[發(fā)明專利]一種激光干涉測距儀

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210210755.5
• 申請日: 2012-06-25
• 公開（公告）號(hào): CN102706282A
• 公開（公告）日: 2012-10-03
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 陸惠宗
• 申請（專利權(quán)）人: 無錫邁福光學(xué)科技有限公司
• 主分類號(hào): G01B11/02
• 分類號(hào): G01B11/02
• 代理公司: 上海金盛協(xié)力知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 31242
• 代理人: 王松

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于光學(xué)設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種測距儀，尤其涉及一種激光干涉測距儀。

背景技術(shù)

利用激光波長非常好的空間相干性及穩(wěn)定性形成的干涉波測量物體的微小位移已有非常多的報(bào)道；如參考文獻(xiàn)1：《US?Patent“Apparatus?for?Optical?Differential?Measurement?of?Glide?Height?Above?a?Magnetic?Disk”,Huizong?Lu?et.al.Patent?No.US005703684,December?30,1997》、參考文獻(xiàn)2：《US?Patent“Optical?Differential?Profile?Measurement?Apparatus?and?Process”,Huizong?Lu,et.Al.Patent?No.US005784163,July?21,1998.》。這種裝置也已被廣泛應(yīng)用于實(shí)踐中。

測量中，通過對隨被測物移動(dòng)而形成的相干光與參考光之間的光程差對應(yīng)的干涉強(qiáng)度周期性變化及強(qiáng)度的測量，可有效測出物體位移量；其測量精度一般在亞微米量級(jí)，與干涉光的波長有關(guān)。

圖1是一個(gè)現(xiàn)有激光干涉儀的光路圖，如圖1所示，現(xiàn)有的激光干涉儀包括激光器1、第一分光棱鏡（BS）2、第二分光棱鏡（BS）3、參考面4、探測器5。

所述激光器1、第一分光棱鏡2、第二分光棱鏡3依次設(shè)置，探測器5設(shè)置于第一分光棱鏡2的一側(cè)，接收從第一分光棱鏡2反射的光；參考面4設(shè)置于第二分光棱鏡3的一側(cè)，接收從第二分光棱鏡3反射的光并反射。

被測面6設(shè)置于移動(dòng)面7上，移動(dòng)面7可以上下移動(dòng)（與照射在被測面6上的光的方向一致）。

與移動(dòng)物體相連的干涉面隨物體移動(dòng)而位移，其位移量為x。干涉光強(qiáng)與位移量及激光波長之間的關(guān)系由下式描述：

式中γ是干涉光強(qiáng)的對比度，γ在0到1之間.一個(gè)設(shè)計(jì)合理的干涉儀其干涉光強(qiáng)對比度接近于1。由公式(1)可見，干涉光強(qiáng)隨位移的變化是周期性的，周期是λ/2。由于可見光波長在400nm到700nm之間，故通過直接測量干涉光強(qiáng)的周期性變化可測量的位移精度在亞微米量級(jí)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是：提供一種激光干涉測距儀，可提高測量靈敏度。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

一種激光干涉測距儀，所述測距儀包括：激光器、第一分光器、第二分光器、探測器、第一反射單元、第一反射組、第二反射組；

所述激光器、第一分光器、第二分光器依次設(shè)置，探測器設(shè)置于第一分光器的一側(cè)，接收從第一分光器反射的光；參考面設(shè)置于第二分光器的一側(cè)，接收從第二分光器反射的光并反射；

干涉光經(jīng)第一反射單元反射后進(jìn)入第一反射組，第一反射組的第一個(gè)斜面將光反射后導(dǎo)入第二反射組；光線在這兩組反射組之間經(jīng)多次反射后，最終以正入射的形式入射到被測反射面，經(jīng)該反射面反射，光沿原路返回，最后經(jīng)第二分光器與經(jīng)參考面反射的參考光進(jìn)行干涉，在探測器表面進(jìn)行干涉。

作為本發(fā)明的一種優(yōu)選方案，所述第一反射組包括若干45°反射鏡；所述第二反射組包括若干45°反射鏡；所述第一反射單元為45°放置的直角棱鏡。

作為本發(fā)明的一種優(yōu)選方案，第一反射組和第二反射組中的一個(gè)與被測物相連，與被測物相連的反射組將隨物體的移動(dòng)而做作同樣的移動(dòng)，另一組發(fā)射組的位置固定。

作為本發(fā)明的一種優(yōu)選方案，當(dāng)被測物體做上下移動(dòng)時(shí)，測量光線的光程由于物體移動(dòng)x而產(chǎn)生的位移是2(1+N)x，N是上下棱鏡組內(nèi)配對棱鏡的數(shù)目；所以該裝置將干涉光程增加了2Nx，對應(yīng)的光強(qiáng)隨位移的變化記為：

測量靈敏度提高(1+N)倍；其中，γ是干涉光強(qiáng)的對比度，在0到1之間；λ為激光波長、為被測光與參考光之間的初始位相差。

一種激光干涉測距儀，所述測距儀包括：激光器、第一分光器、第二分光器、探測器、第一反射單元、第一反射組、第二反射組、第三反射組、第四反射組、第一參考面、第二參考面；

所述激光器、第一分光器、第二分光器依次設(shè)置，探測器設(shè)置于第一分光器的一側(cè)，接收從第一分光器反射的光；

所述第一反射單元與第一參考面之間設(shè)置第一反射組、第二反射組；干涉光經(jīng)第一反射單元反射后進(jìn)入第一反射組，第一反射組的第一個(gè)斜面將光反射后導(dǎo)入第二反射組；光線在這兩組反射組之間經(jīng)多次反射后，最終以正入射的形式入射到第一參考面；