[發明專利]激光位移傳感器

有效

• 申請號: 201710052240.X
• 申請日: 2017-01-22
• 公開（公告）號: CN106855391B
• 公開（公告）日: 2019-07-26
• 發明（設計）人: 王雷;譚波
• 申請（專利權）人: 寧波舜宇智能科技有限公司;余姚舜宇智能光學技術有限公司
• 主分類號: G01B11/02
• 分類號: G01B11/02
• 代理公司: 北京謹誠君睿知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 11538
• 代理人: 陸鑫;延慧

本發明公開了一種激光位移傳感器，包括激光器、成像物鏡以及感光元件，激光器用于射出激光束，由成像物鏡接收并出射的光入射到感光元件，在對成像物鏡和感光元件進行調制傳遞函數MTF解析時，解析結果滿足以下條件：在感光元件的多個感光單元的主要排列方向為弧矢方向的情況下，MTFS＞MTFT；在感光元件的多個感光單元的主要排列方向為子午方向的情況下，MTFT＞MTFS；其中，MTFS為弧矢方向上的MTF值，MTFT為子午方向上的MTF值。本發明能夠降低物鏡的設計難度，節省制造和維護成本，另外還有助于提高測量的準確度，能夠更好地應對使用中因為振動或機械變形等隨帶來的不良影響。

技術領域

本發明涉及光學測量領域，并且特別地，涉及一種激光位移傳感器。

背景技術

光學傳感器是依據光學原理進行測量的儀器，這類傳感器有許多優點，例如，能夠實現非接觸和非破壞性測量、測量幾乎不受干擾、能夠實現高速傳輸以及可遙測、遙控、可實時處理等優點。

光學傳感器包括很多類型，其中，以激光三角法為基本原理的激光位移傳感器是一種利用激光為光源、將CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor，互補金屬氧化物半導體)或者CCD(Charge-coupled Device，電荷耦合元件)傳感器作為接收器的精密測量儀器。這種傳感器能夠在非接觸的情況下精確測量被測物體的位置、位移等變化，并且能夠被應用于檢測物體的位移、厚度、振動、距離、直徑等幾何量的測量。

在以激光三角法為基本原理的激光位移傳感器中，相對于成像物鏡，物面和像面都成傾斜狀態，即物面與像面都與成像物鏡光軸成一定的夾角。在傳統激光位移傳感器中，光學系統設計都兼顧成像物鏡子午方向(T方向)和弧矢方向(S方向)兩個方向的成像質量。由于需要兼顧兩個方向的成像質量，所以這種需求的存在會增加激光位移傳感器的成像物鏡設計難度，提高制造和維護成本。

不僅如此，隨著激光位移傳感器的使用，很可能會因為振動、機械變形等原因，使得激光器發出的光斑無法準確投射到傳感器上，導致系統信噪比降低，影響測量的準確性，甚至可能出現完全無法進行測量的問題。

公開號為CN105138193A的中國發明專利申請公開一種用于光學觸摸屏的攝像模組及其鏡頭，具體而言，該專利申請采用拉高成像物鏡T方向的MTF值、壓低S方向的調質傳遞函數(MTF)值，來提高光學觸摸屏裝置的靈敏性能。因此，該專利對于如何提高光學觸摸屏的靈敏性能，提出了解決方案。但是，激光位移傳感器不同于光學觸摸屏，隨著激光位移傳感器的使用，很可能會因為振動、機械變形等原因，使得激光器發出的光斑無法正確投向傳感器，進而導致無法進行準確檢測、甚至完全無法進行測量的問題。而對于激光位移傳感器所面臨的設計難度高、易受振動和機械變形影響的問題，上述專利無能為力。

針對上述問題，目前尚未提出有效的解決方案。

發明內容

針對相關技術中的問題，本發明提出一種激光位移傳感器，能夠在不影響測量精度的情況下，降低成像物鏡的設計難度，同時讓測量系統能夠更有效地應對振動、機械變形等不良影響。

根據本發明，提供了一種激光位移傳感器。

根據本發明的激光位移傳感器包括激光器、成像物鏡以及感光元件，激光器用于射出激光束，由成像物鏡接收并出射的光入射到感光元件。其中，在對成像物鏡和感光元件進行調制傳遞函數MTF解析時，解析結果滿足以下條件：

在感光元件的多個感光單元的主要排列方向為弧矢方向的情況下，MTFS＞MTFT；

在感光元件的多個感光單元的主要排列方向為子午方向的情況下，MTFT＞MTFS；

其中，MTFS為弧矢方向上的MTF值，MTFT為子午方向上的MTF值。