CN205898079U - 一种基于双折射元件的偏振合束自准直光路系统 - Google Patents

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王先华
贾森
蔡勇
吴易明
肖茂森
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Abstract

本实用新型专利属精密光电测量技术领域，尤其涉及一种基于双折射元件的偏振合束自准直光路系统。所述一种基于双折射元件的偏振合束自准直光路系统中光源产生的光依次经过小孔光阑、第二准直透镜、第二十字分划板和偏振分光棱镜，进入双折射晶体产生折射后出射，经过1/4波片到被测物体后反射，再依次经过所述1/4波片、双折射晶体、第一十字分划板、第一准直透镜后进入光接收系统。本实用新型可以实现探测光路与光源光路的隔离，减弱甚至消除光源光路中的杂散光在光电接收系统中产生的噪声信号，提高信噪比和测量精度。

Description

一种基于双折射元件的偏振合束自准直光路系统
技术领域
本实用新型专利属精密光电测量技术领域，尤其涉及一种基于双折射元件的偏振合束自准直光路系统。
背景技术
光电自准直仪是一种利用光学自准直原理测量微小角度变化的仪器，可分为自准直光路系统、光电接收系统和信号处理系统三大部分。其中，自准直光路系统用于发出和接收准直光，光电接收系统用于实现光电信号的转换，信号处理系统用于完成信号的预处理、目标定位和偏转角的计算。
光学自准直测角的一般原理为：单色点光源发出的光经过准直光学系统后平行于主光轴射出，出射光经被测物体反射后返回光学系统并在光电接收系统的光敏面上成像。若被测物体的反射面垂直于准直光学系统的主光轴，则光按原路返回，此时返回光在光电接收系统的光敏面上所成的像点中心标定为系统零位；当被测物体的反射面法线方向与光学系统的主光轴有一夹角时，则反射光像点中心与系统零位存在一定偏移量，根据几何光学的基本原理即可通过这一偏移量计算出被测物体的反射面法线方向与光学系统主光轴之间的夹角。
由于在自准直测角光路中，出射的准直光经被测物体反射后一般按原路返回光学系统并在光电接收系统的光敏面上成像，出射光路(即光源光路)与返回光路(即探测光路)基本重叠，这样就会使得光源本身及光源光路上产生的杂散光都会进入光电接收系统，产生较大的背底噪声，从而降低信噪比，严重时甚至会将探测信号淹没在噪声信号中，无法进行测量。
发明内容
本实用新型所要解决的技术问题是提供一种基于双折射元件的偏振合束自准直光路系统，实现探测光路与光源光路的隔离，减弱甚至消除光源光路中的杂散光在光电接收系统中产生的噪声信号，提高信噪比和测量精度。
为解决上述技术问题，本实用新型所采用的技术方案是：提供一种基于双折射元件的偏振合束自准直光路系统，其特殊之处在于：所述一种基于双折射元件的偏振合束自准直光路系统中光源产生的光依次经过小孔光阑、第二准直透镜、第二十字分划板和偏振分光棱镜，进入双折射晶体产生折射后出射，经过1/4波片到被测物体后反射，再依次经过所述1/4波片、双折射晶体、第一十字分划板、第一准直透镜后进入光接收系统。
所述双折射晶体为冰洲石或钒酸钇。
所述光接收系统为电荷耦合装置CCD或位置敏感探测器PSD。
所述光源为单色光源。
所述单色光源为半导体激光器产生的激光。
本实用新型的有益效果是：可以实现探测光路与光源光路的隔离，减弱甚至消除光源光路中的杂散光在光电接收系统中产生的噪声信号，提高信噪比和测量精度。
附图说明
图1是本实用新型光路示意图；
图中，1-被测物体，2-1/4波片，3-双折射晶体，4-第一十字分划板，5-第一准直透镜，6-光接收系统，7-偏振分光棱镜，8-第二十字分划板，9-第二准直透镜，10-小孔光阑，11-光源。
具体实施方式
下面结合具体实施例和附图说明对本实用新型加以详细说明。
如图1所示，本实用新型提供了可用于光电自准直仪的一种高精度、高信噪比的自准直光路系统。该自准直光路系统包括在探测光路上依次设置被测物体1、1/4波片2、双折射晶体3、第一十字分划板4、第一准直透镜5和光接收系统6，以及光源光路上设置的偏振分光棱镜7、第二准直透镜8、第二十字分划板9、小孔光阑10和光源11。
上述光接收系统6位于探测光路中，并设于第一准直透镜4的焦面上。
上述光源11经小孔光阑10出射的点光源位于光源光路中，并设于第二准直透镜8的焦面上。
上述双折射晶体3为冰洲石(CaCO3)、钒酸钇(YVO4)等晶体。
上述光接收系统6为电荷耦合装置CCD或位置敏感探测器PSD。
上述光源11为半导体激光器产生的激光。
测量时，光源11发出光经小孔光阑10后形成点光源，由第二准直透镜9准直为平行光束后照射第二十字分划板8，然后经偏振分光棱镜7透射后变为偏振方向为水平的线偏振光(对应于双折射晶体出射的e光)；水平线偏振光(即e光)入射到双折射晶体3上后发生折射，折射后出射的水平线偏振光(即e光)经过1/4波片2后变成椭圆偏振光或圆偏振光照射到被测物体1上；照射到被测物体1上的椭圆偏振光或圆偏振光经被测物体反射后再次经过1/4波片2，变成偏振方向为垂直的线偏振光(对应于双折射晶体出射的o光)，垂直线偏振光(即o光)入射到双折射晶体3上后直接透射，照射到第一十字分划板4后由第一准直透镜5汇聚于光接收系统6的光敏面上；通过测量光接收系统接收到的两个十字分划板的像之间的偏移量，即可计算出被测物体的偏转角度。

Claims (5)

1.一种基于双折射元件的偏振合束自准直光路系统，其特征在于：所述一种基于双折射元件的偏振合束自准直光路系统中光源产生的光依次经过小孔光阑、第二准直透镜、第二十字分划板和偏振分光棱镜，进入双折射晶体产生折射后出射，经过1/4波片到被测物体后反射，再依次经过所述1/4波片、双折射晶体、第一十字分划板、第一准直透镜后进入光接收系统。
2.根据权利要求1所述的一种基于双折射元件的偏振合束自准直光路系统，其特征在于：所述双折射晶体为冰洲石或钒酸钇。
3.根据权利要求1所述的一种基于双折射元件的偏振合束自准直光路系统，其特征在于：所述光接收系统为电荷耦合装置CCD或位置敏感探测器PSD。
4.根据权利要求1所述的一种基于双折射元件的偏振合束自准直光路系统，其特征在于：所述光源为单色光源。
5.根据权利要求4所述的一种基于双折射元件的偏振合束自准直光路系统，其特征在于：所述单色光源为半导体激光器产生的激光。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN105973170A (zh) * 2016-06-16 2016-09-28 中国科学院西安光学精密机械研究所 一种基于双折射元件的偏振合束自准直光路系统
CN110161516A (zh) * 2019-05-21 2019-08-23 深圳市速腾聚创科技有限公司 激光雷达测距装置和激光扫描控制方法

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