[发明专利]亚微米量级的高精度探测系统及位置角度探测方法

权利要求书

1.一种亚微米量级的探测系统，包括：光路单元(1)、探测单元(2)和信息处理单元(3)，其特征在于：

所述的光路单元(1)，包括透镜(11)、分光棱镜(12)和3个直角棱镜(13，14，15)；

所述的探测单元(2)，包括位置探测芯片PSD_B(21)和角度探测芯片PSD_A(22)；

所述分光棱镜(12)和位置探测芯片PSD_B(21)位于透镜(11)的焦平面上，即位于透镜后175mm处，角度探测芯片PSD_A(22)位于透镜(11)之后的83.5mm位置处；

激光经过透镜(11)打在分光棱镜(12)上分成两束，一束反射到位置探测芯片PSD_B(21)，另一束透过分光棱镜(12)到达第一直角棱镜(13)后，再依次全反射到第二直角棱镜(14)和第三直角棱镜(15)，到达角度探测芯片PSD_A(22)。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，信息处理单元(3)包括：

数据采集模块(31)，用于采集位置探测芯片PSD_B(21)和角度探测芯片PSD_A(22)电极上的电压值；

数据处理模块(32)，用于将采集数据模块里采集到的电压值计算得到位置和角度值；

数据显示模块(33)，用于将处理数据模块中计算得到的位置和角度值显示在上位机的程序页面上。

3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，分光棱镜(12)选用反射率为50％的半反半透棱镜；三个直角棱镜(13，14，15)选用反射率为99.99％的全反射棱镜。

4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，角度探测芯片PSD_A(22)和位置探测芯片PSD_B(21)的尺寸包括：2mm×2mm，4mm×4mm，9mm×9mm，12mm×12mm这些规格中的任意一种。

5.一种利用权利要求书所述系统进行位置和角度探测的方法，包括如下步骤：

1)用632.8nm的红光半导体激光器的光束准直照射到焦距为175mm的透镜上，通过分光棱镜之后分成两束：一束反射到位置探测芯片PSD_B，另一束透过到达第一直角棱镜，到达第一直角棱镜的光全反射到第二直角棱镜，再经过第三直角棱镜全反射到角度探测芯片PSD_A；

2)收集模拟光源照射到位置探测芯片PSD_B上四个电极的电压值V_X1、V_X2、V_Y1、V_Y1，由此计算光束的水平方向位置B_x和竖直方向位置B_y；

3)收集光束照射到位置探测芯片PSD_A上四个电极的电压值V_X′₁、V_X′₂、V_Y′₁、V_Y′₁，并根据系统中透镜的焦距计算光束的水平方向夹角A_x和竖直方向夹角A_y；

4)在上位机上编程实现位置坐标B_x，B_y和角度值A_x和A_y的实时显示。