分束鏡和凸透鏡，入射光的其中一部分依次通過第一分束鏡、第二分束鏡和凸透鏡并在顯像單元上形成最亮點(diǎn)。優(yōu)選地，所述顯像單元包括CXD相機(jī)。優(yōu)選地，所述反射鏡采用銀鏡，所述第一二維俯仰調(diào)節(jié)架位于所述銀鏡下方。優(yōu)選地，所述裝置還包括分析單元，所述分析單元用于分析亮點(diǎn)重合狀態(tài)。優(yōu)選地，所述PBS托架上位于所述PBS正下方設(shè)有通光孔。優(yōu)選地，所述第一分束鏡為1 1分束鏡；所述第二分束鏡為1 9分束鏡。優(yōu)選地，所述凸透鏡焦距f = 150mm ；所述銀鏡的表面形變小于1/6 λ。
優(yōu)選地，所述CXD相機(jī)前放置有衰減片。優(yōu)選地，所述反射鏡和PBS托架采用電子水平儀反饋其水平狀態(tài)，并由控制單元依靠反饋信號控制第一二維俯仰調(diào)節(jié)架和第二二維俯仰調(diào)節(jié)架分別對所述反射鏡和PBS 托架進(jìn)行調(diào)整。本發(fā)明還提出一種測量PBS偏振膜面偏向角度的方法，包括以下步驟啟動(dòng)控制單元，由控制單元控制升降步進(jìn)電機(jī)將PBS托架調(diào)節(jié)至預(yù)定高度；根據(jù)電子水平儀反饋的信號由控制單元控制第一二維俯仰調(diào)節(jié)架以及第二二維俯仰調(diào)節(jié)架分別使反射鏡和PBS托架保持水平；將入射光照射于成像單元的第一分束鏡，所述入射光通過在第一分束鏡、第二分束鏡、凸透鏡、PBS以及反射鏡中不同的光傳播方向而在CCD相機(jī)上成像多個(gè)亮點(diǎn)，所述各亮點(diǎn)顯示在分析單元上；分析單元計(jì)算各亮點(diǎn)的灰度值，選取灰度值最大和次大的兩個(gè)亮點(diǎn)；以灰度值最大的亮點(diǎn)為參考點(diǎn)，由控制單元控制反射鏡所對應(yīng)的第一二維俯仰調(diào)節(jié)架的二維角度，使灰度值最大和次大的兩個(gè)亮點(diǎn)重合，所述第一二維俯仰調(diào)節(jié)架在X，Y 方向上的相對偏移角即為PBS偏振膜面相對于入射面的偏向角。優(yōu)選地，所述入射光照射于成像機(jī)構(gòu)的第一分束鏡時(shí)，入射光的一部分依序經(jīng)過第一分束鏡、第二分束鏡以及凸透鏡并在C⑶相機(jī)上成像一個(gè)亮點(diǎn)，這時(shí)調(diào)節(jié)凸透鏡與CXD 相機(jī)的距離，使該亮點(diǎn)成像最小。本發(fā)明提出的一種測量PBS偏振膜面偏向角度的裝置及方法，通過承載于計(jì)算機(jī)程序的控制單元控制升降步進(jìn)電機(jī)、成像步進(jìn)電機(jī)以及第一、第二二維俯仰調(diào)節(jié)架對CCD 相機(jī)、反射鏡、待測PBS等進(jìn)行調(diào)整，并結(jié)合控制單元所屬計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中的分析單元對亮點(diǎn)重合狀態(tài)進(jìn)行分析，自動(dòng)實(shí)現(xiàn)對入射光在CCD相機(jī)上成像的多個(gè)亮點(diǎn)中最亮與次亮的兩個(gè)亮點(diǎn)進(jìn)行比較與位置調(diào)整。本發(fā)明在測量時(shí)將所有的加工誤差考慮進(jìn)去，從整體上方便快捷、準(zhǔn)確的測量得到PBS偏振膜面的偏向角度，提高了 PBS偏振膜面偏向角度的測量精度； 而且本發(fā)明能夠檢測出已經(jīng)成品的PBS鍍膜面相對于其入射面的偏向角度，能夠在激光器生產(chǎn)中提出其量化指標(biāo)，對于公差范圍以外的晶體不予以使用，這樣能夠極大地提高激光器量化生產(chǎn)的效率。同時(shí)為PBS廠家提供了一種新的出廠檢測方法和途徑，為工業(yè)化生產(chǎn)中每個(gè)PBS的安裝提供相應(yīng)的參考信息，有利于PBS生產(chǎn)過程的管理和控制。另外，本發(fā)明裝置也可以測量那些不易拆卸的內(nèi)部具有反射面的透明物體的相對角度。


