一種光柵衍射光偏轉棱鏡的制作方法

文檔序號：11152655閱讀：603來源：國知局

本發明涉及光柵尺測量領域，尤其涉及一種光柵衍射光偏轉棱鏡。

背景技術：

光柵尺是精密測量、精密加工中的重要測量工具，光柵作為光柵尺的關鍵部件，在測量中起參考刻度的作用。干涉式光柵尺在測量中只能提供增量位移信息，因此需要借助參考點進行絕對位置修正。參考點的檢測精度是光柵尺精度的決定因素之一。

在現有的技術方案中，參考點的檢測一般借助特別設計的參考點掩膜和參考點編碼，對于圖示結構中的檢測頭裝置，光線依次垂直穿過所述參考點掩膜的透光區域照射到所述參考點編碼區，然后被所述參考點編碼區的反射區域反射，之后所述反射光線再次從所述掩膜透光區域穿過，之后逆著入射光線照射到直角棱鏡斜邊上部分射出，照射到所述光電二極管上產生光電信號。考慮到遮光性能要求和制造成本，掩膜版一般使用菲林片或不銹鋼片，這兩種材質都具有一定的反射率。因而光線第一次穿過掩膜版時，若掩膜平面和入射光線垂直，部分光線會被原路反射回來，直接照射到光電探測器上，形成一個光電信號的直流分量，并引入額外的噪聲，這部分干擾需要在之后的信號處理中通過模擬電路或數值算法濾除。這增加了額外的成本，降低了系統的精度和可靠性。

技術實現要素：

本發明的主要目的在于提供一種光柵衍射光偏轉棱鏡，以從根本上消除因該反射光產生的光電信號直流分量，降低了光電信號的噪聲，使后續信號處理流程簡化、精度提高。

為達到上述目的，本發明采用以下技術方案：

一種光柵衍射光偏轉棱鏡，包括等腰梯形棱鏡、分束鏡、光源和光柵，所述光柵、所述等腰梯形棱鏡和所述分束鏡沿衍射光的出光方向依次布置，所述光源設置在所述分束鏡的外側，所述光源發出的光線垂直入射所述分束鏡的側面，部分光束被所述分束鏡反射并經所述等腰梯形棱鏡垂直射向所述光柵，光線垂直照射到所述光柵上，產生0級衍射光和±1級衍射光，其中0級衍射光垂直于光柵表面經過所述等腰梯形棱鏡和所述分束鏡射出，±1級衍射光從光柵表面斜射入所述等腰梯形棱鏡并經過所述等腰梯形棱鏡的斜面內反射，最終經過所述等腰梯形棱鏡和所述分束鏡射出，且平行于所述0級衍射光。

所述的光源為激光器。

所述分束鏡為45°分束立方體。

所述光柵為反射式光柵，光柵的平面與YZ平面平行，柵線沿Z方向，所述光柵、所述等腰梯形棱鏡以及所述分束鏡沿X軸布置，所述等腰梯形棱鏡以X軸為對稱軸。

所述偏轉棱鏡由等腰梯形棱鏡和分束立方體通過光學粘接膠連接。

所述光學粘接膠為紫外光固化膠。

所述等腰梯形棱鏡的上底遠離所述分束鏡，所述等腰梯形棱鏡的下底靠近所述分束鏡，光柵周期記為k，激光波長記為λ，所述分束鏡的側面與所述等腰梯形棱鏡的側面的夾角的補角為α，所用的光學玻璃的折射率為n，參數λ、k、n、α滿足函數關系：α＝0.5*arcsin(λ/kn)。

所述等腰梯形棱鏡的下底遠離所述分束鏡，所述等腰梯形棱鏡的上底靠近所述分束鏡，光柵周期記為k，激光波長記為λ，所述等腰梯形棱鏡的下底底角為α，所用的光學玻璃的折射率為n，參數λ、k、n、α滿足函數關系：sinα＝n*sin(α-λ/kn)。

