[发明专利]一种集成衍射光栅式高稳定性激光位移传感器

权利要求书

1.一种集成衍射光栅式激光位移传感器，包括传感器本体(10)，所述传感器本体(10)内设有激光二极管(1)和准直透镜(2)、光阑(3)、滤光片(6)、成像透镜(7)、衍射光栅(8)和CMOS线性图像传感器(9)，其特征在于，所述激光二极管(1)经过准直透镜(2)发射准直激光束(4)，该激光束经过光阑(3)之后，投射于传感器本体外的样品(5)表面，样品(5)表面产生的漫反射光经过滤光片(6)和成像透镜(7)，再经衍射光栅(8)衍射成多个衍射光斑，投射在CMOS线性图像传感器(9)上。

2.根据权利要求1所述集成衍射光栅式激光位移传感器，其特征在于，所述衍射光栅(8)为透射式光栅，拥有4μm的周期，厚度为0.5mm，其光栅槽型为矩形或三角形或正弦形，槽深在400-430nm范围内，占空比为1:1。

3.根据权利要求1所述集成衍射光栅式激光位移传感器，其特征在于，所述衍射光栅(8)将成像光斑衍射成多个。

4.根据权利要求3所述集成衍射光栅式激光位移传感器，其特征在于，所述衍射光栅(8)分束形成的衍射光斑中，-1级光斑(11)、0级光斑(12)和+1级光斑(13)的衍射效率相同。

5.根据权利要求3所述集成衍射光栅式激光位移传感器，其特征在于，所述衍射光栅(8)安装位置应当远离透镜。

6.根据权利要求3所述集成衍射光栅式激光位移传感器，其特征在于，所述衍射光栅(8)与接收透镜距离为25mm。

7.根据权利要求2至6任一权利要求所述的集成衍射光栅式激光位移传感器，其特征在于，在所用激光光源的波长为650nm的红光条件下，所述衍射光栅(8)光栅槽型的槽深控制在400-430nm的范围内，以使得衍射出的±1级光斑和0级光斑的光强占比均在28％-29％范围内。

8.根据权利要求1所述集成衍射光栅式激光位移传感器，其特征在于，还包括孔径光阑，所述孔径光阑与滤光片(6)一体成型，或者单独设置于滤光片(6)与成像透镜(7)之间，配合滤光片(6)，用于滤除杂散光，并减小慧差。

9.根据权利要求1所述集成衍射光栅式激光位移传感器，其特征在于，所述CMOS线性图像传感器(9)接收到多个衍射光斑之后，利用激光三角法，分别利用各个衍射光栅信息解算被测物位移，将利用各个光斑求解的位移数据进行平均或取中位值，最终得到被测物的实际位移。