[發明專利]一種高分辨力一維測角激光傳感器

在審

• 申請號: 202010746161.0
• 申請日: 2020-07-29
• 公開（公告）號: CN111765853A
• 公開（公告）日: 2020-10-13
• 發明（設計）人: 李杏華;楊志明
• 申請（專利權）人: 天津大學
• 主分類號: G01B11/26
• 分類號: G01B11/26;G02B27/09;G02B27/28;G02B17/08
• 代理公司: 天津市北洋有限責任專利代理事務所 12201
• 代理人: 王蒙蒙

1.一種高分辨力一維測角激光傳感器，其特征在于，包括：

激光器(1)；

縮束器(2)，用于調整所述激光器(1)發射的激光光束的直徑；

第一衰減片(3)，用于調整經所述縮束器(2)后的激光光束的光強；

針孔濾波器(4)，用于過濾經所述第一衰減片(3)后的激光光束；

偏振分光鏡(5)，用于將經所述針孔濾波器(4)后的激光光束分為s光和p光，其中，p光透射，s光反射；

第一光電二極管(14)，用于接收所述p光；

四分之一波片(6)，用于將所述s光變為橢圓偏振光；

待測面(7)，所述橢圓偏振光在所述待測面(7)反射形成反射光，所述反射光經過所述四分之一波片(6)后變為p光；

分光鏡(8)，經所述四分之一波片(6)處理后的所述p光透過所述偏振分光鏡(5)后進入所述分光鏡(8)并被所述分光鏡(8)分為透射光和反射光；

第二衰減片(9)，用于調整所述透射光的光強；

第一三次反射棱鏡(10)，用于對經所述第二衰減片(9)后的所述透射光進行三次反射；

第二光電二極管(13)，用于接收經所述第一三次反射棱鏡(10)后的所述透射光；

第二三次反射棱鏡(11)，用于對所述反射光進行三次反射；以及，

第三光電二極管(12)，用于接收經所述第二三次反射棱鏡(11)后的所述反射光。

2.根據權利要求1所述的一種高分辨力一維測角激光傳感器，其特征在于，所述激光器(1)為半導體圓點激光器，所述激光器(1)發射的激光光束的波長為635nm，所述激光器(1)發射的激光光束所形成的光斑直徑為1.5mm。

3.根據權利要求1所述的一種高分辨力一維測角激光傳感器，其特征在于，所述縮束器(2)集成有兩個會聚透鏡，所述縮束器(2)正對所述激光器(1)發射的激光光束布置，所述縮束器(2)出射的激光光束所形成的光斑直徑為300um。

4.根據權利要求1所述的一種高分辨力一維測角激光傳感器，其特征在于，所述第一衰減片(3)和所述第二衰減片(9)均為線性平板衰減片，所述第一衰減片(3)正對所述縮束器(2)出射的激光光束布置，所述第二衰減片(9)正對所述透射光布置。

5.根據權利要求1所述的一種高分辨力一維測角激光傳感器，其特征在于，所述針孔濾波器(4)為孔徑光闌，所述孔徑光闌的通光孔直徑為300um，所述針孔濾波器(4)正對所述第一衰減片(3)出射的激光光束布置。

6.根據權利要求1所述的一種高分辨力一維測角激光傳感器，其特征在于，所述偏振分光鏡(5)為立體偏振分束器，所述偏振分光鏡(5)的入射面與所述針孔濾波器(4)出射的激光光束垂直。

7.根據權利要求1所述的一種高分辨力一維測角激光傳感器，其特征在于，所述四分之一波片(6)為石英波片，所述四分之一波片(6)正對所述s光布置。

8.根據權利要求1所述的一種高分辨力一維測角激光傳感器，其特征在于，所述分光鏡(8)為立體分光束，所述分光鏡(8)的分光界面與所述偏振分光鏡(5)的分光界面平行。

9.根據權利要求1所述的一種高分辨力一維測角激光傳感器，其特征在于，所述第一三次反射棱鏡(10)和所述第二三次反射棱鏡(11)均為BK7材質的棱鏡，所述第一三次反射棱鏡(10)和所述第二三次反射棱鏡(11)的兩個底角角度一致，所述底角角度比臨界角小0.1度，所述第一三次反射棱鏡(10)和所述第二三次反射棱鏡(11)的尺寸滿足當激光在臨界角附近入射時能實現三次反射。

10.根據權利要求1所述的一種高分辨力一維測角激光傳感器，其特征在于，所述第一光電二極管(14)、第二光電二極管(13)和第三光電二極管(12)為同型號硅光二極管，所述第一光電二極管(14)、第二光電二極管(13)和第三光電二極管(12)的感光尺寸滿足角度測量過程中光斑的移動在感光面內，其中，所述第一光電二極管(14)的感光面正對經所述偏振分光鏡(5)后得到的所述p光，所述第二光電二極管(13)的感光面與所述第一三次反射棱鏡(10)的出射面平行，所述第三光電二極管(12)的感光面與所述第二三次反射棱鏡(11)的出射面平行。