專利名稱：目視激光防護(hù)光學(xué)系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及激光應(yīng)用技術(shù)領(lǐng)域的一種光學(xué)系統(tǒng)，根據(jù)實(shí)際需求往往要求目視光學(xué)與激光光學(xué)雙套光路保持同軸共焦的光學(xué)結(jié)構(gòu)，本發(fā)明提供的技術(shù)方案在保證觀察和精確瞄準(zhǔn)的同時(shí)解決了激光對(duì)人眼的傷害，在科學(xué)研究、軍事、醫(yī)療、技量測繪等某些特殊場合會(huì)得到應(yīng)用。
背景技術(shù)：
隨著激光技術(shù)的不斷發(fā)展，激光越來越廣泛的應(yīng)用在各行各業(yè)中。其中典型代表之一就是希望在精確瞄準(zhǔn)或監(jiān)視觀察的環(huán)境條件下注入或照射激光，因此出現(xiàn)了激光光路與目視光學(xué)系統(tǒng)保持同軸共焦的光學(xué)結(jié)構(gòu)。所謂目視光學(xué)系統(tǒng)，不管結(jié)構(gòu)如何復(fù)雜，歸根到底典型結(jié)構(gòu)分為兩類，即望遠(yuǎn)系統(tǒng)和顯微系統(tǒng)。望遠(yuǎn)系統(tǒng)是放大觀察的視角，而顯微系統(tǒng)是放大物體的橫向線長度。然而，由于激光光束能量密度高，從目標(biāo)物體面返回的光束和在系統(tǒng)光學(xué)折射面上反射的激光光束，都可能對(duì)人眼造成傷害。此外，由后向反射形成的背景雜光也會(huì)影響觀察效果，降低瞄準(zhǔn)精度。以往實(shí)踐中遇到這類問題一般在操作上采用瞄準(zhǔn)和激光投射分時(shí)段進(jìn)行的方案，即瞄準(zhǔn)時(shí)，激光不開啟或激光束被阻擋；激光開啟時(shí)，不能瞄準(zhǔn)。因此不能達(dá)到精確瞄準(zhǔn)的目的。另一種方案是激光開啟時(shí)，目鏡光路里插入對(duì)激光波長阻擋的濾色片，以減少激光對(duì)人眼的傷害。這類濾色片一般有兩種形式，一種是采用吸收式濾色片，這種濾色片除了對(duì)激光波長吸收外，對(duì)白光也會(huì)有很強(qiáng)的吸收；另一種是采用干涉濾色片，這種濾色片本質(zhì)上是增強(qiáng)了反射，弱化了透光強(qiáng)度，這樣一來只會(huì)增加背景散射光強(qiáng)度，降低觀察襯度，不是一種理想方案。因此，如何解決目視光學(xué)系統(tǒng)中的激光防護(hù)問題，為目視激光系統(tǒng)在科學(xué)研究、軍事、測繪、醫(yī)療等領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用提供安全保障，是本發(fā)明作重研究的課題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種目視激光防護(hù)光學(xué)系統(tǒng)，其目的是要減少激光與目視同軸、同時(shí)工作時(shí)，激光對(duì)眼睛可能造成的危害。
為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是一種目視激光防護(hù)光學(xué)系統(tǒng)，包括物鏡、分光鏡、激光發(fā)生器以及目鏡，所述激光發(fā)生器、分光鏡、物鏡、目標(biāo)物體依次構(gòu)成一個(gè)投射目標(biāo)的激光發(fā)射光路，而目標(biāo)物體、物鏡、分光鏡、目鏡依次構(gòu)成一個(gè)觀察目標(biāo)的目視光路，目視光路與激光發(fā)射光路同軸，其中，一個(gè)光路利用分光鏡的分光面透射形成，另一個(gè)光路利用分光鏡的分光面反射形成，其創(chuàng)新在于所述激光發(fā)生器發(fā)出偏振激光光束；所述分光鏡為偏振分光鏡，該偏振分光鏡的分光斜面上鍍有偏振分光膜；所述偏振分光膜由兩種不同折射率的材料交替疊加形成多層不同分界面，光線經(jīng)過各個(gè)分界面滿足布儒斯特條件；所述偏振分光鏡前方的激光發(fā)射光路中插入一推遲片，該推遲片的推遲量為四分之一激光波長的奇倍數(shù)，推遲片的光軸與偏振激光的振動(dòng)方向?yàn)?5°。