圖1是本發(fā)明測量PBS偏振膜面偏向角度的裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是本發(fā)明測量PBS偏振膜面偏向角度的裝置的結(jié)構(gòu)框圖；圖3是本發(fā)明測量PBS偏振膜面偏向角度的方法的流程示意圖。為了使本發(fā)明的技術(shù)方案更加清楚、明了，下面將結(jié)合附圖作進(jìn)一步詳述。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明實(shí)施例解決方案主要是基于光路可逆性原理所實(shí)現(xiàn)。如圖1及圖2所示， 本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例提出一種測量PBS偏振膜面偏向角度的裝置，包括帶有PBS托架5的L 型工裝支架6，PBS托架5用于放置PBS 4、設(shè)置在工裝支架6底部且位于PBS 4正下方的反射鏡8、與PBS 4處于同一光路的成像單元101、對應(yīng)成像單元101設(shè)置的顯像單元106、設(shè)置在工裝支架6上的角度調(diào)節(jié)單元103、動(dòng)力單元102、用于控制角度調(diào)節(jié)單元103與動(dòng)力單元102的控制單元104，以及與控制單元104同屬一個(gè)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)用于分析顯像單元106 的顯像結(jié)果的分析單元105。其中角度調(diào)節(jié)單元103，設(shè)置在工裝支架6上，包括分別對反射鏡8及PBS托架5進(jìn)行角度調(diào)節(jié)的第一二維俯仰調(diào)節(jié)架7和第二二維俯仰調(diào)節(jié)架11 ；動(dòng)力單元102，包括設(shè)置在PBS托架5下方用于調(diào)節(jié)PBS托架5高度的升降步進(jìn)電機(jī)10以及連接顯像單元106并可驅(qū)動(dòng)顯像單元106的成像步進(jìn)電機(jī)(圖中未示出)。當(dāng)入射光射向成像單元101時(shí)，入射光通過在成像單元101、PBS 4以及反射鏡8 中不同的光傳播方向而在顯像單元106上顯示出若干亮點(diǎn)，控制單元104調(diào)整第一二維俯仰調(diào)節(jié)架7的二維角度，并結(jié)合分析單元105使上述各亮點(diǎn)中最亮的兩個(gè)亮點(diǎn)重合，得到 PBS 4的偏振膜面相對于水平面的偏向角；該P(yáng)BS 4的偏振膜面相對于水平面的偏向角即為第一二維俯仰調(diào)節(jié)架7在X，Y方向上的相對偏移角度。具體地，在本實(shí)施例中，成像單元101包括第一分束鏡1、與第一分束鏡1處于同一光路的第二分束鏡9和凸透鏡3，入射光的其中一部分依次通過第一分束鏡1、第二分束鏡 9和凸透鏡3并在顯像單元106上形成最亮點(diǎn)。本實(shí)施例中，顯像單元106包括CXD相機(jī)2，CXD相機(jī)2由計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中控制單元 104控制，并采用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中分析單元105來分析上述各亮點(diǎn)的位置。