专利名称：二维位移测量的装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种二维位移测量装置。
背景技术：
用于位移测量的装置，在机械加工业中有很广泛的应用。目前，公知的用来精密 测量物体的移动位移的工具包括光栅尺，磁栅尺，球栅尺等，这些都是测量一个方向上位移 的，利用它们，也可以构成测量平面位置的系统。但是，在某些比较特殊的领域，比如半导体 工业测量，测量显微镜，要求测量系统体积相对较小，移位方便等，如采用两个一维光栅尺 构成的系统，读数头为两个，数据线也为两套，不利于减小系统体积。发明内容
本发明为解决现有在二维位移测量中，需要两套独立测量系统，导致体积较大的 问题，提供一种能够进行二维位移测量的装置。
二维位移测量的装置，该装置包括激光器、扩束镜、第一反射镜、半反半透镜、第一 聚焦透镜、二维测量光栅、二维位移平台、第二反射镜、第二聚焦透镜和二维面阵探测器，其 特征在于激光器发出的激光光束经扩束镜和第一反射镜后平行入射到半反半透镜，透射 光束经聚第一焦透镜聚焦在二维测量光栅并发生衍射，衍射光束经半反半透镜和第二反射 镜后平行入射到第二聚焦透镜上，最终在二维面阵探测器上成像，图像显示系统对二维面 阵探测器上的成像进行显示。
本发明的有益效果本发明采用二维参考微光学阵列元件和二维测量微光学阵列 元件进行二维测量，测量过程中只需要移动二维测量微光学阵列元件，通过二维面阵探测 器接收图像并根据后期信号处理即可精确完成位移测量，本发明所述的装置在测量过程中 测量准确方便，并减少了装置的体积。
图1 二维测量装置结构示意图2 二维测量光栅元件结构示意图3衍射级次环示意图4聚焦光束扫描振幅型光栅对应的辐照度。
具体实施方式
具体实施方式
一、如图1所示，二维位移测量的装置，包括激光器1、扩束镜2、反 射镜3、半反半透镜4、聚焦透镜5、二维测量光栅6、二维位移平台7、反射镜8、聚焦透镜9、 二维面阵探测器10和图像显示系统11。激光器I发出的激光通过扩束镜2和反射镜3以 后平行的入射到半反半透镜4上，透射光经过聚焦透镜5聚焦在二维测量光栅6上，光束在 二维测量光栅6上发生衍射，衍射光通过半反半透镜4和反射镜8以后平行入射到聚焦透镜9上，最终在二维面阵探测器10上成像，通过图像显示系统11观察结果。
如图2所示，光栅是由大量等宽、等间隔的狭缝构成。二位测量光栅的尺寸为 IOOmmX 100mm, χ方向光栅周期为50 μ m, y方向光栅周期为50 μ m。即x方向上微结构单体数量为NX=D/Ax=2000，y方向上微结构单体数量为Ny=D/Ay=2000。
图3所示，为二维测量时，衍射级次环示意图。在出瞳处为+1级光与零级光及-1 级光与零级光干涉场条纹的变化相同，所以在测量过程中，只需观察+1级光与零级光干涉场条纹的变化即可。激光器输出激光波长为O. 5 μ m，聚焦透镜焦距为10mm。("+I)
权利要求
1.二维位移测量的装置，该装置包括激光器(I)、扩束镜(2)、第一反射镜(3)、半反半透镜(4)、第一聚焦透镜(5)、二维测量光栅(6)、二维位移平台(7)、第二反射镜(8)、第二聚焦透镜(9)和二维面阵探测器(10)，其特征在于激光器(I)发出的激光光束经扩束镜(2)和第一反射镜(3)后平行入射到半反半透镜(4)，透射光束经聚第一焦透镜(5)聚焦在二维测量光栅(6)并发生衍射，衍射光束经半反半透镜(4)和第二反射镜(8)后平行入射到第二聚焦透镜(9)上，最终在二维面阵探测器(10)上成像。
2.根据权利要求1所述的二维位移测量的装置，其特征在于，还包括图像显示系统(11)，所述图像显示系统(11)对二维面阵探测器(10)上的成像进行显示。
全文摘要
二维位移测量装置，涉及一种基于微光学元件的二维位移测量装置，解决现有二维位移测量中，需要两套独立测量系统，导致体积较大的问题，包括激光器，扩束镜，反射镜，半反半透镜，二维测量光栅，二维位移平台，聚焦透镜和二维面阵探测器。激光器发出的激光通过扩束镜和反射镜以后平行的入射到半反半透镜上。透射光经过聚焦透镜聚焦在二维测量光栅上。光束在二维测量光栅上发生衍射，衍射光通过半反半透镜和反射镜以后平行入射到聚焦透镜上，最终在二维面阵探测器上成像。本发明所述的装置在测量过程中测量准确方便，并减少了装置的体积。
文档编号G01B11/02GK103033141SQ20121058393
公开日2013年4月10日 申请日期2012年12月28日 优先权日2012年12月28日
发明者卢振武, 刘华, 党博石, 孙强 申请人:中国科学院长春光学精密机械与物理研究所