上述技術(shù)方案中的有關(guān)內(nèi)容解釋如下1、上述方案中，所述激光發(fā)射光路和目視光路同軸設(shè)計(jì)有兩種安置方式，第一種是激光發(fā)射光路透射安置，目視光路反射安置，此時(shí)偏振激光光束就要調(diào)整成P分量最大，而S分量最小的狀態(tài)；第二種是激光發(fā)射光路反射安置，目視光路透射安置，此時(shí)偏振激光光束就要調(diào)整到S分量最大，而P分量最小的狀態(tài)。
2、上述方案中，所述“偏振分光鏡前方”指的是偏振分光鏡朝目標(biāo)的方向。
3、關(guān)于偏振分光鏡所述偏振分光鏡可以是一個(gè)偏振分光棱鏡或偏振分光平鏡，其核心在于偏振分光膜。偏振分光鏡的作用是使激光光束S分量的光完全反射，P分量的光則完全透過，其中偏振分光膜性能至關(guān)重要。本方案采用物理鍍膜技術(shù)在分光面上形成多層介面，使激光光束通過分界面上滿足布儒斯特條件，且控制各介面的相位關(guān)系(具體可見實(shí)施例)。該偏振膜系有兩個(gè)要求，第一對(duì)激光波長是個(gè)起偏器件；第二對(duì)白光(對(duì)激光波長以外的光)特別是波長在550nm附近的一此位置要求偏振度接近于零?？紤]以上關(guān)系，實(shí)際偏振分光棱鏡的消光比可超過500∶1。對(duì)于偏振分光棱鏡來說，該棱鏡由兩塊三角棱鏡膠合而成，棱鏡的分光斜面上鍍有偏振分光膜。對(duì)于偏振分光平鏡來說，偏振分光膜鍍?cè)谄桨宀Ａ希瑑烧叩膮^(qū)別只是平板的膜系與棱鏡內(nèi)的膜系外部環(huán)境條件有所不同，棱鏡與平鏡的一些參數(shù)要作對(duì)應(yīng)調(diào)整。
4、關(guān)于推遲片推遲片是改變尋常o光和非常e光相位差關(guān)系的器件(又稱波片)。所述推遲量為四分之一激光波長的奇倍數(shù)，具體為(2n+1)÷4×λ，其中n為整數(shù)，λ為激光波長。當(dāng)推遲片的光軸與偏振激光的振動(dòng)方向?yàn)?5°時(shí)，線偏振激光A通過推遲片后轉(zhuǎn)換為圓偏振激光，該圓偏振激光從目標(biāo)返回再經(jīng)過推遲片后又轉(zhuǎn)換為線偏振激光B，此時(shí)，線偏振激光B與線偏振激光A的偏振狀態(tài)轉(zhuǎn)向90°。
5、關(guān)于格蘭棱鏡為了調(diào)節(jié)目鏡中的偏振激光強(qiáng)度，在偏振分光棱鏡與目鏡之間的目視光路中插入一個(gè)格蘭棱鏡，格蘭棱鏡繞目視光路的光軸轉(zhuǎn)動(dòng)連接。所述格蘭棱鏡由單軸晶體材料制成，光線進(jìn)入晶體后折射光分成o光(尋常光)和e光(非常光)，設(shè)計(jì)時(shí)，使o光和e光的分離角盡可能大，從而使棱鏡具有較寬的視場角和較小的長度-寬度比，視場內(nèi)光的偏振分布均勻。格蘭棱鏡在防護(hù)系統(tǒng)中的作用是一個(gè)調(diào)光器，可以通過旋轉(zhuǎn)格蘭棱鏡來調(diào)整激光強(qiáng)弱，起保護(hù)眼睛的作用。所述格蘭棱鏡可以選擇下列之一(1)、格蘭-湯姆遜棱鏡；(2)、格蘭-傳科棱鏡；(3)、格蘭-阿侖斯棱鏡；(4)、格蘭-福蘭克-里特棱鏡；(5)、格蘭-列普奇棱鏡；(6)、格蘭-泰勒棱鏡；(7)、格蘭-馬普赫斯棱鏡；(8)、格蘭-阿曼-馬塞棱鏡。
