一種基于分光棱鏡的全光路偏振傳感器的制造方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及導航傳感器，尤其涉及一種基于分光棱鏡的全光路偏振傳感器設計。
【背景技術】
[0002]陽光在進入大氣層之后，受到大氣分子的散射作用產生了不同的偏振狀態。1871年英國著名物理學家瑞利提出了瑞利散射定律，揭示了光線散射特性，隨后人們基于瑞利散射定律獲得了全空域大氣偏振分布模式。偏振光(Skylight Polarizat1n)導航作為自然界某些鳥類、蜜蜂、蜘蛛、螞蟻和龍蝦等生物的主要或輔助導航方式，具有相對穩定的分布模式，結合運載體實時的時間、地理位置等信息，即可確定偏振光中蘊含的方位信息。大氣偏振信息獲取是實現偏振導航的必要前提，沙蟻能夠實現偏振檢測得益于復眼中能夠敏感偏振光的對立結構。近年來，人們通過模仿沙蟻復眼中的偏振對立結構，研制出了多種偏振傳感器。
[0003]目前偏振傳感器主要是基于沙蟻復眼結構的光電模型，將偏振光強信號轉化為電信號，進而計算出導航信息。基于偏振仿生原理的指南針，專利號200810229778.4，提出一種基于光電檢測的偏振傳感器。該傳感器包括三個不同檢偏方向的檢偏器和光電轉換模塊，光電轉換模塊采用光電二極管和對數放大器組成，然而該偏振傳感器采用圓形偏振片，初始安裝方向存在正交誤差，對傳感器精度有影響，且光電轉換模塊采用光電二極管和對數放大器等模擬器件組成，誤差干擾較大。三通道偏振導航敏感器，專利號20130380079.0，設id種三通道偏振傳感器，以偏光立體分光器取代偏振片，但未充分利用分光棱鏡分成的兩路偏振光，僅利用一路光路，對分光棱鏡分出的偏振光信息米集不充分，且體積較大。
【發明內容】
[0004]本發明的技術解決問題是:克服現有技術的不足，設計一種基于分光棱鏡的全光路偏振傳感器，通過采用分光棱鏡及光路結構的設計，充分利用分光棱鏡分出的兩路偏振光，采集全光路偏振信息，消除安裝正交誤差，提高傳感器精度。
[0005]本發明的技術方案是:基于分光棱鏡的全光路偏振傳感器主要由光學鏡頭結構
(2)、光電檢測模塊(6)和底座(3);所述傳感器包括光學鏡頭結構(2)和光電檢測模塊
[6];所述光學鏡頭結構(2)包括上蓋(I)、分光棱鏡槽(4)和偏振光的光路通道(5);分光棱鏡槽(4)為三個，中間分光棱鏡槽與參考方向平行，左邊分光棱鏡槽與參考方向呈60°，右邊分光棱鏡槽與參考方向呈120°，每個分光棱鏡槽(4)下方和右方為分出兩路偏振光的光路通道(5)，共六路光路通道，保證分光棱鏡(7)分出的兩路偏振光射入到光電檢測模塊(6);上蓋(I)通過固定螺絲(10)與鏡頭主體結構固連，分光棱鏡(7)放置在分光棱鏡槽中，并在上蓋(I)和分光棱鏡槽(4)之間放置緩沖固定膠圈(8)，固定分光棱鏡(7);光電檢測模塊(6)為垂直直角結構，通過固定螺絲(9)與光學鏡頭結構(2)固連；光學鏡頭結構(2)通過固定螺絲(11)與底座(3)進行固連，確保光學鏡頭結構(2)穩定水平；光電檢測模塊(6)為直角結構，與光學鏡頭結構相配合，保證經分光棱鏡分出的兩路偏振光通過光路結構垂直射入到光電芯片上。光電檢測模塊(6)采用光電檢測芯片為數字光電檢測芯片，是一種用于兩線式串行總線接口的16位數字型光強度傳感器集成電路。
[0006]本發明與現有技術相比的優點在于:該偏振傳感器設計三個對角線分別成60°的分光棱鏡槽安置分光棱鏡，并在每個槽的下側和右側開有光路通道，光電檢測模塊設計為直角結構，與光學鏡頭結構配合，并通過信號線傳輸信號到信息解算模塊。以分光棱鏡取代兩路偏振片，通過分光棱鏡分出的兩路光強相同且偏振方向垂直的偏振光射入到光電檢測模塊，充分利用全光路信息，成功的消除了偏振傳感器的安裝正交誤差，并有效的減小了偏振傳感器的尺寸，光電檢測芯片采用數字芯片，誤差波動小，最大限度的降低光電檢測模塊對偏振信息測量結果的影響，有效的提高了傳感器的測量精度。本發明尺寸直徑僅為6cm，體積小，集成度高，可以滿足無人機搭載需求。