CXD相機(jī)2放置于凸透鏡3的焦點(diǎn)上；凸透鏡3位于第二分束鏡9與CXD相機(jī)2之間，入射光的其中一部分依次通過第一分束鏡1、第二分束鏡9和凸透鏡3并在顯像單元106上形成最亮點(diǎn)；另一部分入射光線經(jīng)過第一分束鏡1、第二分束鏡9透射至PBS 4的偏振膜面上，經(jīng)PBS 4的偏振膜面的光垂直反射進(jìn)入反射鏡8，根據(jù)光路的可逆性，進(jìn)入反射鏡8的光線經(jīng)過反射鏡8的反射，通過PBS 4以及第二分束鏡9等照射到第一分束鏡1上，在第一分束鏡1上部分光反射，部分光透射，其中反射回來的光，傳播到第二分束鏡9上然后會(huì)反射進(jìn)CCD相機(jī)2上，此時(shí)在CCD相機(jī)2上會(huì)形成多個(gè)亮點(diǎn)，通過計(jì)算各個(gè)亮點(diǎn)的灰度值，選取灰度值最大和次大的兩個(gè)亮點(diǎn)，以最大的亮點(diǎn)為參考點(diǎn)，通過控制單元104調(diào)整第一二維俯仰調(diào)節(jié)架7的二維角度，使最大和次大的兩個(gè)亮點(diǎn)重合；第一二維俯仰調(diào)節(jié)架7在X，Y方向上的相對偏移角即為 PBS偏振膜面相對于入射面的偏向角。在本實(shí)施例中，第二分束鏡9為1 9分束鏡，即為10%反射，90%透射的分束鏡， 并按相應(yīng)工作角度放置；第一分束鏡1為1 1分束鏡或者50%反射的鏡片；凸透鏡3可以采用焦距f= 150mm的透鏡；C⑶相機(jī)2為陣列(XD，其中像素間距越小越好，在設(shè)計(jì)時(shí)可以采用分辨率為IOMX IOM，像素間距為13um的(XD。CXD相機(jī)2可以通過成像步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)，該成像步進(jìn)電機(jī)精度可以為0. Imm,同時(shí)CCD配有相應(yīng)軟件連接到計(jì)算機(jī)，CCD相機(jī)2 采集到的數(shù)據(jù)可以通過計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中的控制單元104控制顯示在計(jì)算機(jī)中，便于分析采集到的圖像。在計(jì)算機(jī)上可以顯示CCD相機(jī)2象元采集到的灰度值。在實(shí)際測量時(shí)，由于使用的是連續(xù)激光，所以CCD相機(jī)2的采集頻率可以設(shè)為IOHz，CCD相機(jī)2的數(shù)據(jù)采集可以設(shè)定為內(nèi)觸模式。其中為了防止CCD相機(jī)2被打壞，在使用CCD相機(jī)2的時(shí)候，其前面需放置衰減片(圖中未示出)。具體地，反射鏡8和PBS托架5采用電子水平儀(圖中未示出)反饋其水平狀態(tài)， 并由控制單元104依靠反饋信號控制第一二維俯仰調(diào)節(jié)架7和第二二維俯仰調(diào)節(jié)架11分別對反射鏡8和PBS托架5進(jìn)行調(diào)整，雖然圖2顯示的是調(diào)整待測PBS 4，但實(shí)際中待測PBS 4通過PBS托架5水平。本實(shí)施例中反射鏡8可采用銀鏡，第一二維俯仰調(diào)節(jié)架7位于反射鏡8下方；反射鏡8下方設(shè)置有由控制單元104控制和用于調(diào)節(jié)反射鏡8水平位置的電子水平儀。反射鏡8的表面形變小于1/6 λ。在本實(shí)施例中，PBS托架5上位于PBS 4正下方設(shè)有通光孔51，PBS 4通過PBS托架5 (PBS托架5是由升降步進(jìn)電機(jī)10來調(diào)節(jié)高度)可相對工裝支架6上下滑動(dòng)進(jìn)行高度調(diào)節(jié)。PBS托架5上放置電子水平儀，并通過控制單元104控制第二二維俯仰調(diào)節(jié)架11來調(diào)節(jié)PBS托架5的水平位置。