其中，格蘭棱鏡采用格蘭-湯姆遜棱鏡或者格蘭-列普奇棱鏡效果最佳。
6、關(guān)于物鏡上述方案中，所述物鏡不論結(jié)構(gòu)如何復(fù)雜，歸根到底只有兩種，一種是望遠(yuǎn)物鏡，另一種是顯微物鏡。當(dāng)物鏡為望遠(yuǎn)物鏡時(shí)，推遲片可以設(shè)在望遠(yuǎn)物鏡前方的激光發(fā)射光路中(這種設(shè)計(jì)效果更好)，或者設(shè)在望遠(yuǎn)物鏡與偏振分光棱鏡之間的激光發(fā)射光路中。當(dāng)物鏡為顯微物鏡時(shí)，推遲片一般只能設(shè)在顯微物鏡與偏振分光棱鏡之間的激光發(fā)射光路中。
7、本發(fā)明基本原理本發(fā)明是在現(xiàn)有激光發(fā)射光路和共軸的目視光路基礎(chǔ)上(見圖1所示)，以1/4波片的推遲片、偏振分光棱鏡和格蘭棱鏡光學(xué)器件組成核心主體結(jié)構(gòu)(見圖3所示)。偏振分光棱鏡的分光面通過現(xiàn)代鍍膜技術(shù)鍍以多層偏振分光膜，這種偏振分光膜對(duì)于激光波長，膜系表現(xiàn)出偏振分光性，對(duì)遠(yuǎn)離激光波長的自然白光，膜系表現(xiàn)出中性分光特性。利用這些特性將偏振分光膜與推遲片組合構(gòu)成偏振隔離系統(tǒng)，其獨(dú)特功能是處在四分之一推遲片與偏振分光膜之間光學(xué)器件其后向反射激光光束與目標(biāo)物體返回的激光光束其偏振狀態(tài)互為垂直，其中，目標(biāo)物體返回的激光光束能夠進(jìn)入目視系統(tǒng)，推遲片與偏振分光膜之間光學(xué)器件其后向反射激光光束進(jìn)不了目視系統(tǒng)，而目標(biāo)物體反射回來的背景白光也能進(jìn)入目視系統(tǒng)。此時(shí)，格蘭棱鏡成為一種檢偏調(diào)光器件，在目鏡觀察同時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)格蘭棱鏡，激光亮度會(huì)發(fā)生明暗變化，亮度變化規(guī)律由馬呂斯定律決定。目標(biāo)物體自然背景照度不會(huì)發(fā)生變化，這樣就能創(chuàng)造出安全的、具有激光防護(hù)功能的觀察環(huán)境。
由于上述技術(shù)方案運(yùn)用，本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有下列優(yōu)點(diǎn)和效果1、本發(fā)明利用光偏振原理設(shè)計(jì)了一種新穎的目視激光防護(hù)光學(xué)系統(tǒng)，很好地解決了目視光學(xué)系統(tǒng)中的激光防護(hù)問題，為目視激光系統(tǒng)在軍事、測繪、醫(yī)療等領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用提供了安全保障。
2、本發(fā)明具有設(shè)計(jì)原理合理新穎，從根本上限制了能量密度高的激光進(jìn)入人眼，同時(shí)又不影響對(duì)目標(biāo)的觀測等優(yōu)點(diǎn)。
3、本發(fā)明利用光的偏振原理，對(duì)其中的核心光學(xué)系統(tǒng)從原理上進(jìn)行了論證，并且依靠加工工藝和鍍膜技術(shù)使各個(gè)偏振器件滿足方案要求，實(shí)驗(yàn)研究結(jié)果，經(jīng)光學(xué)系統(tǒng)后由目鏡出射的激光能量遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于1微瓦，證實(shí)該裝置具有防護(hù)作用。


