一種偏振垂直檢測(cè)數(shù)字式光電自準(zhǔn)直儀的制作方法
【專(zhuān)利摘要】本實(shí)用新型涉及光學(xué)測(cè)量領(lǐng)域，尤其涉及一種準(zhǔn)直儀，具體指一種偏振垂直檢測(cè)數(shù)字式光電自準(zhǔn)直儀，包括光源、分劃板、可調(diào)匯聚透鏡組、偏振分光棱鏡、望遠(yuǎn)主鏡、次鏡和PSD探測(cè)器，本實(shí)用新型采用PSD探測(cè)器，所探測(cè)的光信號(hào)的位置量信息為模擬量輸出，系統(tǒng)響應(yīng)快，分辨率高；本偏振垂直檢測(cè)數(shù)字式光電自準(zhǔn)直儀采用了匯聚透鏡組縮短了準(zhǔn)直儀的長(zhǎng)度；采用偏分光棱鏡和偏振片，減少了系統(tǒng)損失率，提高了檢測(cè)端的光能量強(qiáng)度。本實(shí)用新型具有成本低，結(jié)構(gòu)緊湊，探測(cè)距離遠(yuǎn)，探測(cè)精度高等優(yōu)勢(shì)，可廣泛應(yīng)用于日常生活、工業(yè)生產(chǎn)、航空航天、船舶和軍工領(lǐng)域的準(zhǔn)直測(cè)量中。
【專(zhuān)利說(shuō)明】一種偏振垂直檢測(cè)數(shù)字式光電自準(zhǔn)直儀

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]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)】
[0002]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。
[0003]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。
[0004]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。
[0005]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I"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。
[0006]目前國(guó)內(nèi)外生產(chǎn)的光電自準(zhǔn)直儀的光源和被測(cè)反射面大多都是垂直的，這種垂直的結(jié)構(gòu)，增加了制作的難度和制作成本，此外當(dāng)目前的自準(zhǔn)直儀一般多次經(jīng)過(guò)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；此外自準(zhǔn)直儀的縱向高度過(guò)高，也不利于產(chǎn)品的安裝和攜帶。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0007]鑒于上述情況，本實(shí)用新型提供了一種偏振垂直檢測(cè)數(shù)字式光電自準(zhǔn)直儀，光源與目標(biāo)反射面在同一檢測(cè)面，結(jié)構(gòu)更加簡(jiǎn)單，同時(shí)還添加了偏振器件，減少了光學(xué)棱鏡的反射率.提高了光能量的利用率。
[0008]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:一種偏振垂直檢測(cè)數(shù)字式光電自準(zhǔn)直儀，包括光源、分劃板、可調(diào)匯聚透鏡組、偏振分光棱鏡、1/4波片、望遠(yuǎn)主鏡、次鏡和PSD探測(cè)器；其中，光源開(kāi)啟后，所發(fā)出的光線(xiàn)照亮分劃板，經(jīng)分化板后，光線(xiàn)投射到光源可調(diào)匯聚透鏡組，經(jīng)過(guò)匯聚透鏡組的匯聚作用后，照射到偏振分光棱鏡上，光信號(hào)中的P分量完全透射，透射后的P分量入射到1/4波片中，經(jīng)過(guò)1/4波片后，上述P分量在相位上旋轉(zhuǎn)90°，經(jīng)過(guò)旋轉(zhuǎn)后的上述光信號(hào)，經(jīng)過(guò)望遠(yuǎn)主鏡的準(zhǔn)直作用后，投射到目標(biāo)反射面上，經(jīng)過(guò)目標(biāo)反射面的反射后再次經(jīng)過(guò)望遠(yuǎn)主鏡的匯聚作用，入射到1/4波片上，經(jīng)過(guò)1/4波片后的上述光信號(hào)在相位上再次延遲90 °，這樣經(jīng)過(guò)1/4波片的兩次反射作用后，原來(lái)的P波相位旋轉(zhuǎn)了 180°，變成了 S波，這樣的S波在偏振分光棱鏡的反光面上完全反射，反射后的P波分量，經(jīng)過(guò)次鏡的匯聚后投射到PSD探測(cè)器中；降低了光信號(hào)的反射率，提高了光信號(hào)的利用率，這樣的利用偏振片提高光能量利用率的方法在所用光源的偏振率高時(shí)有更大的效果。
[0009]本偏振垂直檢測(cè)數(shù)字式光電自準(zhǔn)直儀，在光源端采用可調(diào)匯聚透鏡組，所述可調(diào)匯聚透鏡組包括第一匯聚透鏡和第二匯聚透鏡，所述第一匯聚透鏡靠近分劃板一端，所述第二匯聚透鏡靠近所述偏振分光棱鏡端，光源所發(fā)出的光照亮分劃板上的圖案后，上述圖案投射到第一匯聚透鏡，經(jīng)過(guò)第一和第二匯聚透鏡的兩次匯聚后投射到偏振分光棱鏡的分光面上，這樣做的好處是，在光源為發(fā)散光時(shí)，兩次的匯聚作用可以在較短的距離內(nèi)將圖案匯聚到較小范圍內(nèi)，更好的集中光信號(hào)，便于其后的觀(guān)測(cè)或檢測(cè)，縮短了光源所發(fā)出的光信號(hào)到偏振分光棱鏡之間的傳輸距離，直接好處是使得自準(zhǔn)儀長(zhǎng)度減小，結(jié)構(gòu)更加緊湊，更加便于安裝的攜帶。
[0010]本偏振垂直檢測(cè)數(shù)字式光電自準(zhǔn)直儀采用PSD探測(cè)器，所探測(cè)的光信號(hào)的位置量信息為模擬量輸出，系統(tǒng)響應(yīng)快，分辨率高，成本低，因此具有廣泛應(yīng)用的價(jià)值。同時(shí)可對(duì)目標(biāo)信號(hào)進(jìn)行調(diào)制，因而可以顯著提高系統(tǒng)的抗干擾能力，可以用來(lái)實(shí)現(xiàn)高速、高精度、抗干擾能力強(qiáng)的位置檢測(cè)系統(tǒng)，相比于CCD探測(cè)器，本實(shí)用新型采用PSD探測(cè)器的探測(cè)靈敏度更高，高實(shí)現(xiàn)高更精度的測(cè)量。同時(shí)價(jià)格也更加便宜。
[0011]進(jìn)一步的，所述光源采用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)，本一種偏振垂直檢測(cè)數(shù)字式光電自準(zhǔn)直儀采用LED為光源，降低了生產(chǎn)成本，同時(shí)光源發(fā)光強(qiáng)度也得到保證，同時(shí)由于LED光源所發(fā)出光具有很高的偏振性，用LED光源的系統(tǒng)光能量損失可以降低到最小。
[0012]進(jìn)一步的，所述望遠(yuǎn)主鏡為膠合透鏡組，相比于普通透鏡，膠合透鏡組具有更好的聚光效果。
[0013]作為一種優(yōu)選，所述分劃板為“十字”分劃板。
[0014]作為一種優(yōu)選，所述分劃板為“工字”分劃板。
[0015]本實(shí)用新型具有以下有益效果:本偏振垂直檢測(cè)數(shù)字式光電自準(zhǔn)直儀采用PSD探測(cè)器，所探測(cè)的光信號(hào)的位置量信息為模擬量輸出，系統(tǒng)響應(yīng)快，分辨率高；采用偏分光棱鏡和偏振片，減少了系統(tǒng)損失率，提高了檢測(cè)端的光能量強(qiáng)度，此外本偏振垂直檢測(cè)數(shù)字式光電自準(zhǔn)直儀還采用了匯聚透鏡組縮短了自準(zhǔn)直儀的長(zhǎng)度，總之本偏振垂直檢測(cè)數(shù)字式光電自準(zhǔn)直儀具有成本低，結(jié)構(gòu)緊湊，探測(cè)距離遠(yuǎn)，探測(cè)精度高等優(yōu)勢(shì)，可廣泛應(yīng)用于日常生活、工業(yè)生產(chǎn)、航空航天、船舶和軍工領(lǐng)域的準(zhǔn)直測(cè)量中。

