[实用新型]一种高精度位移检测装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及光学检测领域，特别是涉及一种利用光学实现的高精度位移检测装置。

背景技术

传统的位移传感器通常采用共焦显微镜的原理进行测量，它主要由白光光源，色差镜头加上光谱仪组成（参见文献《光电工程》的“光谱共焦位移传感器物镜设计”），光源采用复色光(如白光)，这束光经过色差镜头，产生光谱色散，在空间形成一系列焦点。聚焦于被测物体表面的单色光，反射回来，到达单色仪或者光谱仪，从而确定此单色光的波长，每一个波长都对应着一个距离值，因此根据波长即可推算出位移值。

图1示意了光谱共焦位移传感器的基本原理，复色光光源1经过前面透镜形成平行光，接着通过分束器2后面能够产生色散的成像透镜，如果刚好黄绿光汇聚在物体3表面上，反射光再次经过成像透镜，最后黄绿光会聚通过小孔4和另一分束器5到达光谱仪，离焦反射的其它光谱成分则被小孔遮挡。光谱仪得到的光谱分布如图2所示，横坐标表示波长，纵坐标表示对比度。对于得到的光谱曲线，其峰值在555nm处，如果物体有一个小的位移，那么光谱仪可以得到另一个光谱曲线，获得另外一个峰值，这两个峰值之差所代表的位移根据成像透镜产生的色散和波长关系可以得出。

这种位移传感器的位移测量范围取决于显微镜头的光谱色散范围，当测量高分辨率的时候，需要选择高数值孔径的镜头，这样导致工作距会有很大程度上的减少。

另外分辨率的提高同时会导致测量范围会相应的减少，通常测量范围是分辨率的1～10万倍，为了让系统兼容不同的分辨率和测量范围，需要更换不同的色差镜头，导致设备的成本上升。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是提供一种高精度位移检测装置，在不需要更换不同色差镜头的前提下，能兼容不同的分辨率和测量范围，从而解决目前光检测位移的设备需要频繁更换镜头且工作距较短的问题。

解决上述技术问题的技术方案如下：

本实用新型提供一种高精度位移检测装置，包括：

短相干光源、准直透镜、起偏器、分光器、聚焦透镜、反射镜、检偏器、图像传感装置和两个1/4波片；其中，

所述短相干光源、准直透镜、起偏器、分光器、第一1/4波片和反射镜呈一排依次排列成为第一光路；

所述聚焦透镜、第二1/4波片、所述分光器、检偏器和图像传感装置呈一排依次排列成为第二光路；

所述第一光路与第二光路经所述分光器交汇且所述两光路相互垂直；

所述短相干光源的光输出端朝向所述准直透镜；

所述反射镜在所述第一光路中倾斜设置，并能调整在所述第一光路中倾斜的角度。

本实用新型的有益效果为：利用两条光通路作用形成的干涉条纹进行位移的测量，可通过调节反射镜的倾斜角度，方便的实现测量范围的调整，而不用更换不同的色差镜头，因此具有结构简单、成本低、工作距长、测量精度高且测量范围可方便调节的优点。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他附图。

图1为传统共焦显微镜的结构原理图；

图2为传统共焦显微镜光谱仪的输出波形图；

图3为本实用新型实施例提供的检测装置的结构原理图；

图4为本实用新型实施例的图像传感装置上的光强分布示意图。

具体实施方式

下面对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型的保护范围。

本实用新型实施例提供一种高精度位移检测装置，如图3所示，该检测装置包括：短相干光源301、准直透镜302、起偏器303、分光器304、聚焦透镜309、反射镜306、检偏器308、图像传感装置307和两个1/4波片3051、3052；

其中，短相干光源301、准直透镜302、起偏器303、分光器304、第一1/4波片3051和反射镜306呈一排依次排列成为第一光路；

聚焦透镜309、第二1/4波片3052、所述分光器304、检偏器308和图像传感装置307呈一排依次排列成为第二光路；

第一光路与第二光路经所述分光器304交汇且所述两光路相互垂直；