CN104197865B - 一种具备激光束导向功能的激光自准直仪的实现方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种具备激光束导向功能的激光自准直仪及其实现方法，解决传统自准直仪只能采用较弱光源来避免强光对眼睛或CCD检测仪的干扰的问题。本发明包括激光器，沿着该激光器的激光输出光路依次设置的分光镜和准直透镜，以及位于分光镜上方的CCD检测仪，还包括由下往上依次拉直分布的用于定位的分划板、用于隔离激光的滤光片和用于成像、并带有分化板的目镜；所述目镜位于CCD检测仪的下方，而所述分划板则位于分光镜的正上方。本发明结构合理，设计巧妙，可以完全发挥自准直仪的所有功能，并实现高亮度平行激光定位导向的功能。

Description

一种具备激光束导向功能的激光自准直仪的实现方法

技术领域

本发明涉及一种激光自准直仪，具体涉及的是一种具备导向功能、并可发射高功率共光路平行激光束的激光自准直仪的实现方法。

背景技术

自准直仪是以标定直线的一种工程测量仪器，目前被广泛应用于光学精密机械行业，是光学调校中必备的计量仪器。自准直仪利用自身发射的平行光检验待测光学元件平面反射回的光束偏转，然后成像于CCD检测仪的靶面上，得到物质信息，继而实现待检光学元件的角度检验及基准定位。

然而，为了避免强反射光对人眼或CCD检测仪的干扰，传统白炽灯光源准直仪及近几年逐渐兴起的激光光源准直仪的光强度均保持在了一个比较弱的成都(激光强度一般在2mw水平，白炽灯的强度还会更低些)。经过准直过后的光束在白天较明亮的环境中无法用肉眼看见。这一缺陷使得光学元件在光路中的定位变得很不方便，同时在作为设备基准时因为没有可见激光作为导引，也使其功能受到了很大的限制，导致自准直仪的实用性被大大降低。

发明内容

针对上述技术的不足，本发明提供了一种具备激光束导向功能的激光自准直仪的实现方法，可以避免CCD检测仪受到强激光、杂散光和高强度激光回波的干扰，确保激光自准直仪激光光源的功率不受限制，使其既可以完成传统准直仪的所有功能，又可以实现高亮度平行激光定位导向的功能。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种具备激光束导向功能的激光自准直仪的实现方法，包括以下步骤：

(1)激光器发射一束激光光束，并经由分光镜分光后射入准直透镜中；

(2)准直透镜将射入的激光光束进行准直，形成一束平行的激光光束，并射入到聚焦镜；

(3)聚焦镜将平行的激光光束聚焦到放置于其焦点位置上的靶物；

(4)放置于聚焦镜焦点位置的靶物表面因受高功率密度的激光激发而产生拉曼散射光，被激发出的拉曼散射光和反射的激光光束依次反射回聚焦镜、准直透镜和分光镜，并经由分光镜再反射至其上方的分划板中；

(5)分划板将接收的光束进行定位，然后射向滤光片；

(6)滤光片将接收的激光光束完全隔绝，而其中的拉曼散射光透过滤光片射入到目镜的分化板中；

(7)目镜将分化板及入射到分化板上的光斑成像到CCD检测仪靶面上。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

(1)本发明设计巧妙，结构合理，使用方便。

(2)本发明通过设置分划板、滤光片和目镜，在用于实现自准直功能时，待检光学元件反射回来的光束在经由物镜、分光镜反射后成像于分划板上进行定位，然后在经由滤光片衰减强激光回波、并隔绝杂散光后，由目镜把分化板及入射到分化板上的回波激光成像于CCD检测仪的靶面上，经过该种强激光转弱方式的处理，可以使射入的激光光束不会因为光度强而致使CCD检测仪处于饱和的状态，很好地消除了强光对CCD检测仪的干扰。

(3)本发明还设置了聚焦镜，通过聚焦镜把平行激光聚焦到放置在焦点位置的靶面上(模拟远场)，聚焦后的高功率密度激光激发靶面物质产生拉曼散射光，被激发出的拉曼散射光和反射的激光光束依次反射回聚焦镜、准直透镜和分光镜，并经由分光镜再反射成像到分划板上。滤光片隔绝反射回的激光并允许拉曼散射光透过，透过的拉曼散射光经目镜成像到CCD检测仪的靶面上，由于隔绝了强激光，因而CCD检测仪也不会处于饱和的状态，因此其既实现了远场定位导向的功能，又同样可以消除强光的干扰。

(4)本发明性价比高、实用性强、且便于批量化生产，其具有广泛的应用前景，因此适于推广应用。

附图说明

图1为本发明-实施例1的结构示意图。

图2为本发明-实施例1的工作原理示意图。

图3为本发明-实施例1用于测量待检光学元件前后表面分离角度时，在CCD检测仪靶面上成像的示意图。

图4为本发明-实施例2的结构示意图。

图5为本发明-实施例2的工作原理示意图。

图6为本发明-实施例2中远场靶物被激发的拉曼散射光在CCD检测仪靶面上成像的示意图。

其中，附图标记对应的零部件名称为：

1-激光器，2-分光镜，3-准直透镜，4-分划板，5-滤光片，6-目镜，7-CCD检测仪，8-待检光学元件，9-聚焦镜，10-远场靶物。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明，本发明的实施方式包括但不限于下列实施例。