【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0016]圖1為本偏振垂直檢測(cè)數(shù)字式光電自準(zhǔn)直儀的原理結(jié)構(gòu)圖。
[0017]圖2為本偏振垂直檢測(cè)數(shù)字式光電自準(zhǔn)直儀的光路原理示意圖。

【具體實(shí)施方式】
[0018]下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例詳細(xì)說(shuō)明本實(shí)用新型。
[0019]本實(shí)用新型采取以下技術(shù)方案:一種偏振垂直檢測(cè)數(shù)字式光電自準(zhǔn)直儀，如圖1所示，包括光源1、分劃板2、可調(diào)匯聚透鏡組3、偏振分光棱鏡4、1/4波片5、望遠(yuǎn)主鏡6、目標(biāo)反射面7、次鏡8和PSD探測(cè)器9 ;其中，光源I開(kāi)啟后，所發(fā)出的光線(xiàn)照亮分劃板2，經(jīng)分化板2后，光線(xiàn)投射到光源可調(diào)匯聚透鏡組3，經(jīng)過(guò)可調(diào)匯聚透鏡組3的匯聚作用后，照射到偏振分光棱鏡4上,光信號(hào)中的P分量在分光棱鏡4中完全透射,透射后的P分量入射到1/4波片5中，經(jīng)過(guò)1/4波片5后，上述P分量在相位上旋轉(zhuǎn)90°，經(jīng)過(guò)旋轉(zhuǎn)后的上述光信號(hào)，經(jīng)過(guò)望遠(yuǎn)主鏡6的匯聚作用后，投射到目標(biāo)反射面7上，經(jīng)過(guò)目標(biāo)反射面7的反射后再次經(jīng)過(guò)望遠(yuǎn)主鏡6的準(zhǔn)直作用，入射到1/4波片5上，經(jīng)過(guò)1/4波片5后的上述光信號(hào)在相位上再次延遲90°，這樣經(jīng)過(guò)1/4波片5的兩次反射作用后，原來(lái)的P波相位旋轉(zhuǎn)了180° ,變成了 S波,這樣的S波在偏振分光棱鏡4的反光面上完全反射,反射后的P波分量，經(jīng)過(guò)次鏡8的匯聚后投射到PSD探測(cè)器9中；降低了光信號(hào)的反射率，提高了光信號(hào)的利用率，這樣的利用偏振片提高光能量利用率的方法在所用光源的偏振率高時(shí)有更大的效果
[0020]如圖1所示，本偏振垂直檢測(cè)數(shù)字式光電自準(zhǔn)直儀，在光源端采用匯聚透鏡組3，所述匯聚透鏡組包括第一匯聚透鏡3-1和第二匯聚透鏡3-2，所述第一匯聚透鏡3-1靠近分劃板2 —端，所述第二匯聚透鏡靠3-2近所述偏振分光棱鏡4端，光源I所發(fā)出的光照亮分劃板2上的圖案后，上述圖案投射到第一匯聚透鏡3-1，經(jīng)過(guò)第一和第二匯聚透鏡3-2的兩次匯聚后投射到偏振分光棱鏡4的分光面上，這樣做的好處是，在光源為發(fā)散光時(shí)，兩次的匯聚作用可以在較短的距離內(nèi)將圖案匯聚到較小范圍內(nèi)，更好的集中光信號(hào)的能量，便于其面的觀(guān)測(cè)或檢測(cè)，縮短了光源所發(fā)出的光信號(hào)到偏振分光棱鏡之間的傳輸距離，直接好處是使得自準(zhǔn)儀長(zhǎng)度減小，結(jié)構(gòu)更加緊湊，更加便于安裝的攜帶。
[0021]本實(shí)用新型采用PSD探測(cè)器8，所探測(cè)的光信號(hào)的位置量信息為模擬量輸出，系統(tǒng)響應(yīng)快，分辨率高，成本低，因此具有廣泛應(yīng)用的價(jià)值。同時(shí)可對(duì)目標(biāo)信號(hào)進(jìn)行調(diào)制，因而可以顯著提高系統(tǒng)的抗干擾能力，可以用來(lái)實(shí)現(xiàn)高速、高精度、抗干擾能力強(qiáng)的位置檢測(cè)系統(tǒng)，相比于CCD探測(cè)器，本實(shí)用新型采用PSD探測(cè)器的探測(cè)靈敏度更高，高實(shí)現(xiàn)高更精度的測(cè)量。同時(shí)價(jià)格也更加便宜。
