[发明专利]激光位移传感器

说明书

本发明公开了一种激光位移传感器，包括激光器、成像物镜以及感光元件，激光器用于射出激光束，由成像物镜接收并出射的光入射到感光元件，在对成像物镜和感光元件进行调制传递函数MTF解析时，解析结果满足以下条件：在感光元件的多个感光单元的主要排列方向为弧矢方向的情况下，MTFS＞MTFT；在感光元件的多个感光单元的主要排列方向为子午方向的情况下，MTFT＞MTFS；其中，MTFS为弧矢方向上的MTF值，MTFT为子午方向上的MTF值。本发明能够降低物镜的设计难度，节省制造和维护成本，另外还有助于提高测量的准确度，能够更好地应对使用中因为振动或机械变形等随带来的不良影响。

技术领域

本发明涉及光学测量领域，并且特别地，涉及一种激光位移传感器。

背景技术

光学传感器是依据光学原理进行测量的仪器，这类传感器有许多优点，例如，能够实现非接触和非破坏性测量、测量几乎不受干扰、能够实现高速传输以及可遥测、遥控、可实时处理等优点。

光学传感器包括很多类型，其中，以激光三角法为基本原理的激光位移传感器是一种利用激光为光源、将CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor，互补金属氧化物半导体)或者CCD(Charge-coupled Device，电荷耦合元件)传感器作为接收器的精密测量仪器。这种传感器能够在非接触的情况下精确测量被测物体的位置、位移等变化，并且能够被应用于检测物体的位移、厚度、振动、距离、直径等几何量的测量。

在以激光三角法为基本原理的激光位移传感器中，相对于成像物镜，物面和像面都成倾斜状态，即物面与像面都与成像物镜光轴成一定的夹角。在传统激光位移传感器中，光学系统设计都兼顾成像物镜子午方向(T方向)和弧矢方向(S方向)两个方向的成像质量。由于需要兼顾两个方向的成像质量，所以这种需求的存在会增加激光位移传感器的成像物镜设计难度，提高制造和维护成本。

不仅如此，随着激光位移传感器的使用，很可能会因为振动、机械变形等原因，使得激光器发出的光斑无法准确投射到传感器上，导致系统信噪比降低，影响测量的准确性，甚至可能出现完全无法进行测量的问题。

公开号为CN105138193A的中国发明专利申请公开一种用于光学触摸屏的摄像模组及其镜头，具体而言，该专利申请采用拉高成像物镜T方向的MTF值、压低S方向的调质传递函数(MTF)值，来提高光学触摸屏装置的灵敏性能。因此，该专利对于如何提高光学触摸屏的灵敏性能，提出了解决方案。但是，激光位移传感器不同于光学触摸屏，随着激光位移传感器的使用，很可能会因为振动、机械变形等原因，使得激光器发出的光斑无法正确投向传感器，进而导致无法进行准确检测、甚至完全无法进行测量的问题。而对于激光位移传感器所面临的设计难度高、易受振动和机械变形影响的问题，上述专利无能为力。

针对上述问题，目前尚未提出有效的解决方案。

发明内容

针对相关技术中的问题，本发明提出一种激光位移传感器，能够在不影响测量精度的情况下，降低成像物镜的设计难度，同时让测量系统能够更有效地应对振动、机械变形等不良影响。

根据本发明，提供了一种激光位移传感器。

根据本发明的激光位移传感器包括激光器、成像物镜以及感光元件，激光器用于射出激光束，由成像物镜接收并出射的光入射到感光元件。其中，在对成像物镜和感光元件进行调制传递函数MTF解析时，解析结果满足以下条件：

在感光元件的多个感光单元的主要排列方向为弧矢方向的情况下，MTFS＞MTFT；

在感光元件的多个感光单元的主要排列方向为子午方向的情况下，MTFT＞MTFS；

其中，MTFS为弧矢方向上的MTF值，MTFT为子午方向上的MTF值。