[发明专利]一种高精度测量光斑微位移的光学系统及测试方法

权利要求书

1.一种高精度测量光斑微位移的光学系统，其特征是：包括定位台、光斑目标平面，图像数据采集系统，所述定位台上设置有光斑目标平面，使得所述光斑目标平面可以沿定位台移动固定位置；入射激光通过偏转电极在所述光斑目标平面上形成光斑；

所述光斑目标平面一侧用于接收激光出射光线形成的光斑，另一侧设置有图像数据采集系统，所述图像数据采集系统对准所述光斑目标平面。

2.如权利要求1所述的高精度测量光斑微位移的光学系统，其特征是：所述定位台设置为XYZ三轴位移台。

3.如权利要求1所述的高精度测量光斑微位移的光学系统，其特征是：所述定位台上设置有移动定位标尺，使得所述图像数据采集系统可以移动固定位置。

4.如权利要求1所述的高精度测量光斑微位移的光学系统，其特征是：所述图像数据采集系统包括CCD相机，所述CCD相机用于从光斑目标平面后方采集所述光斑目标平面的图像数据。

5.如权利要求1所述的高精度测量光斑微位移的光学系统，其特征是：所述光学系统还包括环境光源，所述环境光源在不同时间进行图像数据采集时设置为相同亮度以便于图像数据采集系统进行同等条件下的图像采集。

6.如权利要求3所述的高精度测量光斑微位移的光学系统，其特征是：所述图像数据采集系统与所述光斑目标平面保持垂直并前后调整距离以实现光斑目标平面的对焦和拍照。

7.一种高精度测量光斑微位移的测量方法，其特征是：采用如权利要求1至6任一项的高精度光斑微位移光学系统，包括以下步骤：

1)将所述图像数据采集系统对准所述光斑目标平面使得光斑的微距移动在所述图像数据采集系统的视野以内且内观测到目标光斑的位移；

2)将固定倍数的图像数据采集系统前后调整距离，实现对焦并且拍照，实现初始状态图像采集校准；

3)对所述偏转电极依次施加电压差为同一差值的高、低电压信号；

4)在施加步骤3)中不同电压信号时，分别采用图像数据采集系统对所述光斑目标平面进行图像采集；

5)提取相邻电压信号下的图像数据采集结果进行灰度差值；

6)对灰度差值进行统计，计算得出光斑偏转距离。

8.如权利要求7所述的高精度测量光斑微位移的测量方法，其特征是：所述步骤3)中，设置高低电压信号为低频方波信号。

9.如权利要求7所述的高精度测量光斑微位移的测量方法，其特征是：所述步骤6)中，按照以下步骤对灰度差值进行统计并计算得出光斑偏转距离：

61)采取每一相邻电压信号下的图像数据采集结果并选择目标框；

62)绘制距离与所述灰度差值图，不同组相邻电压信号下的图像采集数据目标框里的灰度值沿Y轴叠加，得到叠加后灰度值在X轴上的分布；

63)在步骤62)中，取得取灰度差值最大值和灰度差值对应的距离值，即为光斑受偏转电极调制偏转的距离d₀。

10.如权利要求9所述的高精度测量光斑微位移的测量方法，其特征是：所述步骤61)中，选择不同图像数据采集结果的目标框时选择同一宽度的目标框。