[发明专利]一种偏振隔离双轴数字式光电自准直仪

说明书

技术领域

本发明涉光电探测领域，尤其是涉及自准仪领域。

背景技术

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1″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。

此外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。

发明内容

鉴于上述情况，本发明提供了一种偏振隔离双轴数字式光电自准直仪，可对目标进行自动识别，相比于传统的光电自准仪具有更高的分辨率，而通过双轴测量，能够更灵敏的检测出被测目标二维角度的偏移。

为了实现上述目标，本发明采取以下技术方案：一种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、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次镜，所述次镜将上述光线汇聚后投射到所述PSD探测器中。

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和次镜后，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n次分光棱镜，则剩余光能量为原来的1/2ⁿ。本发明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。