附圖1為現(xiàn)有目視激光光學(xué)系統(tǒng)原理圖；附圖2為本發(fā)明光學(xué)原理圖；附圖3為本發(fā)明實(shí)施例一原理框圖；附圖4為本發(fā)明實(shí)施例一目視激光防護(hù)光學(xué)系統(tǒng)圖；附圖5為本發(fā)明實(shí)施例二目視激光防護(hù)光學(xué)系統(tǒng)圖。
以上附圖中，1、望遠(yuǎn)物鏡；2、推遲片3、偏振分光棱鏡；4、激光發(fā)生器；5、格蘭-湯姆遜棱鏡；6、正象棱鏡；7、目鏡；8、1∶1轉(zhuǎn)象鏡；9、分劃板；10、分劃板；11、顯微物鏡；12、分劃板；13、擴(kuò)束鏡；14、分光棱鏡。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合附圖及實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步描述
實(shí)施例參見圖4所示，一種目視望遠(yuǎn)激光防護(hù)光學(xué)系統(tǒng)，主要由望遠(yuǎn)物鏡1、推遲片2、偏振分光棱鏡3、激光發(fā)生器4、格蘭-湯姆遜棱鏡5、正象棱鏡6和目鏡7組成。激光發(fā)生器4→偏振分光棱鏡3(透射)→望遠(yuǎn)物鏡1→推遲片2→目標(biāo)物體構(gòu)成一個(gè)投射目標(biāo)的激光發(fā)射光路(圖4中未畫出目標(biāo)物體)。目標(biāo)物體→推遲片2→望遠(yuǎn)物鏡1→偏振分光棱鏡3(反射)→格蘭-湯姆遜棱鏡5→正象棱鏡6→目鏡7構(gòu)成一個(gè)觀察目標(biāo)的共軸目視光路。所述偏振分光棱鏡3由兩塊直角棱鏡膠合而成，棱鏡的分光斜面上鍍有偏振分光膜。所述偏振分光膜由兩種不同折射率的材料交替疊加形成多層不同分界面，光線經(jīng)過各個(gè)分界面滿足布儒斯特條件。具體來說，該偏振分光膜高低兩種不同折射率材料交替疊加形成11層的膜系結(jié)構(gòu)，其中，高折射率材料為硫化鋅(ZnS)，光學(xué)參數(shù)為2.30；低折射率材料為冰晶石(Na3AlF6)，光學(xué)參數(shù)1.35；棱鏡材料為nD1.642，入射角α0＝45°，正好滿足布儒斯特條件。在激光波長為λ0＝635nm時(shí)，要求偏振度幾乎接近1，同時(shí)希望膜系在550nm附近，偏振度為零。按照以上條件通過計(jì)算機(jī)運(yùn)算得到635nm波長位置的偏振度為1，反射率是50％。595nm波長、587nm波長和532nm波長這三處波長位置的偏振度為零，反射率接近20％。激光發(fā)射光路和目視光路中均插入1∶1轉(zhuǎn)象鏡8、分劃板9和分劃板10，見圖4。
在激光發(fā)射光路中，激光發(fā)生器4發(fā)出P分量偏振激光光束，如果激光不是偏振，首先要使光線偏振化。圖4中使用的是半導(dǎo)體激光光源，經(jīng)準(zhǔn)直后調(diào)整偏振方向使激光光束產(chǎn)生只有P分量偏振，沒有S分量。這種偏振激光光束由于只有P分量在偏振分光棱鏡3的分光膜入射平面內(nèi)，對(duì)于偏振分光膜來講激光將全部透過膜系向前傳輸。然后，通過望遠(yuǎn)物鏡1和1/4波片的推遲片2達(dá)到目標(biāo)物體。在本實(shí)施例中，要求1/4波片的光軸與偏振光的振動(dòng)方向保持45°。此時(shí)值得注意的是從目標(biāo)物體開始向后反射的光由三部分組成，第一部分是激光投射到目標(biāo)物體后被反射回來的激光；第二部分是激光分別從望遠(yuǎn)物鏡1和推遲片2表面后向反射的激光；第三部分是目標(biāo)物體照明的自然背景光的反射。以上三部分向后反射的光線中，第一部分光線再次透過1/4波片時(shí)(投射一次，反射一次，一共兩次)，由于1/4波片的作用，此時(shí)激光偏振面轉(zhuǎn)過90°，對(duì)于偏振分光膜系來講此時(shí)激光只有S分量，沒有P分量，因此這部分光線經(jīng)偏振分光棱鏡3的偏振分光膜完全反射，通過格蘭-湯姆遜棱鏡5、正象棱鏡6到目鏡7。