[实用新型]一种反射式无指示光栅光学测量装置

说明书

本实用新型公开了一种反射式无指示光栅光学测量装置，包括光源、反射主光栅和接收器，光源、接收器设置在反射主光栅的同一侧，光源产生入射光线照射到反射主光栅上形成反射光线，接收器设置在反射光线的光路上反射主光栅上至少有3N+1根平行间隔排列的矩形光栅刻线，接收器上设有用于光电信号转换的硅光晶片，硅光晶片上设有4M+1块平行间隔排列的矩形光刻栅片；光栅刻线的宽度、相邻两光栅刻线的栅距、光刻栅片的宽度均为W，相邻两光刻栅片的栅距为W/2，N、M均为自然数。本实用新型的反射式无指示光栅光学测量装置具有测量准确性好、测量精度高和产品一致性好的特点。

技术领域

本实用新型涉及光学器件技术领域，具体是指一种反射式无指示光栅光学测量装置。

背景技术

光栅是一种多狭缝部件。光栅光谱的产生是多狭缝干涉和单狭缝衍射两者联合作用的结果。多缝干涉决定光谱线出现的位置，单缝衍射决定谱线的强度分布。光栅分为透射光栅和反射光栅，用得较多的是反射光栅。

反射光栅的具体结构如图1所示，光源6发出的光线透过聚光镜5、场镜3照射在指示光栅2上，然后由在反射主光栅1上形成反射，反射光信号经指示光栅2放大形成莫尔条纹，经反射镜4反射后穿过物镜7由光电电池7接收进行光电转换，从而产生正弦波信号感知移动物移动位移。

现有指示光栅结构复杂，制造难度高、精度低，不能与主光栅形成稳定准确的信号，影响位移检测。

针对于此，中国实用新型专利申请CN110888191A公开了一种阵列式指示光栅结构及其生产工艺，包括基板和安装在基板中的圆形光学玻璃，所述圆形光学玻璃中部设有多个指示光栅刻线，指示光栅刻线阵列式横向排列，相邻两个指示光栅刻线之间的栅距为19.5μm，指示光栅刻线为矩形且栅宽为9.75μm，指示光栅刻线上方设有零位基准电压光栅窗口而下方设有零位光栅窗口，指示光栅刻线阵列式横向排列，制造简单方便便于大批量生产，而栅距为19.5μm、栅宽为9.75μm的指示光栅与栅距为20μm、栅宽为10μm的主光栅相配合能够形成相位标准，提高位移信号准确度。中国实用新型专利申请CN 110794496A公开了一种新型阵列式指示光栅结构及其生产工艺，包括基板和安装在基板中的圆形光学玻璃，所述圆形光学玻璃中部设有多个指示光栅刻线，指示光栅刻线阵列式横向排列，相邻两个指示光栅刻线之间的栅距为38μm，指示光栅刻线为矩形且栅宽为19μm，指示光栅刻线上方设有零位基准电压光栅窗口而下方设有零位光栅窗口，指示光栅刻线阵列式横向排列，制造简单方便便于大批量生产，而栅距为38μm、栅宽为19μm的指示光栅与栅距为40μm、栅宽为40μm的主光栅相配合能够形成相位标准，提高位移信号准确度。

以上两个专利均对指示光栅的结构进行了优化设计，在测试准确度上均取得了一定的效果。

但是，在实际生产中，指示光栅的生产和贴合却不尽如人意。以反射式光学装置为例，在组装的过程中，必须尽可能达到反射主光栅、指示光栅、接收器和光路非常吻合，否则会影响光线的干涉或衍射效果，进而影响莫尔条纹的形成的质量，造成信号传递的误差；而且，目前多采用人工贴装指示光栅的方式，如何均匀保证指示光栅上光栅刻度间隔的均匀性严重依靠操作员工的经验和操作手法，严重影响产品的一致性，人为操作误差不可避免，存在批量返修的潜在风险；此外，光学装置多安装在机床等装置使用，油污环境会在指示光栅表面形成污垢，造成光学装置无法正常正确测量，维护频繁，既影响正常使用又造成保养成本居高不下。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种反射式无指示光栅光学测量装置，具有测量准确性好、测量精度高和产品一致性好的特点。

本实用新型可以通过以下技术方案来实现：