[发明专利]一种抗空气扰动的二维激光自准直仪

说明书

本发明一种抗空气扰动的二维激光自准直仪提供的方案中，通过λ/4波片和衰减片在光轴上的透光面积相同，使得成像于基准面阵CCD和测量面阵CCD上的两束光，完全共光路，两束光在光路上的覆盖区域完全相同，空气扰动对两束光产生的影响也完全相同，利用将两个CCD上的图像进行差分计算的方法，可以消除空气扰动产生的测量误差，最终精确测量反射镜转动的角度。本发明适用于自准直仪进行远距离测量。

技术领域

本发明涉及精密测试计量仪器领域，是一种抗空气扰动的二维激光自准直仪。

背景技术

自准直仪是一种利用光学自准直原理,进行小角度测量的一种精密测试计量仪器。由于其测量精度高，常用于测量导轨的直线度、平板的平面度(这时称为平面度测量仪)、机械轴系的晃动等，也可借助于转向棱镜附件测量垂直度等。

自准直仪在远距离测量过程中，空气扰动会直接影响光束波前，导致探测器成像误差，最终影响测量精度。

现有的技术方案中国专利号为201210163692.2的基于差动比较原理的自准直仪，参见图1，从激光器发出的光依次经过偏振器、聚光镜、针孔、分光棱镜、偏振分光棱镜、准直物镜后，中心部分的光经过λ/4波片A后被角锥棱镜C反射，再次经过λ/4波片A，光束的偏振态发生变化，依次经过准直物镜、偏振分光棱镜、分光棱镜后成像于探测器D；周围部分的光束经过反射镜B反射，经过准直物镜，被偏振分光棱镜反射后成像于探测器E。本方案中，分别被角锥棱镜和反射镜反射的两束光完全不共光路，其在光传播方向上的覆盖区域不同，环境中的空气扰动对两束光产生的影响也不相同，将两个探测器上的图像进行差分计算，并不能完全消除环境中空气扰动对测量精度产生的影响。

发明内容

有鉴于此，本发明实施例提供了一种抗空气扰动的二维激光自准直仪，解决自准直仪在远距离测量中，消除空气扰动对测量精度产生的影响。

本发明提供的一种抗空气扰动的二维激光自准直仪,包括激光器、起偏器、聚光镜、针孔、分光棱镜、偏振分光棱镜、准直物镜、λ/4波片、衰减片、角锥棱镜、基准面阵CCD和测量面阵CCD，所述λ/4波片和所述衰减片在光轴上的透光面积相同，所述激光器发出的光束在光轴上依次经过所述起偏器、所述聚光镜、所述针孔后被所述分光棱镜反射，所述光束通过所述偏振分光棱镜后被所述准直物镜准直为平行光，所述平行光的一部分光被所述λ/4波片前表面反射，依次再经过所述准直物镜、所述偏振分光棱镜、所述分光棱镜，最终成像在所述基准面阵CCD上；所述平行光的另一部分光经过所述λ/4波片和所述衰减片后被所述角锥棱镜反射，再次经过所述衰减片和所述λ/4波片，光束的偏振态发生改变，经过所述准直物镜准直后被偏振分光棱镜反射，最终成像于测量面阵CCD上。

可选地，所述λ/4波片、所述衰减片和角锥棱镜胶合在一起。

可选地，所述λ/4波片的朝向所述准直物镜的表面具有镀膜，透反比为4：1。

可选地，所述起偏器的起偏方向为竖直方向。

可选地，所述衰减片的透射率为0.42。

可选地，选所述角锥棱镜的反射率为0.9。

可选地，所述角锥棱镜设置在所述准直物镜的光轴上，角锥棱镜可沿所述准直物镜的光轴往复直线运动。

可选地，所述角锥棱镜的移动范围为0至100米。

本发明提供的方案中，通过λ/4波片和衰减片在光轴上的透光面积相同，使得成像于基准面阵CCD和测量面阵CCD上的两束光，完全共光路，两束光在光路上的覆盖区域完全相同，空气扰动对两束光产生的影响也完全相同，利用将两个CCD上的图像进行差分计算的方法，可以消除空气扰动产生的测量误差，最终精确测量反射镜转动的角度。本发明适用于自准直仪进行远距离测量。

附图说明