而第二部分光線由于沒有經(jīng)過1/4波片的推遲片2，其反射的激光仍只有P分量，因此這部分光線透過偏振分光棱鏡3的偏振分光膜完全返回，不進(jìn)入目視系統(tǒng)。第三部分光線通過偏振分光棱鏡3的偏振分光膜完全反射，通過格蘭-湯姆遜棱鏡5、正象棱鏡6到目鏡7。由于目鏡7前插入格蘭—湯普遜棱鏡5，如果目標(biāo)返回的激光光束還是很強(qiáng)，旋轉(zhuǎn)格蘭—湯普遜棱鏡5，第一部分激光強(qiáng)度可以得到調(diào)正，從最大到零，而第三部分背景光強(qiáng)不變。由此可見，從目標(biāo)物體反射回來的激光能量已大大減弱，在人眼允許的規(guī)定范圍內(nèi)，可供人眼觀察目標(biāo)，因此這一方案既完成了對(duì)目標(biāo)的觀察，同時(shí)也防護(hù)了激光對(duì)人眼的傷害。
本方案實(shí)施例中使用的格蘭-湯普遜棱鏡是格蘭棱鏡的一種，光軸與切面平行，其設(shè)計(jì)思想是在所需的波長范圍內(nèi)盡可能提高輸出光的透射比和消光比，增大視場角，并轉(zhuǎn)動(dòng)格蘭-湯普遜棱鏡，使一個(gè)偏振態(tài)的光按原方向出射，另一偏振態(tài)的光發(fā)生轉(zhuǎn)折。因光線的視場角大，要求格蘭-湯普遜棱鏡的通光截面大，這樣棱鏡的體積就大，由此對(duì)選擇材料帶來一定的難度，如何合理選擇材料、棱鏡角度、光軸方向是格蘭-湯普遜棱鏡設(shè)計(jì)的關(guān)鍵。
另外，在實(shí)施例中，將推遲片2插在望遠(yuǎn)物鏡1與偏振分光棱鏡3之間的光路中也是可以的，只是這樣做的效果比以上插在望遠(yuǎn)物鏡1前方位置差。因?yàn)?，這種方式中從望遠(yuǎn)物鏡1后向反射的激光還是能進(jìn)入目視系統(tǒng)，從而對(duì)人眼觀察產(chǎn)生傷害。
本實(shí)施例的另一變化是將激光發(fā)生器4的位置與目視光路中的格蘭-湯姆遜棱鏡5、正象棱鏡6和目鏡7位置進(jìn)行交換，參見圖5中的光路。此時(shí)，激光發(fā)生器4→偏振分光棱鏡3(反射)→望遠(yuǎn)物鏡1→推遲片2→目標(biāo)物體構(gòu)成一個(gè)投射目標(biāo)的激光發(fā)射光路。而目標(biāo)物體→推遲片2→望遠(yuǎn)物鏡1→偏振分光棱鏡3(透射)→格蘭-湯姆遜棱鏡5→正象棱鏡6→目鏡7構(gòu)成一個(gè)觀察目標(biāo)的共軸目視光路。這里要注意的是激光發(fā)生器4發(fā)出S分量偏振激光光束。
實(shí)施例二參見圖5所示，一種目視顯微激光防護(hù)光學(xué)系統(tǒng)，主要由顯微物鏡11、推遲片2、偏振分光棱鏡3、激光發(fā)生器4、格蘭-湯姆遜棱鏡5和目鏡7組成。激光發(fā)生器4→偏振分光棱鏡3(反射)→推遲片2→顯微物鏡11→目標(biāo)物體構(gòu)成一個(gè)投射目標(biāo)的激光發(fā)射光路。目標(biāo)物體→顯微物鏡11→推遲片2→偏振分光棱鏡3(透射)→格蘭-湯姆遜棱鏡5→目鏡7構(gòu)成一個(gè)觀察目標(biāo)的共軸目視光路。所述偏振分光棱鏡3與實(shí)施例一相同，這里不再重描述。激光發(fā)射光路和目視光路中均插入1∶1轉(zhuǎn)象鏡8、分劃板12，見圖5。