上述通光孔51的大小可以根據(jù)PBS 4的大小來改變，比如可以設(shè)計(jì)為7. 5mmX 7. 5mm。所述電子水平儀在使用后可以去掉，也可以不用去掉，電子水平儀本身可以固化到反射鏡8和PBS托架5上。理論上，工裝支架6與PBS托架5之間的距離越遠(yuǎn)測量結(jié)果越精確，本實(shí)施例中， 通過控制單元104驅(qū)動(dòng)升降步進(jìn)電機(jī)10來調(diào)節(jié)PBS托架5的高度，在實(shí)際設(shè)計(jì)時(shí)，工裝支架6與PBS托架5之間的距離可以為150mm。由程序控制，當(dāng)啟動(dòng)控制單元104時(shí)，控制單元104控制升降步進(jìn)電機(jī)10將PBS 托架5調(diào)節(jié)至預(yù)定高度，并可根據(jù)相應(yīng)的電子水平儀反饋的信號分別調(diào)整第一二維俯仰調(diào)節(jié)架7以及第二二維俯仰調(diào)節(jié)架11的二維角度，使PBS托架5與反射鏡8保持水平。通常PBS 4具有各種尺寸，下面以30mmX 30mmX 30mm的PBS為例對本發(fā)明技術(shù)方案進(jìn)行詳細(xì)說明。在測量時(shí)，為了更真實(shí)的模擬實(shí)際應(yīng)用情景，使用PBS 4本身的工作波長 (1064nm或者1053歷)，具體以波長為1053nm為例說明PBS偏振膜面偏向角的測量原理首先，調(diào)節(jié)激光器出射的1053nm光使其嚴(yán)格的平行于光學(xué)平臺。其中出射光線的中心高可以根據(jù)不同的PBS 4來進(jìn)行調(diào)節(jié)，在本實(shí)例中，PBS 4為30mmX 30mmX 30mm，可以采用中心高為215mm。在測量時(shí)，使用水平偏振方光進(jìn)行測量。其中，本發(fā)明測量PBS 4偏振膜面偏向角的裝置通過計(jì)算機(jī)程序自動(dòng)控制，可以在裝有相應(yīng)程序軟件的計(jì)算機(jī)的操作界面中輸入相應(yīng)的高度值，通過控制單元104驅(qū)動(dòng)升降步進(jìn)電機(jī)10調(diào)整PBS 4托架5的高度來調(diào)整PBS 4的高度。同時(shí)根據(jù)PBS托架5和反射鏡8上的電子水平儀分別反饋信號，通過控制單元104驅(qū)動(dòng)各自的二維俯仰調(diào)節(jié)架使PBS托架5和反射鏡8保持水平。之后，1053nm的入射光通過第一分束鏡1后，一部分被反射回去，其余部分透射。 透射部分的光通過第二分束鏡9后，小部分反射到凸透鏡3上，大部分透射過第二分束鏡9。 將CXD相機(jī)2放置到凸透鏡3的焦點(diǎn)上，適當(dāng)?shù)恼{(diào)節(jié)CXD相機(jī)2和凸透鏡3的相對位置，使其成像最小。通過第二分束鏡9后的線偏振光入射到PBS 4上面，由于入射光的偏振方向相對于偏振膜為S光方向，所以大部分光均垂直向下傳播。向下傳播的光照射到銀鏡8上，然后會(huì)反射回來，根據(jù)光路的可逆性，反射回來的光通過PBS 4，第二分束鏡9等照射到第一分束鏡1上。在第一分束鏡1上部分光反射，部分光透射，其中反射回來的光，傳播到第二分束鏡9上，然后會(huì)反射進(jìn)CXD相機(jī)2上，這時(shí)在CXD相機(jī)2上面會(huì)形成兩個(gè)主要的亮點(diǎn)。具體地，在所述計(jì)算機(jī)的操作界面中可能會(huì)出現(xiàn)多個(gè)亮點(diǎn)，因此需要通過分析單元105分別計(jì)算各自的灰度值，然后選擇出灰度值最大的兩個(gè)亮點(diǎn)。