实施例1

本发明提供了一种新型激光自准直仪，如图1所示，本实施例包括激光器1、分光镜2、准直透镜3、分划板4、滤光片5、CCD检测仪7以及带有分化板的目镜6。所述准直透镜3设置在激光器1的激光输出光路处，而所述分光镜2则位于激光器1与准直透镜3之间。

所述分划板4、滤光片5、目镜6以及CCD检测仪7依次由下往上拉直分布，其中，分划板4位于分光镜2正上方，其分化刻度中心经分光镜2形成的镜像严格对应激光器1的发光面。

本实施例的结构设计可实现准直仪导向功能，为其它光电设备提供光路基准，并方便在光路中插入各种光学元件。下面对本实施例的工作原理进行介绍，如下所述：

如图2所示，激光器1发射激光光束，本实施例中，激光器1优选采用高功率半导体激光器，其发射的是高功率激光光束。高功率激光光束经过分光镜2，然后射入到准直透镜3中，由该准直透镜3将激光光束准直后，形成一束平行的激光光束，并射向待检光学元件8。

而后，待检光学元件8表面将光束反射回来，返回的激光回波经过准直透镜聚焦，由分光镜2反射成像至其上方的分划板4。光束继续射向滤光片5，此时，该滤光片5将光束中的强激光和杂散光衰减和隔绝，然后射入目镜6的分化板上，目镜6把分化板和成像于分化板上的激光光板成像到CCD检测仪7的靶面上，继而完成对待检光学元件8前后表面的角度偏差α的测量。图3所示的两个光斑(图中的黑点)即为待检光学元8前后表面反射的激光，由于目镜6带有分化板(相当于目镜的标尺)，因此，根据这两束反射光分开的距离，通过分化板显示的刻度即可算出α的大小。

实施例2

如图4、5所示，与实施例1的不同点在于，本实施例还设置了聚焦镜9，其位于远场靶物10(例如包装箱侧壁)与准直透镜3之间，用于将准直透镜3发射的平行激光聚焦后，射入到远场靶物10上。

本实施例的结构设计可以为其它设备做光轴基准，实现远场导向定位的功能，其工作原理如下：

如图5所示，远场靶物10位于聚焦镜9的焦点上，激光器1发射激光光束，传过分光镜2，然后射入到准直透镜3中，由该准直透镜3将激光光束准直后，形成一束平行的激光光束，并射向聚焦镜9。聚焦镜9将接收的激光光束进行聚焦，形成高功率激光，并射向位于其焦点上的远场靶物10。

由于聚焦后，光斑能量密度较高，因此，远场靶物10表面的分子会被激发而产生非弹性散射(即拉曼散射光)，被激发的拉曼散射光依次经过聚焦镜9、准直透镜3和分光镜2。分光镜2将接收的光束反射至其上方的分划板4成像。成像的光斑由分划板4进行定位，然后射向滤光片5，该滤光片5滤光片将接收的激光光束完全隔绝，而其中的拉曼散射光则可穿透滤光片5，并射入到目镜6的分化板上，最后由目镜6成像到CCD检测仪7的靶面上，从而完成远场导向定位功能。从图6可以看到，远场靶物10表面产生的拉曼散射光在CCD检测仪7靶面上所成的像(图中的黑点)。

本发明采用了传统准直光管光路形式，并通过强光源发射、准直、强激光转弱、分光、成像的方式，使其既具备了自准直仪的所有功能，又可以实现远距离定位导向的功能。本发明从结构上看，虽然不算特别复杂，但是各个零部件之间的位置关系设计的相当巧妙，这是基于对光学各种原理充分理解的基础上设计出来的结构，其充分将自准直和激光拉曼的原理进行了结合，使二者相互融合，从而不仅完全发挥了自准直的优势，使其不因激光光源的功率而受限，而且还实现了高亮度平行激光定位导向的功能。因此，与现有技术相比，本发明技术进步十分明显，其具有突出的实质性特点和显著的进步。

上述实施例仅为本发明优选的两个实施例，并非对本发明保护范围的限制，但凡采用本发明的设计原理，以及在此基础上进行非创造性劳动而作出的变化，均应属于本发明的保护范围之内。

Claims (1)

1.一种具备激光束导向功能的激光自准直仪的实现方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)激光器发射一束激光光束，并经由分光镜分光后射入准直透镜中；

(2)准直透镜将射入的激光光束进行准直，形成一束平行的激光光束，并射入到聚焦镜；

(3)聚焦镜将平行的激光光束聚焦到放置于其焦点位置上的靶物；

(4)放置于聚焦镜焦点位置的靶物表面因受高功率密度的激光激发而产生拉曼散射光，被激发出的拉曼散射光和反射的激光光束依次反射回聚焦镜、准直透镜和分光镜，并经由分光镜再反射至其上方的分划板中；

(5)分划板将接收的光束进行定位，然后射向滤光片；

(6)滤光片将接收的激光光束完全隔绝，而其中的拉曼散射光透过滤光片射入到目镜的分化板中；

(7)目镜将分化板及入射到分化板上的光斑成像到CCD检测仪靶面上。