[发明专利]一种光斑位置探测器

说明书

技术领域

本发明涉及探测光斑中心位置的装置。更具体地，涉及一种光斑位置探测器。

背景技术

象限探测器是一种常用的光斑位置跟踪探测器，在空间卫星光通信ATP技术、现代原子力显微镜的悬臂位置探测、激光准直、激光自动跟踪、激光制导中广泛地采用象限探测器对目标的方位信息进行探测，实现对目标的定位跟踪。象限探测器的基本原理是光电效应，利用半导体材料吸收光子能量引起的电子跃迁，将光信号转换为电信号，通常是利用集成光路光刻技术将完整的光电传感器的光敏面分割成几个具有相同形状和面积、位置对称的区域，每个区域可以看作一个独立的光电探测器，其背面仍为一整片，理想情况下，每个区域都具有完全相同的性能参量。

以常用的四象限探测器为例，如图1(a)所示，四象限探测器光敏面有A、B、C、D四个部分，当目标光斑落在光敏面的不同位置时，每个象限根据各自接收到的光信号，分别独立输出不同幅度的电信号。假设目标光斑几何形状对称、能量分布均匀，当其照射到探测器中心时,各个象限由于光辐射量相同，输出相等的光电流。当目标光斑相对探测器中心产生偏移，如图1(b)所示，四个象限由于光辐射量不同而产生不同的光电流，通过对光电流的偏差处理即可推知目标光斑相对四象限探测器中心的偏移,从而对目标光斑中心进行定位。

象限探测器的光敏元件通过光刻工艺分成若干独立的象限单元，象限单元之间的缝隙通常小于100um，其加工工艺复杂，造价较高。

因此，需要提供一种基于象限探测原理的光斑位置探测器，不需要通过光刻工艺等复杂加工方法制成，同时可以实现目标光斑的定位跟踪。

发明内容

本发明要解决的一个技术问题是提供一种光斑位置探测器，以简化传统光斑位置探测器的加工工艺，同时实现目标光斑位置的正确定位。

为解决上述技术问题，本发明采用下述技术方案：

本发明公开了一种光斑位置探测器，其特征在于，所述探测器包括：

多个光电性能一致的光电传感器，处于同一平面且相互之间存在缝隙；和

光散射膜，平行于所述多个光电传感器构成的平面且与所述平面隔开；

所述光散射膜的面积大于所述平面。

优选地，所述光散射膜用于将光斑散射至所述多个光电传感器的接收面上。

优选地，所述光电传感器用于将所述光散射膜散射的光信号转换为电信号。

优选地，所述探测器进一步包括与所述多个光电传感器连接的电信号处理模块，用于处理所述多个光电传感器传递的输出电压，得到光斑的位置。

优选地，所述多个光电传感器间的缝隙的宽度在1mm以内。

优选地，所述多个光电传感器为对称排列的偶数个光电传感器。

优选地，所述多个光电传感器为排列成2×2形式的四个光电传感器。

优选地，所述四个光电传感器的总电压为

SUM(total)＝D00+D01+D10+D11

第一列两个光电传感器的总电压为

SUM(left)＝D00+D10

第二列两个光电传感器的总电压为

SUM(right)＝D01+D11

第一行两个光电传感器的总电压为

SUM(up)＝D00+D01

第二行两个光电传感器的总电压为

SUM(down)＝D10+D11

其中，D00为第一行第一列的光电传感器的输出电压，D01为第一行第二列的光电传感器的输出电压，D10为第二行第一列的光电传感器的输出电压，D11为第一行第二列的光电传感器的输出电压。

优选地，其特征在于，

光斑在行方向的相对位置为

x＝{[SUM(right)-SUM(left)]/SUM(total)+1}×50

光斑在列方向的相对位置为

y＝{[SUM(up)-SUM(down)]/SUM(total)+1}×50

本发明的有益效果如下：

本发明提供了一种工艺简单、性能可靠的光斑位置探测器，实现光斑位置的定位功能，同时本发明的光斑位置探测器还可根据需要进行动态调整和设置，可扩展为多象限的光斑位置探测器，实现更广范围的光斑探测，提高了光斑位置探测器的实用性。

附图说明

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明。

图1(a)示出现有技术中象限探测器光斑位于探测器中心的示意图。

图1(b)示出现有技术中象限探测器光斑偏离探测器中心的示意图。