[0022]進(jìn)一步的，所述光源采用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)，本一種偏振垂直檢測(cè)數(shù)字式光電自準(zhǔn)直儀采用LED為光源，降低了生產(chǎn)成本，同時(shí)光源發(fā)光強(qiáng)度也得到保證。
[0023]進(jìn)一步的，所述望遠(yuǎn)主鏡為膠合透鏡組，相比于普通透鏡，膠合透鏡組具有更好的聚光效果。
[0024]作為一種優(yōu)選，所述分劃板為“十字”分劃板。
[0025]作為一種優(yōu)選，所述分劃板為“工字”分劃板。
[0026]本偏振垂直檢測(cè)數(shù)字式光電自準(zhǔn)直儀采用PSD探測(cè)器，所探測(cè)的光信號(hào)的位置量信息為模擬量輸出，系統(tǒng)響應(yīng)快，分辨率聞；米用偏分光棱鏡和偏振片，減少了系統(tǒng)損失率，提高了檢測(cè)端的光能量強(qiáng)度，此外本偏振垂直檢測(cè)數(shù)字式光電自準(zhǔn)直儀還采用了匯聚透鏡組縮短了準(zhǔn)直儀長(zhǎng)度，總之本偏振垂直檢測(cè)數(shù)字式光電自準(zhǔn)直儀具有成本低，結(jié)構(gòu)緊湊，探測(cè)距離遠(yuǎn)，探測(cè)精度高等優(yōu)勢(shì)，可廣泛應(yīng)用于日常生活、工業(yè)生產(chǎn)、航空航天、船舶和軍工領(lǐng)域的準(zhǔn)直測(cè)量中。
[0027]以上所述僅為本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本實(shí)用新型，凡在本實(shí)用新型的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種偏振垂直檢測(cè)數(shù)字式光電自準(zhǔn)直儀，其特征是，包括光源、分劃板、可調(diào)匯聚透鏡組、偏振分光棱鏡、1/4波片、望遠(yuǎn)主鏡、次鏡和PSD探測(cè)器； 光源開(kāi)啟后，所發(fā)出的光線(xiàn)照亮分劃板；經(jīng)分化板后的光線(xiàn)投射到光源匯聚透鏡組； 經(jīng)過(guò)匯聚透鏡組的匯聚后，照射到偏振分光棱鏡上； 經(jīng)過(guò)偏振分光棱鏡分光面的投射后，經(jīng)過(guò)1/4波片的相位延遲后，入射到望遠(yuǎn)主鏡上，經(jīng)過(guò)望遠(yuǎn)主鏡的準(zhǔn)直作用后投射到目標(biāo)反射面上； 經(jīng)過(guò)目標(biāo)反射面的反射后，再次經(jīng)過(guò)望遠(yuǎn)主鏡，匯聚后入射到1/4波片中，經(jīng)過(guò)1/4波片后，入射到偏振分光棱鏡中，被偏振分光棱鏡完全反射后，照射到次鏡中；最后投射到PSD探測(cè)器中。
2.如權(quán)利要求1所述的一種偏振垂直檢測(cè)數(shù)字式光電自準(zhǔn)直儀，其特征是，所述可調(diào)匯聚透鏡組，包括第一匯聚透鏡和第二匯聚透鏡，所述第一匯聚透鏡靠近分劃板一端，所述第二匯聚透鏡靠近偏振分光棱鏡一端。
3.如權(quán)利要求2所述的一種偏振垂直檢測(cè)數(shù)字式光電自準(zhǔn)直儀，其特征是，所述光源采用LED光源。
4.如權(quán)利要求3所述的一種偏振垂直檢測(cè)數(shù)字式光電自準(zhǔn)直儀，其特征是，所述望遠(yuǎn)主鏡為膠合透鏡組。
5.如權(quán)利要求4所述的一種偏振垂直檢測(cè)數(shù)字式光電自準(zhǔn)直儀，其特征是，所述分劃板為十字分劃板。
6.如權(quán)利要求4所述的一種偏振垂直檢測(cè)數(shù)字式光電自準(zhǔn)直儀，其特征是，所述分劃板為工字分劃板。
【文檔編號(hào)】G01B11/26GK204101010SQ201420696123
【公開(kāi)日】2015年1月14日 申請(qǐng)日期:2014年11月19日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月19日
【發(fā)明者】姜世平, 曹志明, 胡玲 申請(qǐng)人:四川云盾光電科技有限公司