其中，以灰度值最大的亮點(diǎn)為參考點(diǎn)，然后通過控制單元104驅(qū)動(dòng)第一二維俯仰調(diào)節(jié)架7，讓次亮點(diǎn)向該參考點(diǎn)靠近，最終使兩個(gè)亮點(diǎn)重合。重合的條件為兩個(gè)灰度值的最值間距小于2個(gè)像素間距即可(或不動(dòng)的灰度最大值增加)。觀察與CCD相機(jī)2連接的計(jì)算機(jī)，當(dāng)最亮的兩個(gè)亮點(diǎn)重合時(shí)，在顯示屏上將顯示出第一二維俯仰調(diào)節(jié)架7在X，Y方向的相對偏移角，該偏向角即為PBS 4偏振膜面相對于水平面的偏向角。本實(shí)施例利用光路可逆性原理，配合使用高精度陣列CXD相機(jī)2，通過承載于計(jì)算機(jī)程序的控制單元104控制升降步進(jìn)電機(jī)10、成像步進(jìn)電機(jī)以及第一、第二二維俯仰調(diào)節(jié)架7、11對CXD相機(jī)2、PBS托架5、反射鏡8、PBS 4等進(jìn)行調(diào)整，將PBS 4考慮成一個(gè)黑盒子，不管其中間過程，而使用實(shí)際光線測量其偏向，并利用控制單元104所屬計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中的分析單元105對亮點(diǎn)重合狀態(tài)進(jìn)行分析，得到的測量結(jié)果將所有的加工誤差考慮進(jìn)去， 即為PBS偏振膜面實(shí)際偏向角度的結(jié)果。通過本發(fā)明能夠檢測出已經(jīng)成品PBS鍍膜面相對于入射面的偏向角度，能夠在激光器生產(chǎn)中提出其量化指標(biāo)，對于公差范圍以外的晶體不予以使用，這樣能夠極大地提高激光器量化生產(chǎn)的效率。同時(shí)為PBS廠家提供了一種新的出廠檢測方法和途徑，有利于PBS生產(chǎn)過程的管理和控制。同時(shí)，本發(fā)明裝置也可以測量那些不易拆卸的、內(nèi)部具有反射面的透明物體的相對角度。如圖3所示，本發(fā)明實(shí)施例提出一種采用上述裝置測量PBS偏振膜面偏向角度的方法，包括步驟S201，啟動(dòng)控制單元，由控制單元控制升降步進(jìn)電機(jī)將PBS托架調(diào)節(jié)至預(yù)定
高度；步驟S202，根據(jù)電子水平儀反饋的信號由控制單元控制第一二維俯仰調(diào)節(jié)架以及第二二維俯仰調(diào)節(jié)架分別使反射鏡和PBS托架保持水平；步驟S203，將入射光照射于成像單元的第一分束鏡，入射光通過在第一分束鏡、第二分束鏡、凸透鏡、PBS以及反射鏡內(nèi)形成的不同的光傳播方向而在CCD相機(jī)上成像多個(gè)亮點(diǎn)，上述各亮點(diǎn)均顯示在分析單元上；步驟S204，分析單元計(jì)算各亮點(diǎn)的灰度值，選取灰度值最大和次大的兩個(gè)亮點(diǎn)；步驟S205，以灰度值最大的亮點(diǎn)為參考點(diǎn)，由控制單元控制反射鏡所對應(yīng)的第一二維俯仰調(diào)節(jié)架的二維角度，使灰度值最大和次大的兩個(gè)亮點(diǎn)重合；第一二維俯仰調(diào)節(jié)架在X，Y方向上的相對偏移角即為PBS偏振膜面相對于水平面的偏向角。本發(fā)明實(shí)施例測量PBS偏振膜面偏向角度的裝置及方法，通過承載于計(jì)算機(jī)程序的控制單元控制升降步進(jìn)電機(jī)、成像步進(jìn)電機(jī)以及第一、第二二維俯仰調(diào)節(jié)架對CCD陣列、 PBS托架、反射鏡、PBS等進(jìn)行調(diào)整，并結(jié)合控制單元所屬計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中的分析單元對亮點(diǎn)重合狀態(tài)進(jìn)行分析，在測量時(shí)將所有的加工誤差考慮進(jìn)去，從整體上方便快捷、準(zhǔn)確的測量得到PBS偏振膜面的偏向角度，提高了 PBS偏振膜面偏向角度的測量精度；而且本發(fā)明能夠檢測出已經(jīng)成品的PBS鍍膜面相對于其入射面的偏向角度，能夠在激光器生產(chǎn)中提出其量化指標(biāo)，對于公差范圍以外的晶體不予以使用，這樣能夠極大地提高激光器量化生產(chǎn)的效率。