[发明专利]非接触式位移传感器

权利要求书

1.一种非接触式位移传感器，包括：

发射光的光源；

液体透镜，其中折射率响应于输入驱动信号周期性地改变；

分束器，其将从光源发射并穿过液体透镜的光分离成测量光和参考光；

测量侧物镜，其将由分束器分离的测量光发射在可测量物体处；

参考侧物镜，由分束器分离的参考光入射到该参考侧物镜上；

参考光光学系统，其包括第一参考表面和第二参考表面，每个参考表面具有从参考侧物镜测量的相互不同的光路长度，并且其中穿过参考侧物镜的参考光入射到第一参考表面和第二参考表面中的每一个上；

光探测器，其接收由可测量物体反射的测量光，并接收已经经由参考光光学系统行进的参考光，并输出光探测信号；

信号处理器，其操作为：

聚焦定时计算器，其基于光探测信号计算：

测量光聚焦在可测量物体表面上的测量侧聚焦定时，

参考光聚焦在第一参考表面上的第一参考侧聚焦定时，以及

参考光聚焦在第二参考表面上的第二参考侧聚焦定时；

特性计算器，其基于第一参考侧聚焦定时、第二参考侧聚焦定时和光路长度差来计算液体透镜的折射率特性，所述光路长度差是从参考侧物镜延伸到第一参考表面的光路长度和从参考侧物镜延伸到第二参考表面的光路长度之间的差；和

位置计算器，其基于折射率特性和测量侧聚焦定时相对于驱动信号周期的相位来计算可测量物体的位置。

2.根据权利要求1所述的非接触式位移传感器，进一步包括：

透镜控制器，其作为基准信号输出器操作，输出与驱动信号同步的基准信号，其中：

所述特性计算器基于第一参考侧聚焦定时相对于基准信号的延迟时间和第二参考侧聚焦定时相对于基准信号的延迟时间来计算液体透镜的折射率特性，并且

所述位置计算器基于测量侧聚焦定时相对于基准信号的延迟时间来计算测量侧聚焦定时的相位。

3.根据权利要求1所述的非接触式位移传感器，其中参考光光学系统包括：

部分反射镜，包括反射参考光的一部分的第一参考表面；和

反射镜，包括反射穿过第一参考表面的参考光的第二参考表面。

4.根据权利要求2所述的非接触式位移传感器，其中参考光光学系统包括：

部分反射镜，包括反射参考光的一部分的第一参考表面；和

反射镜，包括反射穿过第一参考表面的参考光的第二参考表面。

5.根据权利要求1所述的非接触式位移传感器，其中，所述参考光光学系统包括：

参考光光路分离器，其分离穿过参考侧物镜的参考光；

第一光纤，包括作为第一参考表面的第一参考端面，由参考光光路分离器分离的第一参考光入射到该第一参考端面；和

第二光纤，包括作为第二参考表面的第二参考端面，由参考光光路分离器分离的第二参考光入射到该第二参考端面。

6.根据权利要求2所述的非接触式位移传感器，其中参考光光学系统包括：

参考光光路分离器，其分离穿过参考侧物镜的参考光；

第一光纤，包括作为第一参考表面的第一参考端面，由参考光光路分离器分离的第一参考光入射到该第一参考端面；和

第二光纤，包括作为第二参考表面的第二参考端面，由参考光光路分离器分离的第二参考光入射到该第二参考端面。

7.根据权利要求1所述的非接触式位移传感器，其中：

光源包括：

发射测量光的测量光源；和

发射参考光的参考光源，以及

光探测器包括：

测量光光探测器，其接收由可测量物体反射的测量光，并输出由测量光触发的光探测信号；和

参考光光探测器，其接收通过参考光光学系统的参考光，并输出由参考光引起的光探测信号。