本發明的有益效果有：

與現有技術相比，本發明提出的偏光棱鏡，可以將現有方案中用于光柵0級衍射光、±1級衍射光偏轉至平行出射狀態的棱鏡組集成為一個單一棱鏡，大幅降低了光路的復雜程度和調試難度，縮減了光路的體積和，提高了光路的可靠性。

附圖說明

圖1是本發明一種實施例的光柵衍射光偏轉棱鏡。

圖2是本發明另一種實施例的光柵衍射光偏轉棱鏡。

具體實施方式

下面對照附圖并結合優選的實施方式對本發明作進一步說明。

參閱圖1和圖2，在一些實施例中，一種光柵1衍射光偏轉棱鏡，包括等腰梯形棱鏡2、分束鏡4、光源5和光柵1，所述光柵1、所述等腰梯形棱鏡2和所述分束鏡4沿衍射光的出光方向依次布置，所述光源5設置在所述分束鏡4的外側，所述光源5發出的光線垂直入射所述分束鏡4的側面，部分光束被所述分束鏡4反射并經所述等腰梯形棱鏡2垂直射向所述光柵1，光線垂直照射到所述光柵1上，產生0級衍射光6和±1級衍射光7，其中0級衍射光6垂直于光柵1表面經過所述等腰梯形棱鏡2和所述分束鏡4射出，±1級衍射光7從光柵1表面斜射入所述等腰梯形棱鏡2并經過所述等腰梯形棱鏡2的斜面內反射，最終經過所述等腰梯形棱鏡2和所述分束鏡4射出，且平行于所述0級衍射光。

如圖1所示，在本發明一種優選的實施例中，所述等腰梯形棱鏡2的上底遠離所述分束鏡4，所述等腰梯形棱鏡2的下底靠近所述分束鏡4，光柵1周期記為k，激光波長記為λ，所述分束鏡4的側面與所述等腰梯形棱鏡2的側面的夾角的補角(即等腰梯形棱鏡2的下底底角的余角)為α，所用的光學玻璃的折射率為n，參數λ、k、n、α滿足函數關系：α＝0.5*arcsin(λ/kn)。

較佳地，所述的光源5為激光器。

較佳地，所述分束鏡4為45°分束立方體。

較佳地，所述光柵1為反射式光柵，光柵1的平面與YZ平面平行，柵線沿Z方向，所述光柵1、所述等腰梯形棱鏡2以及所述分束鏡4沿X軸布置，所述等腰梯形棱鏡2以X軸為對稱軸。

較佳地，所述偏轉棱鏡由等腰梯形棱鏡2和分束立方體通過光學粘接膠3連接。

較佳地，所述光學粘接膠3為紫外光固化膠。

如圖1所示，在本發明另一種優選的實施例中，所述等腰梯形棱鏡2的下底遠離所述分束鏡4，所述等腰梯形棱鏡2的上底靠近所述分束鏡4，光柵1周期記為k，激光波長記為λ，所述等腰梯形棱鏡2的下底底角為α，所用的光學玻璃的折射率為n，參數λ、k、n、α滿足函數關系：sinα＝n*sin(α-λ/kn)。

較佳地，所述的光源5為激光器。

較佳地，所述分束鏡4為45°分束立方體。

較佳地，所述偏轉棱鏡由等腰梯形棱鏡2和分束立方體通過光學粘接膠3連接。

較佳地，所述光學粘接膠3為紫外光固化膠。

與現有技術相比，本發明提出的偏光棱鏡，可以將現有方案中用于光柵10級衍射光、±1級衍射光偏轉至平行出射狀態的棱鏡組集成為一個單一棱鏡，大幅降低了光路的復雜程度和調試難度，縮減了光路的體積和，提高了光路的可靠性。

在另一些實施例中，本發明還提供了光柵衍射光偏轉棱鏡的制作方法。