同時(shí)為PBS廠家提供了一種新的出廠檢測方法和途徑，為工業(yè)化生產(chǎn)中每個(gè)PBS的安裝提供相應(yīng)的參考信息，有利于PBS生產(chǎn)過程的管理和控制。另外，本發(fā)明裝置也可以測量那些不易拆卸的內(nèi)部具有反射面的透明物體的相對角度。以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，并非因此限制本發(fā)明的專利范圍，凡是利用本發(fā)明說明書及附圖內(nèi)容所作的等效結(jié)構(gòu)或流程變換，或直接或間接運(yùn)用在其它相關(guān)的技術(shù)領(lǐng)域，均同理包括在本發(fā)明的專利保護(hù)范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種測量PBS偏振膜面偏向角度的裝置，其特征在于，包括 帶有PBS托架的工裝支架，所述PBS托架用于放置PBS ；反射鏡，設(shè)置在工裝支架底部且位于PBS正下方； 成像單元，與PBS對應(yīng)設(shè)置； 顯像單元，與成像單元對應(yīng)設(shè)置；角度調(diào)節(jié)單元，設(shè)置在工裝支架上，包括分別對反射鏡及PBS托架進(jìn)行角度調(diào)節(jié)的第一二維俯仰調(diào)節(jié)架和第二二維俯仰調(diào)節(jié)架；動(dòng)力單元，包括設(shè)置在工裝支架上用于調(diào)節(jié)PBS托架高度的升降步進(jìn)電機(jī)以及與顯像單元連接用于調(diào)整顯像單元位置的成像步進(jìn)電機(jī)；控制單元，用于連接和控制角度調(diào)節(jié)單元與動(dòng)力單元，當(dāng)入射光射向成像單元時(shí)，入射光通過在成像單元、PBS以及反射鏡中不同的光傳播方向而在顯像單元上顯示出若干亮點(diǎn)， 控制單元調(diào)整所述反射鏡對應(yīng)的第一二維俯仰調(diào)節(jié)架的二維角度使所述亮點(diǎn)中最亮的兩個(gè)亮點(diǎn)重合，得到PBS偏振膜面相對于入射面的偏向角。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述成像單元包括第一分束鏡、第二分束鏡和凸透鏡，入射光的其中一部分依次通過第一分束鏡、第二分束鏡和凸透鏡并在顯像單元上形成最亮點(diǎn)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的裝置，其特征在于，所述顯像單元包括CCD相機(jī)。
4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的裝置，其特征在于，所述反射鏡采用銀鏡，所述第一二維俯仰調(diào)節(jié)架位于所述銀鏡下方。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述裝置還包括分析單元，所述分析單元用于分析亮點(diǎn)重合狀態(tài)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述PBS托架上位于所述PBS正下方設(shè)有通光孔。
7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的裝置，其特征在于，所述第一分束鏡為1 1分束鏡；所述第二分束鏡為1 9分束鏡。
