[發(fā)明專利]一種位移測量光學(xué)系統(tǒng)

在審

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• 申請日: 2017-03-03
• 公開（公告）號: CN106643478A
• 公開（公告）日: 2017-05-10
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 姚東;沈宏海;李全超;陳成;張嬛
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學(xué)院長春光學(xué)精密機械與物理研究所
• 主分類號: G01B9/02
• 分類號: G01B9/02
• 代理公司: 北京集佳知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11227
• 代理人: 羅滿

1.一種位移測量光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于，包括激光光源、第一偏振分光棱鏡、導(dǎo)光棱鏡組、反射鏡、偏振變換元件、第二偏振分光棱鏡、光電轉(zhuǎn)換器和處理系統(tǒng)；

所述第一偏振分光棱鏡位于所述激光光源的出射光光路上，第一偏振分光棱鏡將光源光分成偏振方向正交并且傳播方向相垂直的兩束光；

經(jīng)所述第一偏振分光棱鏡反射的一束光進(jìn)入所述導(dǎo)光棱鏡組，在所述導(dǎo)光棱鏡組內(nèi)改變偏振狀態(tài)，被引導(dǎo)入射至所述第二偏振分光棱鏡的第一入射面；

經(jīng)所述第一偏振分光棱鏡透射的另一束光，經(jīng)過偏振變換元件改變偏振狀態(tài)后出射至所述反射鏡，反射光原路返回到所述第一偏振分光棱鏡，被反射并經(jīng)過偏振變換元件改變偏振方向后，入射至所述第二偏振分光棱鏡的第二入射面，所述反射鏡可沿其光路方向移動，用于連接被測物體；

第一束光進(jìn)入所述第二偏振分光棱鏡后形成的出射光，與第二束光進(jìn)入所述第二偏振分光棱鏡后形成的出射光匯合發(fā)生干涉，干涉光由所述光電轉(zhuǎn)換器接收；

所述處理系統(tǒng)用于根據(jù)所述光電轉(zhuǎn)換器記錄的干涉條紋及光強信息計算獲得待測物體的位移量；

在所述導(dǎo)光棱鏡組中第一束光的傳播光路上設(shè)置有用于改變光偏振狀態(tài)的偏振變換元件；

第一束光經(jīng)偏振變換元件變換為圓偏振光后入射至所述第二偏振分光棱鏡，所述第二偏振分光棱鏡將本束光分成傳播方向垂直的兩束出射光，分別與第二束光被所述第二偏振分光棱鏡分成的傳播方向垂直的兩束出射光匯合發(fā)生干涉；

所述光電轉(zhuǎn)換器包括用于接收第一路干涉光的第一光電轉(zhuǎn)換器和用于接收第二路干涉光的第二光電轉(zhuǎn)換器；

所述處理系統(tǒng)具體用于根據(jù)所述第一光電轉(zhuǎn)換器記錄的干涉條紋及光強信息以及所述第二光電轉(zhuǎn)換器記錄的干涉條紋及光強信息確定待測物體的位移量和移動方向。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的位移測量光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于，所述導(dǎo)光棱鏡組包括第一直角反射棱鏡、導(dǎo)光棱鏡和第二直角反射棱鏡；

所述第一直角反射棱鏡的直角面均為反射面，經(jīng)所述第一偏振分光棱鏡反射的第一束光由所述第一直角反射棱鏡的斜面入射，以45度角入射到其直角面，并被反射至另一直角面，后被反射進(jìn)入所述導(dǎo)光棱鏡；

所述第二直角反射棱鏡的斜面為反射面，經(jīng)所述導(dǎo)光棱鏡出射的光由所述第二直角反射棱鏡的直角面入射，以45度角入射到其斜面，后被反射至所述第二偏振分光棱鏡的第一入射面。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的位移測量光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于，所述導(dǎo)光棱鏡位于所述第一偏振分光棱鏡朝向所述反射鏡的一側(cè)，在所述導(dǎo)光棱鏡朝向所述反射鏡的一側(cè)設(shè)置用于改變光的偏振狀態(tài)的偏振變換元件。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的位移測量光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于，在所述第二偏振分光棱鏡的第二入射面與所述第一偏振分光棱鏡之間設(shè)置用于改變光的偏振方向的偏振變換元件。

5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的位移測量光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于，在所述第一直角反射棱鏡的斜面與所述導(dǎo)光棱鏡之間設(shè)置用于改變光的偏振狀態(tài)的偏振變換元件。

6.根據(jù)權(quán)利要求3-5任一項所述的位移測量光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于，在所述第一直角反射棱鏡的斜面與所述導(dǎo)光棱鏡之間設(shè)置的偏振變換元件為四分之一波片、二分之一波片或者八分之一波片；

在所述導(dǎo)光棱鏡朝向所述反射鏡的一側(cè)表面設(shè)置的偏振變換元件為四分之一波片；

在所述第一偏振分光棱鏡與所述第二偏振分光棱鏡的第二入射面之間設(shè)置的偏振變換元件為二分之一波片。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的位移測量光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于，所述反射鏡為直角反射棱鏡或者平面鏡。

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的位移測量光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于，各光學(xué)元件之間以面貼合方式連接，或者以各光學(xué)元件之間具有空間間隔的形式排布。

9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的位移測量光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于，各光學(xué)元件的相應(yīng)面之間通過光學(xué)膠貼合或者通過機械結(jié)構(gòu)固定連接。