[实用新型]位置敏感探测器定位误差的标定装置

说明书

技术领域

本实用新型属于光学定位跟踪测试技术领域，具体涉及一种位置敏感探 测器定位误差的标定装置。

背景技术

位置敏感探测器(PositionSensitiveDetector，简称PSD)是一种基于非均匀 半导体横向光电效应的光电位置传感器，可以准确迅速地探测到入射光斑的 能量中心位置，具有很高的位置分辨率和良好的响应特性，适合用于位置、 位移等的实时动态检测。目前开发的PSD可分为一维PSD和二维PSD两类， 可分别用于测量光点在直线和平面上的运动位置及位移，其中二维PSD在激 光准直、光学定位跟踪等测量领域具有广阔的应有前景。

一般情况下，PSD的定位误差为±0.05mm，为了适应和满足更高精度的 位移探测，则需要对PSD不同位移量下的定位误差进行标定并加以修正。通 常的做法是将光源(半导体激光器LD)通过设计的专用夹具固定在万能工具 显微镜的立臂上，PSD安装在万能工具显微镜的工作台上，利用万能工具显 微镜x和y两个方向上的位移调节装置调整激光光点入射到PSD光敏面的一 个位置上，记下此时PSD的坐标数值，同时记下万能工具显微镜的坐标数值。 再次调节万能工具显微镜x和y两个方向上的位移调节装置，使激光光点入 射到PSD光敏面的另一个位置上，记下此时PSD的坐标数值，同时记下万能 工具显微镜的坐标数值。利用PSD两次的坐标数值，可以计算出两个光点之 间的距离，并将其作为测量值。利用万能工具显微镜两次的坐标数值，可以 计算出两个光点之间的距离，并将其作为相对真值。测量值与相对真值之差 即为PSD的定位误差。

该方法是建立在PSD光敏面和万能工具显微镜二维测量平面平行的前提 下，因此PSD光敏面和万能工具显微镜二维测量平面的平行性是影响PSD定 位误差测试精度的关键因素，此方法没有调整PSD光敏面和万能工具显微镜 二维测量平面平行性的微调环节。如果PSD光敏面和万能工具显微镜二维测 量平面不平行，则PSD测量坐标系和万能工具显微镜测量坐标系不为同一个 坐标系，两个测量坐标系之间会发生相对旋转，并且此旋转角度在上述的测 试条件下是无法获知的，因此也不能对坐标旋转引入的测试误差进行修正。 即在两个测量坐标系发生相对旋转的条件下，所获得PSD的测量坐标和万能 工具显微镜的测量坐标不能进行直接运算。

由于上述方法的PSD测量坐标系与标准设备测量坐标系之间均存在坐标 旋转的现象，为此提出一种高精度位置敏感探测器定位误差的标定方法及标 定装置具有一定的实际意义。

发明内容

本实用新型所要解决的问题是提供一种位置敏感探测器定位误差的标定 装置，很容易的调整PSD光敏面法线与电控位移台的移动方向垂直，避免了 因坐标系旋转而引入的测试误差，提高了PSD定位误差的测试精度。

解决上述问题的技术方案：所提供的位置敏感探测器定位误差的标定装 置，包括电控平移台、单轴精密转台、用于给PSD发射光束的半导体激光器 和用于夹持半导体激光器的激光夹持器；所述单轴精密转台固定于电控平移 台上，单轴精密转台上放置有PSD。

上述单轴精密转台通过螺栓与电控平移台固定。

所提供的位置敏感探测器定位误差的标定方法，包括以下步骤：

步骤1：将PSD放置于单轴精密转台上，转动PSD，使PSD的光敏面与 电控平移台成夹角，然后固定PSD；

步骤2：调整半导体激光器光束方向，使光束和PSD光敏面垂直，记录 PSD的坐标测量值和电控平移台的测量值；移动电控平移台到下一位置后， 记录PSD的坐标测量值和电控平移台的测量值；通过两次PSD的坐标测量值 计算出两个光点之间的距离，作为测量值；通过两次电控平移台的测量值计 算出两个光点之间的距离，作为相对真值；测量值与相对真值之差即为PSD 的定位误差；

步骤3：根据PSD的定位误差确定单轴精密转台的转动步距，以确定后 的转动步距转动单轴精密转台，然后重复步骤2来测量转动后的PSD的定位 误差，经过多次转动单轴精密转台，从而得到PSD的定位误差的数集；

步骤4：

以单轴精密转台的角度位置和相对应的PSD的定位误差分别为横轴和纵 轴，绘制曲线；确定曲线所对应函数的单调性，若为单调函数则重复步骤1-4， 直到曲线所对应的函数为非单调函数再进行下一步；若为非单调函数则进行 下一步；