[實用新型]位置敏感探測器定位誤差的標定裝置

有效

• 申請號: 201520983319.0
• 申請日: 2015-12-01
• 公開（公告）號: CN205300497U
• 公開（公告）日: 2016-06-08
• 發明（設計）人: 王濤;趙建科;田留德;周艷;潘亮;陳琛;段亞軒;趙懷學
• 申請（專利權）人: 中國科學院西安光學精密機械研究所
• 主分類號: G01B11/00
• 分類號: G01B11/00
• 代理公司: 西安智邦專利商標代理有限公司 61211
• 代理人: 倪金榮

技術領域

本實用新型屬于光學定位跟蹤測試技術領域，具體涉及一種位置敏感探 測器定位誤差的標定裝置。

背景技術

位置敏感探測器(PositionSensitiveDetector，簡稱PSD)是一種基于非均勻 半導體橫向光電效應的光電位置傳感器，可以準確迅速地探測到入射光斑的 能量中心位置，具有很高的位置分辨率和良好的響應特性，適合用于位置、 位移等的實時動態檢測。目前開發的PSD可分為一維PSD和二維PSD兩類， 可分別用于測量光點在直線和平面上的運動位置及位移，其中二維PSD在激 光準直、光學定位跟蹤等測量領域具有廣闊的應有前景。

一般情況下，PSD的定位誤差為±0.05mm，為了適應和滿足更高精度的 位移探測，則需要對PSD不同位移量下的定位誤差進行標定并加以修正。通 常的做法是將光源(半導體激光器LD)通過設計的專用夾具固定在萬能工具 顯微鏡的立臂上，PSD安裝在萬能工具顯微鏡的工作臺上，利用萬能工具顯 微鏡x和y兩個方向上的位移調節裝置調整激光光點入射到PSD光敏面的一 個位置上，記下此時PSD的坐標數值，同時記下萬能工具顯微鏡的坐標數值。 再次調節萬能工具顯微鏡x和y兩個方向上的位移調節裝置，使激光光點入 射到PSD光敏面的另一個位置上，記下此時PSD的坐標數值，同時記下萬能 工具顯微鏡的坐標數值。利用PSD兩次的坐標數值，可以計算出兩個光點之 間的距離，并將其作為測量值。利用萬能工具顯微鏡兩次的坐標數值，可以 計算出兩個光點之間的距離，并將其作為相對真值。測量值與相對真值之差 即為PSD的定位誤差。

該方法是建立在PSD光敏面和萬能工具顯微鏡二維測量平面平行的前提 下，因此PSD光敏面和萬能工具顯微鏡二維測量平面的平行性是影響PSD定 位誤差測試精度的關鍵因素，此方法沒有調整PSD光敏面和萬能工具顯微鏡 二維測量平面平行性的微調環節。如果PSD光敏面和萬能工具顯微鏡二維測 量平面不平行，則PSD測量坐標系和萬能工具顯微鏡測量坐標系不為同一個 坐標系，兩個測量坐標系之間會發生相對旋轉，并且此旋轉角度在上述的測 試條件下是無法獲知的，因此也不能對坐標旋轉引入的測試誤差進行修正。 即在兩個測量坐標系發生相對旋轉的條件下，所獲得PSD的測量坐標和萬能 工具顯微鏡的測量坐標不能進行直接運算。

由于上述方法的PSD測量坐標系與標準設備測量坐標系之間均存在坐標 旋轉的現象，為此提出一種高精度位置敏感探測器定位誤差的標定方法及標 定裝置具有一定的實際意義。

發明內容

本實用新型所要解決的問題是提供一種位置敏感探測器定位誤差的標定 裝置，很容易的調整PSD光敏面法線與電控位移臺的移動方向垂直，避免了 因坐標系旋轉而引入的測試誤差，提高了PSD定位誤差的測試精度。

解決上述問題的技術方案：所提供的位置敏感探測器定位誤差的標定裝 置，包括電控平移臺、單軸精密轉臺、用于給PSD發射光束的半導體激光器 和用于夾持半導體激光器的激光夾持器；所述單軸精密轉臺固定于電控平移 臺上，單軸精密轉臺上放置有PSD。

上述單軸精密轉臺通過螺栓與電控平移臺固定。

所提供的位置敏感探測器定位誤差的標定方法，包括以下步驟：

步驟1：將PSD放置于單軸精密轉臺上，轉動PSD，使PSD的光敏面與 電控平移臺成夾角，然后固定PSD；

步驟2：調整半導體激光器光束方向，使光束和PSD光敏面垂直，記錄 PSD的坐標測量值和電控平移臺的測量值；移動電控平移臺到下一位置后， 記錄PSD的坐標測量值和電控平移臺的測量值；通過兩次PSD的坐標測量值 計算出兩個光點之間的距離，作為測量值；通過兩次電控平移臺的測量值計 算出兩個光點之間的距離，作為相對真值；測量值與相對真值之差即為PSD 的定位誤差；

步驟3：根據PSD的定位誤差確定單軸精密轉臺的轉動步距，以確定后 的轉動步距轉動單軸精密轉臺，然后重復步驟2來測量轉動后的PSD的定位 誤差，經過多次轉動單軸精密轉臺，從而得到PSD的定位誤差的數集；

步驟4：

以單軸精密轉臺的角度位置和相對應的PSD的定位誤差分別為橫軸和縱 軸，繪制曲線；確定曲線所對應函數的單調性，若為單調函數則重復步驟1-4， 直到曲線所對應的函數為非單調函數再進行下一步；若為非單調函數則進行 下一步；