8.根據(jù)權(quán)利要求4所述的裝置，其特征在于，所述凸透鏡焦距f=150mm;所述銀鏡的表面形變小于1/6 λ。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的裝置，其特征在于，所述CCD相機(jī)前放置有衰減片。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述反射鏡和PBS托架采用電子水平儀反饋其水平狀態(tài)，并由控制單元依靠反饋信號控制第一二維俯仰調(diào)節(jié)架和第二二維俯仰調(diào)節(jié)架分別對所述反射鏡和PBS托架進(jìn)行調(diào)整。
11.一種測量PBS偏振膜面偏向角度的方法，其特征在于，包括以下步驟 啟動(dòng)控制單元，由控制單元控制升降步進(jìn)電機(jī)將PBS托架調(diào)節(jié)至預(yù)定高度；根據(jù)電子水平儀反饋的信號由控制單元控制第一二維俯仰調(diào)節(jié)架以及第二二維俯仰調(diào)節(jié)架分別使反射鏡和PBS托架保持水平；將入射光照射于成像單元的第一分束鏡，所述入射光通過在第一分束鏡、第二分束鏡、 凸透鏡、PBS以及反射鏡中不同的光傳播方向而在CCD相機(jī)上成像多個(gè)亮點(diǎn)，所述各亮點(diǎn)顯示在分析單元上；分析單元計(jì)算各亮點(diǎn)的灰度值，選取灰度值最大和次大的兩個(gè)亮點(diǎn)；以灰度值最大的亮點(diǎn)為參考點(diǎn)，由控制單元控制反射鏡所對應(yīng)的第一二維俯仰調(diào)節(jié)架的二維角度，使灰度值最大和次大的兩個(gè)亮點(diǎn)重合，所述第一二維俯仰調(diào)節(jié)架在X，Y方向上的相對偏移角即為PBS偏振膜面相對于入射面的偏向角。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其特征在于，所述入射光照射于成像機(jī)構(gòu)的第一分束鏡時(shí)，入射光的一部分依序經(jīng)過第一分束鏡、第二分束鏡以及凸透鏡并在C⑶相機(jī)上成像一個(gè)亮點(diǎn)，這時(shí)調(diào)節(jié)凸透鏡與CXD相機(jī)的距離，使該亮點(diǎn)成像最小。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種測量PBS偏振膜面偏向角度的裝置及方法，其中裝置包括帶有PBS托架的工裝支架、反射鏡、成像單元、顯像單元、角度調(diào)節(jié)單元、動(dòng)力單元，以及用于控制角度調(diào)節(jié)單元與動(dòng)力單元的控制單元。本發(fā)明通過承載于計(jì)算機(jī)程序的控制單元控制動(dòng)力單元以及角度調(diào)節(jié)單元對顯像單元、反射鏡、待測PBS等進(jìn)行調(diào)整，并結(jié)合承載于計(jì)算機(jī)程序的分析單元對顯像單元的結(jié)果進(jìn)行分析，自動(dòng)實(shí)現(xiàn)對入射光通過反射鏡、待測PBS、成像單元在顯像單元上成像的結(jié)果進(jìn)行比較與位置調(diào)整。本發(fā)明在測量時(shí)將所有的加工誤差考慮進(jìn)去，從整體上方便、快捷、準(zhǔn)確的測量得到PBS偏振膜面的偏向角度，極大提高工業(yè)化生產(chǎn)效率。
文檔編號G01B11/26GK102538711SQ201110063958
公開日2012年7月4日 申請日期2011年3月17日 優(yōu)先權(quán)日2011年3月17日
發(fā)明者朱光, 樊仲維 申請人:北京國科世紀(jì)激光技術(shù)有限公司