[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

说明书

本发明公开了一种高精度测量光斑微位移的光学系统，包括定位台，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光斑目标平面。本发明提供了一种简单方便的测量光调制的微小位移系统和方法，针对光斑质量不好且需要精确测量光斑微小位移信息的工况下，我们提出了利用CCD高清相机拍照并提取灰度值的方式来进行表征。在我们的测试工况下，成功对质量较差的光斑最小1mm位移的检测分析。

技术领域

本发明涉及微电子以及光学领域，特别是涉及一种高精度测量光斑微位移的光学系统及测试方法。

背景技术

对于光斑质量不好，散射情况较强的工况下，光斑的微小距离位移的精确表征在激光偏转测试中是一个难题。现有技术中，对于光斑的微距表征，缺少一种简单和已操作的高精度测量方法，故本发明针对光斑的微距位移的表征，设计了一套高精度光学测量系统。并提供相应的使用方法来进行操作。

发明内容

有鉴于现有技术的上述缺陷，本发明所要解决的技术问题是如何实现光斑微小距离位移的精确表征。

基于上述技术问题，本发明提供了一种高精度测量光斑微位移的光学系统，包括定位台，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光斑目标平面。

较优的，所述定位台设置为XYZ三轴位移台。

较优的，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。

较优的，所述图像数据采集系统包括CCD相机，所述CCD相机用于从后端采集所述光斑目标平面的图像数据。

较优的，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。

较优的，所述图像数据采集系统与移动定位标尺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。

为此，本发明还提供一种高精度测量光斑微位移的测量方法，采用如权利要求前所述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。

较优的，如前所述的高精度测量光斑微位移的测量方法，所述步骤3)中，设置高低电压信号为低频方波信号。

较优的，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；