專利名稱：一種激光干涉測距儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于光學(xué)設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，涉及ー種測距儀，尤其涉及ー種激光干涉測距儀。
背景技術(shù)：
利用激光波長非常好的空間相干性及穩(wěn)定性形成的干涉波測量物體的微小位移已有非常多的報道；如參考文獻(xiàn) I :《US Patent “Apparatus for Optical DifferentialMeasurement of Glide Height Above a Magnetic Disk”，Huizong Lu et. al. PatentNo. US005703684, December 30，1997》、參考文獻(xiàn) 2 :《US Patent “Optical DifferentialProfile Measurement Apparatus and Process，，，Huizong Lu, et. Al. PatentNo. US005784163, July 21,1998.》。這種裝置也已被廣泛應(yīng)用于實踐中。
測量中，通過對隨被測物移動而形成的相干光與參考光之間的光程差對應(yīng)的干渉強(qiáng)度周期性變化及強(qiáng)度的測量，可有效測出物體位移量；其測量精度一般在亞微米量級，與干涉光的波長有關(guān)。圖I是ー個現(xiàn)有激光干涉儀的光路圖，如圖I所示，現(xiàn)有的激光干涉儀包括激光器I、第一分光棱鏡(BS) 2、第二分光棱鏡(BS) 3、參考面4、探測器5。所述激光器I、第一分光棱鏡2、第二分光棱鏡3依次設(shè)置,探測器5設(shè)置于第一分光棱鏡2的ー側(cè),接收從第一分光棱鏡2反射的光；參考面4設(shè)置于第二分光棱鏡3的一偵れ接收從第二分光棱鏡3反射的光井反射。被測面6設(shè)置于移動面7上，移動面7可以上下移動(與照射在被測面6上的光的
方向一致)。與移動物體相連的干涉面隨物體移動而位移，其位移量為X。干涉光強(qiáng)與位移量及激光波長之間的關(guān)系由下式描述
I= I+ ycos(—x+ (P0)(J)式中Y是干涉光強(qiáng)的對比度，Y在O到I之間.一個設(shè)計合理的干涉儀其干渉光強(qiáng)對比度接近于I。由公式(I)可見，干渉光強(qiáng)隨位移的變化是周期性的，周期是λ/2。由于可見光波長在400nm到700nm之間，故通過直接測量干涉光強(qiáng)的周期性變化可測量的位移精度在亞微米量級。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種激光干渉測距儀，可提高測量靈敏度。為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案一種激光干渉測距儀，所述測距儀包括激光器、第一分光器、第二分光器、探測
器、第一反射単元、第一反射組、第二反射組；所述激光器、第一分光器、第二分光器依次設(shè)置，探測器設(shè)置于第一分光器的一偵れ接收從第一分光器反射的光；參考面設(shè)置于第二分光器的ー側(cè)，接收從第二分光器反射的光井反射；干涉光經(jīng)第一反射単元反射后進(jìn)入第一反射組，第一反射組的第一個斜面將光反射后導(dǎo)入第二反射組；光線在這兩組反射組之間經(jīng)多次反射后，最終以正入射的形式入射到被測反射面，經(jīng)該反射面反射，光沿原路返回，最后經(jīng)第二分光器與經(jīng)參考面反射的參考光進(jìn)行干渉，在探測器表面進(jìn)行干渉。作為本發(fā)明的一種優(yōu)選方案，所述第一反射組包括若干45°反射鏡；所述第二反射組包括若干45°反射鏡；所述第一反射單元為45°放置的直角棱鏡。作為本發(fā)明的一種優(yōu)選方案，第一反射組和第二反射組中的ー個與被測物相連 ，與被測物相連的反射組將隨物體的移動而做作同樣的移動，另ー組發(fā)射組的位置固定。作為本發(fā)明的一種優(yōu)選方案，當(dāng)被測物體做上下移動時，測量光線的光程由干物體移動X而產(chǎn)生的位移是2(1+N)X，N是上下棱鏡組內(nèi)配對棱鏡的數(shù)目；所以該裝置將干涉光程増加了 2Nx，對應(yīng)的光強(qiáng)隨位移的變化記為
權(quán)利要求
