[发明专利]光栅位移测量方法

权利要求书

1.一种光栅位移测量方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1、将光源发出的线偏振光垂直入射到测量光栅的表面，并将衍射后产生携带测量信息的±1级衍射光入射至两组分束结构；

S2、通过两组分束结构对±1级衍射光进行分束，产生相位为0°、90°、180°、270°的四路干涉信号传输到光电接收模块；

S3、通过所述光电接收模块接收四路干涉信号，在进行光电转换后传输到信号处理系统；

S4、通过所述信号处理系统用于对四路干涉信号进行相移计算，获得所述测量光栅的位移量；

步骤S1具体包括如下步骤：

S110、所述线偏振光经反射镜反射垂直入射到所述测量光栅的表面，衍射产生的±1级衍射光经转折元件转折后相互平行并垂直入射到第一偏振分束棱镜，分别经所述第一偏振分束棱镜分束成S偏振光和P偏振光；

S120、±1级衍射光经所述第一偏振分束棱镜分束后的S偏振光分别经所述偏振分束棱镜反射到第一1/4波片变为左旋偏振光，并入射到折转棱镜进行转向，使其回到所述第一1/4波片变为P偏振光，分别经所述第一偏振分束棱镜透射入射到两组分束结构中；±1级衍射光经所述第一偏振分束棱镜分束后的P偏振光分别经所述第一偏振分束棱镜透射至第二1/4波片变为右旋偏振光，并经反射元件反射回所述第二1/4波片变为S偏振光，分别经所述第一偏振分束棱镜反射入射到两组分束结构中；

两组分束结构分别为第一组分束结构和第二组分束结构，所述第一组分束结构包括第三1/4波片和第二偏振分束棱镜，所述第二组分束结构包括1/2波片和第三偏振分束棱镜；其中，

入射到所述第一组分束结构的±1级衍射光被所述第三1/4波片转为圆偏振光，并入射到所述第二偏振分束棱镜，经所述第二偏振分束棱镜分束后产生相位为90°和270°的两束干涉信号；

入射到所述第二组分束结构的±1级衍射光被所述1/2波片的±1级衍射光旋转45°入射到所述第三偏振分束棱镜，经所述第三偏振分束棱镜分束后产生相位为0°、180°的两路干涉信号。

2.如权利要求1所述的光栅位移测量方法，其特征在于，所述转折元件为透镜或折转镜对。

3.如权利要求1所述的光栅位移测量方法，其特征在于，所述反射元件为设置在所述第二1/4波片出射方向上的平面反射镜或镀制在所述第二1/4波片表面的反射膜。

4.如权利要求1所述的光栅位移测量方法，其特征在于，所述光电接收模块包括第一光电二极管、第二光电二极管、第三光电二极管和第四光电二极管，所述第一光电二极管和所述第二光电二极管用于接收相位为90°和270°的两束干涉信号，所述第三光电二极管和所述第四光电二极管用于相位为0°、180°的两路干涉信号。

5.如权利要求1-4中任一项所述的光栅位移测量方法，其特征在于，所述光源为激光器或激光二极管。

6.如权利要求5所述的光栅位移测量方法，其特征在于，所述光源发出的线偏振光的偏振态方向与竖直方向成45°。

7.如权利要求2所述的光栅位移测量方法，其特征在于，在所述转折元件为折转镜对时，所述步骤S110如下：

所述线偏振光经所述反射镜反射垂直入射到所述测量光栅的表面，衍射产生的±1级衍射光经所述折转镜对空间位置发生平移后以衍射出射角度再次入射到所述测量光栅的表面，两束新的衍射光垂直从所述测量光栅的表面出射，垂直入射到所述偏振分束棱镜。