在激光發(fā)射光路中，激光發(fā)生器4發(fā)出S分量偏振激光光束，如果激光不是偏振，首先要使光線偏振化。圖5中使用的是偏振激光光源，經(jīng)擴(kuò)束鏡13只有S分量偏振，沒有P分量。這種偏振激光光束由于只有S分量在偏振分光棱鏡3的分光膜入射平面內(nèi)，對(duì)于偏振分光膜來講激光將全部反射向前傳輸。然后，通過1/4波片的推遲片2和顯微物鏡11達(dá)到目標(biāo)物體。在本實(shí)施例中，要求1/4波片的光軸與偏振光的振動(dòng)方向保持45°。此時(shí)值得注意的是從目標(biāo)物體開始向后反射的光線由四部分組成，第一部分是激光投射到目標(biāo)物體后被反射回來的激光；第二部分是激光從顯微物鏡11表面后向反射的激光；第三部分是激光從推遲片2表面后向反射的激光；第四部分是目標(biāo)物體照明的自然背景光的反射。以上四部分向后反射的光線中，第一部分光線再次透過1/4波片時(shí)(投射一次，反射一次，一共兩次)，由于1/4波片的作用，此時(shí)激光偏振面轉(zhuǎn)過90°，對(duì)于偏振分光膜系來講此時(shí)激光只有P分量，沒有S分量，因此這部分光線經(jīng)偏振分光棱鏡3的偏振分光膜完全透射，通過格蘭-湯姆遜棱鏡5到目鏡7。而第二部分光線由于經(jīng)過1/4波片的推遲片2，其反射的激光仍只有P分量，因此這部分光線也透過偏振分光棱鏡3的偏振分光膜進(jìn)入目視系統(tǒng)。第三部分光線由于沒有經(jīng)過1/4波片的推遲片2，其反射的激光仍只有S分量，因此這部分光線通過偏振分光棱鏡3的偏振分光膜反射完全返回，不進(jìn)入目視系統(tǒng)。第四部分光線通過偏振分光棱鏡3的偏振分光膜完全透射，通過格蘭-湯姆遜棱鏡5到目鏡7。由于目鏡7前插入格蘭—湯普遜棱鏡5，如果目標(biāo)返回的激光光束還是很強(qiáng)，旋轉(zhuǎn)格蘭—湯普遜棱鏡5，第一和第二部分激光強(qiáng)度可以得到調(diào)正，從最大到零，而第四部分背景光強(qiáng)不變。由此可見，從目標(biāo)物體反射回來的激光能量已大大減弱，在人眼允許的規(guī)定范圍內(nèi)，可供人眼觀察目標(biāo)，因此這一方案既完成了對(duì)目標(biāo)的觀察，同時(shí)也防護(hù)了激光對(duì)人眼的傷害。
本實(shí)施例的另一變化是將激光發(fā)生器4的位置與目視光路中的格蘭-湯姆遜棱鏡5和目鏡7位置進(jìn)行交換，參見圖4中的光路。此時(shí)，激光發(fā)生器4→偏振分光棱鏡3(透射)→推遲片2→顯微物鏡11→目標(biāo)物體構(gòu)成一個(gè)投射目標(biāo)的激光發(fā)射光路。而目標(biāo)物體→顯微物鏡11→推遲片2→偏振分光棱鏡3(反射)→格蘭-湯姆遜棱鏡5→目鏡7構(gòu)成一個(gè)觀察目標(biāo)的共軸目視光路。這里要注意的是激光發(fā)生器4發(fā)出P分量偏振激光光束。
上述實(shí)施例只為說明本發(fā)明的技術(shù)構(gòu)思及特點(diǎn)，其目的在于讓熟悉此項(xiàng)技術(shù)的人士能夠了解本發(fā)明的內(nèi)容并據(jù)以實(shí)施，并不能以此限制本發(fā)明的保護(hù)范圍。凡根據(jù)本發(fā)明精神實(shí)質(zhì)所作的等效變化或修飾，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種目視激光防護(hù)光學(xué)系統(tǒng)，包括物鏡、分光鏡、激光發(fā)生器以及目鏡，所述激光發(fā)生器、分光鏡、物鏡、目標(biāo)物體依次構(gòu)成一個(gè)投射目標(biāo)的激光發(fā)射光路，而目標(biāo)物體、物鏡、分光鏡、目鏡依次構(gòu)成一個(gè)觀察目標(biāo)的目視光路，目視光路與激光發(fā)射光路同軸，其中，一個(gè)光路利用分光鏡的分光面透射形成，另一個(gè)光路利用分光鏡的分光面反射形成，其特征在于所述激光發(fā)生器發(fā)出偏振激光光束；所述分光鏡為偏振分光鏡，該偏振分光鏡的分光斜面上鍍有偏振分光膜；所述偏振分光膜由兩種不同折射率的材料交替疊加形成多層不同分界面，光線經(jīng)過各個(gè)分界面滿足布儒斯特條件；所述偏振分光鏡前方的激光發(fā)射光路中插入一推遲片，該推遲片的推遲量為四分之一激光波長的奇倍數(shù)，推遲片的光軸與偏振激光的振動(dòng)方向?yàn)?5°。