[实用新型]点源全息图测距装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种激光测距装置，具体涉及到一种点源全息图测距装置。

背景技术

自激光面世以来，激光测距技术在大地勘测、工业控制及三维外形轮廓获取等方面具有重要的应用，并不断得到飞速的发展。

飞行时间法是一种典型的激光测距技术。这种技术中，通过向合作目标发射激光脉冲，测量激光脉冲从合作目标返回的时间来获得待测距离。该技术利用了激光脉冲持续时间短，能量在时间上相对集中，瞬时功率大的特点，在有合作目标的情况下，脉冲激光测距可以达到极远的测程。在进行几公里的近程测距时，如果精度要求不高，即使不使用合作目标，仅仅利用被测目标对脉冲激光的漫反射也可以进行测距。飞行时间法一般进行中长程距离的测量，测量精度一般为1米左右。

相位法是另外一种典型的激光测距技术。这种技术利用固定频率的高频正弦信号，对连续激光进行幅度调制并测定调制光往返一次所产生的相位延迟，再根据调制信号的频率，换算该相位延迟所代表的距离。相位法激光测距一般用于中短程距离的测量，测量精度最高可以达到毫米量级。

三角法是用一束激光照射到被测物体上产生光斑，由物体表面散射或反射的光经过透镜将光斑成像在焦平面上，焦平面上放置位置敏感器件。当物体移动或用光束扫描物体外形轮廓时，光斑位置发生移动，其位于焦平面附近的像相应的发生位置变化，通过位置敏感器件可以测出物体的位移量或其外形轮廓。三角法测距时容易受测量斜面的限制。

上述现有的测距技术存在一些缺陷，例如，当应用到工业领域的三维面型测量时，这些技术的测距精度达不到要求，并且容易受到测量表面结构的影响而导致测量结果不稳定。因此，需要开发一种新型的激光测距技术，以克服现有技术的上述缺陷。

实用新型内容

本实用新型涉及到一种点源全息图测距装置，其利用点光源拍摄全息图的共光路测量系统，可以达到1微米的测量精度，且具有抗干扰性好，稳定、高效率及不受被测表面特性影响的特点，在工业领域具有广泛的应用前景。

根据本实用新型的第一方面，提供了一种点源全息图测距装置，沿着光路前进方向依次设置有半导体激光器10、平面反射镜9、测量点1、透镜2、线偏振片3、1/4波片4、双折射晶体5、线偏振片6、电子耦合器件（CCD）7以及计算机处理系统8，其中：半导体激光器10用于发出激光；反射镜9设置在半导体激光器10的前方，用于将激光的光路改变至测量点1上；测量点1将激光漫反射出；透镜2用于会聚测量点1漫反射的光，并将测量点成像在1/4波片4之后；线偏振片3设置成偏振方向能够绕系统主轴旋转，用于改变入射光线的偏振方向；1/4波片4设置成其光轴沿竖直方向；双折射晶体5设置成Z轴沿系统主轴方向，y轴沿竖直方向，x-y面与系统主轴垂直；线偏振片6设置成光轴与竖直方向的夹角为右偏45°，用于改变入射光线的偏振方向；CCD7用于采集全息图像信号并发送给计算机处理系统8；计算机处理系统8用于对所接收的全息图像信号进行处理以得到测量点1到透镜的实际距离；其中所述CCD7在线偏振片3与线偏振片6的光轴相互垂直时采集第一全息图，在二者的光轴相互平行时采集第二全息图，所述计算机处理系统8根据该第一全息图和第二全息图的差值处理得到测量点1的实际距离。

其中，将线偏振片3设置成使其光轴方向相对竖直方向左偏45°以实现与线偏振片6的光轴相互垂直，将线偏振片3设置成使其光轴方向相对竖直方向右偏45°以实现与线偏振片6的光轴相互平行。

可选的，所述透镜2设置成使测量点1成像在1/4波片4与双折射晶体5之间。

可选的，所述线偏振片3是液晶光阀，通过控制液晶光阀的电压实现其偏振方向的改变。

可选的，所述的双折射晶体5是LiNbO3或方解石。

本实用新型的点源全息图测距装置由于采用了共轴光路测量系统，可以大大增强系统的抗干扰性，具有稳定、高效率及不受被测表面特性影响的特点，可以达到1微米的测量精度。另外，也有利于将光路部分集成在一个较小的体积空间内，便于将其与其它系统，如工业控制系统、测绘系统等实现整合设计，在工业领域具有广泛的应用前景。

附图说明

图1显示了本实用新型的点源全息图测距装置的结构示意图；

图2显示了本实用新型点源全息图测距装置中双折射晶体的工作示意图；

图3显示了本实用新型点源全息图测距装置中CCD采集到的全息图像示意图，图3a为线偏振片3和6光轴垂直时拍摄的全息图像，图3b为线偏振片3和6光轴平行时拍摄的全息图像；