[发明专利]一种位移与角度同步测量系统

说明书

本发明公开了一种位移与角度同步测量系统，包括：激光器、分束器、读数头、测量光栅、接收器以及信号处理系统；读数头将第一双频激光和第二双频激光经偏振分束后经过反射以利特罗角入射至所述测量光栅上，然后携带相位信息的衍射光按原路返回，再在所述读数头内经偏振分束后在所述读数头内重合，并出射至所述接收器；接收器将光信号转换为电信号，并输送给所述信号处理系统进行信号处理。本发明公开的位移与角度同步测量系统能实现位移与角度的同步、精确测量。

技术领域

本发明涉及精密测量技术领域，特别涉及一种位移与角度同步测量系统。

背景技术

精密位移测量技术在半导体加工、精密机械制造、大尺寸衍射光栅制造等领域有着十分重要的作用。衍射光栅位移测量系统以光栅栅距为测量基准，采用对称极次衍射光干涉实现位移测量，该位移测量系统受环境制约小，测量重复性好，配合高倍的电子细分能够实现高分辨率和高精度测量。目前衍射光栅位移测量系统多通过测量光栅相位变化实现光栅矢量方向位移测量。但在一些特定的用途中测量中，仅测量位移量是不够的，往往需要在测量位移的同时伴随着偏转角度的测量的需求，此时通常在以上基础上辅助一些角度测量装置。

角度测量是几何计量技术的重要组成部分，在精密加工和检测技术领域有着广泛的应用。对于物体的小角度高精度的测量时角度测量的一个重要方面，有着很强的应用需求。通常光学角度测量是通过CCD或位置敏感探测器测量激光或者准直光束的偏转量，从而得出角度的偏转。受限于探测器的分辨精度以及响应速度，使其在使用中受到了诸多限制。

发明内容

本发明旨在克服现有技术存在的缺陷，本发明采用以下技术方案：

本发明实施例提供了一种位移与角度同步测量系统，可以实现位移与角度同步精密测量。所述位移与角度同步测量系统包括：激光器、分束器、读数头、测量光栅、接收器以及信号处理系统；

所述激光器，可发出正交偏振的双频激光；

所述分束器，将所述双频激光分为第一双频激光和第二双频激光；

所述读数头，将所述第一双频激光和第二双频激光经偏振分束后经过反射以利特罗角入射至所述测量光栅上，然后携带相位信息的衍射光按原路返回，再在所述读数头内经偏振分束后在所述读数头内重合，并出射至所述接收器；

所述接收器将光信号转换为电信号，并输送给所述信号处理系统进行信号处理。

在一些实施例中，所述接收器包括：第一接收器与第二接收器。

在一些实施例中，所述接激光器为双频激光器。

在一些实施例中，所述读数头包括：偏振分束棱镜、第一1/4波片、第二1/4波片、第一反射镜、第二反射镜、第三反射镜以及第四反射镜；

所述第一双频激光和第二双频激光同时入射至所述偏振分束棱镜中，并根据偏振方向分别被所述偏振分束棱镜分为P光与S光；

所述P光与S光经过所述第一1/4波片和所述第二1/4波片后变为右旋偏振光及左旋偏振光，并分别经过第一反射镜、第二反射镜、第三反射镜以及第四反射镜，以利特罗角入射至所述测量光栅上，并经过测量光栅后，携带相位信息的衍射光按原路返回，再分别经过所述第一1/4波片和所述第二1/4波片后变为S光与P光，并再次入射至所述偏振分束棱镜中，并在偏振分束面中重合后射出所述偏振分束棱镜，进入所述接收器。

在一些实施例中，所述测量光栅为平面反射光栅。

在一些实施例中，所述第一平面反射、第二平面反射镜、第三平面反射镜、第四平面反射镜为玻璃基底镀铝反射镜。

在一些实施例中，所述分束器与所述偏振分束棱镜胶合在一起。

在一些实施例中，所述第一1/4波片与第二1/4波片与所述偏振分束棱镜集成在一起。