【附圖說明】
[0007]圖1為本發明的結構剖面圖；
[0008]圖2為本發明光學鏡頭結構示意圖；
[0009]圖3為本發明光學鏡頭結構俯視圖。
【具體實施方式】
[0010]如圖1所不，基于分光棱鏡的全光路偏振傳感器主要由光學鏡頭結構2、光電檢測模塊6和底座3 ;所述光學鏡頭結構2包括上蓋1、分光棱鏡槽4和偏振光的光路通道5 ;分光棱鏡槽4為三個，中間分光棱鏡槽與參考方向平行，左邊分光棱鏡槽與參考方向呈60°，右邊分光棱鏡槽與參考方向呈120°，每個分光棱鏡槽4下方和右方為分出兩路偏振光的光路通道5，共六路光路通道，保證分光棱鏡7分出的兩路偏振光射入到光電檢測模塊6 ;上蓋I通過固定螺絲10與鏡頭主體結構固連，分光棱鏡7放置在分光棱鏡槽中，并在上蓋I和分光棱鏡槽4之間放置緩沖固定膠圈8，固定分光棱鏡7 ;光電檢測結構6為垂直直角結構，通過固定螺絲9與光學鏡頭結構2固連；光學鏡頭結構2通過固定螺絲11與底座3進行固連，確保光學鏡頭結構2穩定水平；光電檢測模塊6為直角結構，與光學鏡頭結構相配合，保證經分光棱鏡分出的兩路偏振光通過光路結構垂直射入到光電芯片上。光電檢測模塊6采用光電檢測芯片為數字光電檢測芯片，是一種用于兩線式串行總線接口的16位數字型光強度傳感器集成電路。
[0011]如圖2、3所不，光學鏡頭結構2的分光棱鏡槽4有三個，中間水平棱邊為參考方向，左邊與參考方向成60°夾角，右邊與參考方向成120°夾角。保證偏振化方向固定，不存在正交誤差。同時，每個分光棱鏡7分出的兩路光路偏振化方向垂直，組成一組偏振檢測單元，可以保證器件不存在一致性誤差，有效提高偏振傳感器精度。
【主權項】
1.一種基于分光棱鏡的全光路偏振傳感器，其特征在于:所述傳感器包括光學鏡頭結構(2)、光電檢測模塊(6)和底座(3);所述光學鏡頭結構(2)包括上蓋(I)、分光棱鏡槽(4)和光路通道(5);分光棱鏡槽(4)為三個，中間分光棱鏡槽與參考方向平行，左邊分光棱鏡槽與參考方向呈60°，右邊分光棱鏡槽與參考方向呈120°，每個分光棱鏡槽(4)下方和右方為分出兩路偏振光的光路通道(5)，共六路光路通道，保證分光棱鏡(7)分出的兩路偏振光射入到光電檢測模塊(6);上蓋⑴通過固定螺絲(10)與鏡頭主體結構固連，分光棱鏡(7)放置在分光棱鏡槽中，并在上蓋(I)和分光棱鏡槽(4)之間放置緩沖固定膠圈(8)固定分光棱鏡(X);光電檢測結構(6)為垂直直角結構，通過固定螺絲(9)與光學鏡頭結構(2)固連；光學鏡頭結構(2)通過固定螺絲(11)與底座(3)進行固連，確保光學鏡頭結構(2)穩定水平。
【專利摘要】本發明涉及一種基于分光棱鏡的全光路偏振傳感器；偏振傳感器主要用于解決現有偏振傳感器存在正交誤差，光路信息利用不充分。基于分光棱鏡的全光路偏振傳感器主要由光學鏡頭結構和光電檢測結構組成；光學鏡頭結構具有三個偏振分光槽，用于放置分光棱鏡，三個槽呈60度；通過采用分光棱鏡及光路結構的設計，充分利用全光路信息，消除安裝正交誤差，提高傳感器精度。該發明具有精度高、體積小、集成度高等優點。
【IPC分類】G01C21-00
【公開號】CN104880188
【申請號】CN201510324186
【發明人】郭雷, 李晨陽, 張霄, 楊健, 齊孟超
【申請人】北京航空航天大學
【公開日】2015年9月2日
【申請日】2015年6月12日