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的目視激光防護(hù)光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于所述偏振分光鏡與目鏡之間的目視光路中插入一個(gè)格蘭棱鏡，格蘭棱鏡繞目視光路的光軸轉(zhuǎn)動(dòng)連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的目視激光防護(hù)光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于所述格蘭棱鏡采用下列之一(1)、格蘭-湯姆遜棱鏡；(2)、格蘭-傳科棱鏡；(3)、格蘭-阿侖斯棱鏡；(4)、格蘭-福蘭克-里特棱鏡；(5)、格蘭-列普奇棱鏡；(6)、格蘭-泰勒棱鏡；(7)、格蘭-馬普赫斯棱鏡；(8)、格蘭-阿曼-馬塞棱鏡。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的目視激光防護(hù)光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于所述格蘭棱鏡采用格蘭-湯姆遜棱鏡或者格蘭-列普奇棱鏡。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的目視激光防護(hù)光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于所述物鏡為望遠(yuǎn)物鏡，推遲片設(shè)在望遠(yuǎn)物鏡前方的激光發(fā)射光路中，或者設(shè)在望遠(yuǎn)物鏡與偏振分光鏡之間的激光發(fā)射光路中。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的目視激光防護(hù)光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于所述物鏡為顯微物鏡，推遲片設(shè)在顯微物鏡與偏振分光鏡之間的激光發(fā)射光路中。
全文摘要
一種目視激光防護(hù)光學(xué)系統(tǒng)，采用由偏振分光鏡和推遲片組成的偏振化激光系統(tǒng)，使出射的激光束與從目標(biāo)反射回來的激光束偏振方向互相垂直，而非目標(biāo)鏡面反射回來的激光束仍保持原狀，利用偏振分光鏡把兩類反射激光分開，其中，用于觀察的一類進(jìn)入目視光路系統(tǒng)，而無助于觀察的另一類從原路返回，不進(jìn)入目視光路系統(tǒng)。另外目標(biāo)物體的背景白光因偏振分光鏡有優(yōu)質(zhì)窄帶光譜特性，故進(jìn)入目視光路，對(duì)觀察瞄準(zhǔn)無影響。目鏡前的格蘭－湯普遜棱鏡可調(diào)整反射激光光強(qiáng)，對(duì)觀察瞄準(zhǔn)無影響。由此可見，本方案從目標(biāo)物體反射回來的激光能量已大大減弱，在人眼允許的規(guī)定范圍內(nèi)，可供人眼觀察目標(biāo)，因此這一方案既完成了對(duì)目標(biāo)的觀察，同時(shí)也防護(hù)了激光對(duì)人眼的傷害。
文檔編號(hào)G02B5/04GK1920616SQ20061004147
公開日2007年2月28日 申請(qǐng)日期2006年9月8日 優(yōu)先權(quán)日2006年9月8日
發(fā)明者李蘇, 吳泉英 申請(qǐng)人:蘇州北斗光電儀器有限公司