1.一種激光干涉測距儀，其特征在于，所述測距儀包括激光器、第一分光器、第二分光器、探測器、參考面、第一反射單元、第一反射組、第二反射組； 所述激光器、第一分光器、第二分光器依次設(shè)置，探測器設(shè)置于第一分光器的一側(cè)，接收從第一分光器反射的光；參考面設(shè)置于第二分光器的一側(cè)，接收從第二分光器反射的光并反射； 干涉光經(jīng)第一反射單元反射后進(jìn)入第一反射組，第一反射組的第一個斜面將光反射后導(dǎo)入第二反射組；光線在這兩組反射組之間經(jīng)多次反射后，最終以正入射的形式入射到被測反射面，經(jīng)該反射面反射，光沿原路返回，最后經(jīng)第二分光器與經(jīng)參考面反射的參考光進(jìn)行干涉，在探測器表面進(jìn)行干涉。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的激光干涉測距儀，其特征在于 所述第一反射組包括若干45°反射鏡；所述第二反射組包括若干45°反射鏡；所述第一反射單元為45°放置的直角棱鏡。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的激光干涉測距儀，其特征在于 第一反射組和第二反射組中的一個與被測物相連，與被測物相連的反射組將隨物體的移動而做作同樣的移動，另一組發(fā)射組的位置固定。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的激光干涉測距儀，其特征在于 當(dāng)被測物體做上下移動時，測量光線的光程由于物體移動X而產(chǎn)生的位移是2(1+N)x，N是上下棱鏡組內(nèi)配對棱鏡的數(shù)目；所以該裝置將干涉光程增加了 2Nx，對應(yīng)的光強(qiáng)隨位移的變化記為
5.一種激光干涉測距儀，其特征在于，所述測距儀包括激光器、第一分光器、第二分光器、探測器、第一反射單元、第一反射組、第二反射組、第三反射組、第四反射組、第一參考面、第二參考面； 所述激光器、第一分光器、第二分光器依次設(shè)置，探測器設(shè)置于第一分光器的一側(cè)，接收從第一分光器反射的光； 所述第一反射單元與第一參考面之間設(shè)置第一反射組、第二反射組；干涉光經(jīng)第一反射單元反射后進(jìn)入第一反射組，第一反射組的第一個斜面將光反射后導(dǎo)入第二反射組；光線在這兩組反射組之間經(jīng)多次反射后，最終以正入射的形式入射到第一參考面； 所述第二分光器與第二參考面之間設(shè)置第三反射組、第四反射組；第二偏振分光器將分光后的一路光入射至第三反射組，第三反射組的第一個斜面將光反射后導(dǎo)入第四反射組；光線在第三反射組、第四反射組之間經(jīng)多次反射后，最終以正入射的形式入射到第二參考面； 所述第四反射組、第一反射組固定連接，同時第四反射組、第一反射組與被測物連接，隨被測物移動而移動。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的激光干涉測距儀，其特征在于 當(dāng)被測物體沿垂直方向移動時，在第一和第二反射組組成的光路中的光程變化與在第三反射組和第四反射組組成的光路中的光程變化是等值，但相反的，一個增加，另一個減?。划?dāng)這兩束光相干涉是，干涉位相變化所對應(yīng)的是被測物體實際移動距離的兩倍，而由于環(huán)境變化引起的光程差在這兩組光路中是相等的，因而可有效消除。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的激光干涉測距儀，其特征在于 被測物體的移動對兩路光束的光程影響是相反的，兩路光束包括第一反射組、第二反射組之間的光束，第三反射組、第四反射組之間的光束； 如果被測物體往上/下移動，則光束經(jīng)第一反射組、第二反射組后光程將增加/減少(1+N)x, X為被測物體的移動量；同時，光束經(jīng)第三反射組、第四反射組后的光程將減少/增加Nx ； 兩束光互為參考，干涉光束和參考光束之間的光程差為(1+N)x+Nx= (l+2N)x ;靈敏度將被放大(1+2N)倍。
8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的激光干涉測距儀，其特征在于 所述第一反射組、第二反射組、第三反射組、第四反射組分別包括若干45°反射鏡；所述第一反射單元為45°放置的直角棱鏡。
全文摘要
本發(fā)明揭示了一種激光干涉測距儀，包括激光器(10)、第一分光器(20)、第二分光器(30)、探測器(50)、參考面(40)、第一反射單元(80)、第一反射組(92)、第二反射組(91)；激光器、第一分光器、第二分光器依次設(shè)置；干涉光經(jīng)第一反射單元反射后進(jìn)入第一反射組，第一反射組的第一個斜面將光反射后導(dǎo)入第二反射組；光線在這兩組反射組之間經(jīng)多次反射后，最終以正入射的形式入射到被測反射面，經(jīng)該反射面反射，光沿原路返回，最后經(jīng)第二分光器與經(jīng)參考面反射的參考光重合，并經(jīng)第一分光器反射后，在探測器表面進(jìn)行干涉。本發(fā)明提出的激光干涉測距儀，可通過對周期性變化的已轉(zhuǎn)化成電信號的干涉正弦信號進(jìn)行數(shù)字化處理并通過對信號強(qiáng)度進(jìn)行細(xì)分，使測量靈敏度提高。
文檔編號G01B11/02GK102706282SQ20121021075
公開日2012年10月3日 申請日期2012年6月25日 優(yōu)先權(quán)日2012年6月25日
發(fā)明者陸惠宗 申請人:無錫邁福光學(xué)科技有限公司