基于自聚焦原理的光栅精密测量结构及测量方法

摘要

本发明涉及传感系统光学结构。基于自聚焦原理的光栅精密测量结构及测量方法，包括用于产生激光光束的激光器、光学棱镜、光栅、光电探测器，光学棱镜包括一反射镜、一分光镜、一准直镜；光栅包括第一光栅、第二光栅，以第一光栅作为一分光光栅，以第二光栅作为一测量光栅；激光器的出光口设有分光光栅，分光光栅将激光器发出的激光分为三束衍射光，分光光栅上方设有分光镜，分光镜的左方设有反射镜，反射镜的反射面位于右侧，反射镜向左倾斜设置，反射镜的上方设有准直镜，准直镜的上方设有物镜，物镜的上方设有测量光栅；分光镜的右方设有一柱面镜，柱面镜右方设有光电探测器。本发明读数系统成本低，且体积小、集成化程度高。

主权项

基于自聚焦原理的光栅精密测量结构，包括用于产生激光光束的激光器、光学棱镜、光栅、光电探测器，其特征在于，所述光学棱镜包括一反射镜、一分光镜、一准直镜；所述光栅包括一第一光栅、第二光栅，以所述第一光栅作为一分光光栅，以所述第二光栅作为一测量光栅；所述激光器的出光口设有所述分光光栅，所述分光光栅将激光器发出的激光分为三束衍射光，所述分光光栅上方设有所述分光镜，所述分光镜的左方设有所述反射镜，所述反射镜的反射面位于右侧，且所述反射镜向左倾斜设置，所述反射镜的上方设有所述准直镜，所述准直镜的上方设有物镜，所述物镜的上方设有所述测量光栅；所述分光镜的右方设有一柱面镜，所述柱面镜右方设有所述光电探测器；所述光电探测器是一六象限光电探测器，所述六象限光电探测器内设有一检测电路，所述六象限光电探测器通过所述检测电路连接一信号处理电路，所述信号处理电路连接一PID反馈控制电路；所述PID反馈控制电路连接一压电陶瓷驱动器，所述压电陶瓷驱动器固定连接所述物镜；所述激光器发出的光束经所述分光光栅衍射后分为0级和±1级光束，0级光束用于测量，±1级光束获得循迹伺服信号用于判别光栅位移方向；0级和±1级光束三光束依次经过所述分光镜，所述反射镜、经所述准直镜后成三束平行光束，进入所述物镜聚焦于所述测量光栅上；所述测量光栅上测量信号的反射光束按原路返回至所述分光镜；0级和±1级光束三光束后经所述柱面镜后聚焦在所述六象限光电探测器上，所述六象限光电探测器输出的聚焦误差信号经检测电路、信号处理电路传输信号至PID反馈控制电路，反馈控制电路压电陶瓷驱动器带动所述物镜移动，使得所述物镜焦点和所述测量光栅平面位置重合，实现自动聚焦。