【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及光学领域，具体涉及一种混合位移测量装置。
技术介绍
1、扫描干涉场曝光系统是采用小尺寸的高斯光束，在光栅基底表面重合并干涉形成干涉场，利用工作台的二维运动，通过扫描的方式曝光，用动态相位锁定的方式实现干涉条纹与光栅基底的随动，拼接制作大尺寸全息光栅。然而，工作台非理想运动，如果不校正，在制作光栅时会引入额外误差。
2、光学测量法在如今的国际世界得到广泛应用，其中最常见的是激光干涉仪和光栅干涉测量系统。受到直流飘移的影响，单频激光干涉仪在工作台位移测量领域应用并不广泛，双频激光干涉仪由于系统的交流特性，抗干扰能力强，计量精确，大多数长行程、高精度的工作台位移测量都选用双频激光干涉仪。光栅位移测量系统以光栅作为量尺，以光栅的栅距为测量基准，光栅刻槽对环境的敏感度低，而且光栅与读数头之间的间距较小，且不会随测量距离的增加而变大，是工业生产中常用的工作台测量技术。
3、激光干涉仪的测量基准是激光波长，非真空环境中，波长随温度、湿度、压力梯度等环境因素的波动而变化，影响激光干涉仪的测量精度，从而导致扫描干涉场曝光系统的扫描曝光质量下降。在同等的环境控制指标下，光栅干涉仪凭借极短的光程实现了比激光干涉仪更高的测量稳定性，减少了对工作环境的依赖；但由于其以与被测物体机械连接的读数头作为位置反馈，并不适用于步进扫描式的二维工作台的位移测量。
技术实现思路
1、本专利技术为解决上述问题，提供了一种混合位移测量装置，解决了现有的光栅干涉仪与激光干涉仪在测量过程中使
2、为实现上述目的，本专利技术提供了一种混合位移测量装置，包括待测工作台、光栅尺、激光光源、第一分光镜、第一测量组件以及第二测量组件；激光光源用于产生激光光束；第一分光镜设置在激光光源的输出端，第一分光镜用于对激光光束进行分光，以产生第一基础反射光束以及第一基础透射光束；第一测量组件设置在第一基础反射光束的光路上，第一测量组件包括折转镜组以及读数头组，读数头组包括至少一个读数头，折转镜组用于将第一基础反射光束折转至光栅尺，以使光栅尺对第一基础反射光束衍射并生成衍射光束，折转镜组还用于将衍射光束折转至读数头，读数头用于根据衍射光束生成待测工作台的第一位移信息；第二测量组件包括第一反射镜以及第一干涉仪，第一干涉仪、第一反射镜依次设置在第一基础透射光束的光路上，第一反射镜设置在待测工作台上，第一反射镜用于将第一基础透射光束反射至第一干涉仪，第一干涉仪用于根据第一反射镜所反射的第一基础透射光束生成待测工作台的第二位移信息；第一分光镜、折转镜组以及第一反射镜均相对于待测工作台保持固定。
3、在一些实施例中，折转镜组包括第二反射镜、第二分光镜、第一折转镜、第三反射镜、第二折转镜以及第四反射镜，第二反射镜设置在第一基础反射光束的光路上；第二分光镜朝向第二反射镜的反射面设置，第二分光镜用于将经由第二反射镜折转的第一基础反射光束进行分光，以产生第一反射光束以及第一透射光束，第一反射光束经由第二分光镜折转至光栅尺，以使光栅尺对第一反射光束衍射并生成第一一级衍射光束；
4、第一折转镜设置在第一一级衍射光束的光路上，用于将第一一级衍射光束折转至第二分光镜，并自第二分光镜透射至读数头；第三反射镜设置在第一透射光束的光路上，第三反射镜用于将第一透射光束折转至光栅尺，以使光栅尺对第一透射光束衍射并生成第二一级衍射光束；第二折转镜设置在第二一级衍射光束的光路上，用于将第二一级衍射光束进行折转；第四反射镜设置在第二一级衍射光束的折转路径上，第四反射镜用于将第二一级衍射光束折转至第二分光镜，并自第二分光镜反射至读数头；第一一级衍射光束以及第二一级衍射光束产生干涉信号，读数头根据干涉信号生成第一位移信息。
5、在一些实施例中，第一一级衍射光束包括第一正一级衍射光束以及第一负一级衍射光束，第二一级衍射光束包括第二正一级衍射光束以及第二负一级衍射光束；第一折转镜的数量为两个，每一第一折转镜与一个第一一级衍射光束对应设置；第二折转镜的数量为两个，每一第二折转镜与一个第二一级衍射光束对应设置；第四反射镜的数量为两个，每一第四反射镜与一个第二一级衍射光束对应设置；读数头的数量为两个，每一读数头与一个第一一级衍射光束对应设置；干涉信号包括第一干涉信号以及第二干涉信号，第一正一级衍射光束以及第二负一级衍射光束产生第一干涉信号，第一负一级衍射光束以及第二正一级衍射光束产生第二干涉信号，读数头组根据第一干涉信号以及第二干涉信号生成第一位移信息。
6、在一些实施例中，第一折转镜和/或第二折转镜为梯形折转棱镜、平面反射镜、一维透射光栅以及聚光透镜的任一项。
7、在一些实施例中，第二分光镜为偏振分光棱镜，折转镜组还包括第一四分之一波片以及第二四分之一波片，第一四分之一波片设置在第一折转镜与第二分光镜之间，用于调节第一一级衍射光束的偏振状态；第二四分之一波片设置在第二折转镜与第四反射镜之间，用于调节第二一级衍射光束的偏振状态。
8、在一些实施例中，待测工作台包括自下而上设置的第一工作台以及第二工作台，第一工作台可相对于光栅尺沿第一方向移动，第二工作台可相对于光栅尺沿第二方向移动，第一方向与第二方向垂直；折转镜组与第一工作台保持相对固定，第一位移信息为第一工作台的位移信息；第一反射镜与第二工作台保持相对固定，第二位移信息为第二工作台的位移信息。
9、在一些实施例中，光栅尺包括沿第二方向并列设置的第一光栅尺以及第二光栅尺，第一光栅尺与第二光栅尺均沿第一方向延伸；第一测量组件的数量为两个，其中一个第一测量组件与第一光栅尺对应设置，另一个第二测量组件与第二光栅尺对应设置。
10、在一些实施例中，还包括第二干涉仪、第三干涉仪、第四干涉仪以及第五干涉仪；第二干涉仪设置在第一反射镜的折转路径上，第二干涉仪用于测量第一方向上待测工作台的第三位移信息；第三干涉仪设置在第一光栅尺的下方，第三干涉仪用于测量待测工作台在第三方向上的第四位移信息，第三方向分别与第一方向、第二方向垂直；第四干涉仪设置在第二光栅尺的下方，第四干涉仪与第三干涉仪沿第二方向并列设置，第四干涉仪用于测量待测工作台在第三方向上的第五位移信息；第五干涉仪设置在第二光栅尺的下方，且设置在第四干涉仪与第二光栅尺下方的第一测量组件之间，第五干涉仪用于测量待测工作台在第三方向上的第六位移信息。
11、在一些实施例中，还包括位移测量单元、光电转换模块以及控制单元，位移测量单元与读数头电连接，位移测量单元用于根据第一一级衍射光束以及第二一级衍射光束产生干涉信号；光电转换模块与位移测量单元电连接，用于将干涉信号转换为电信号；控制单元用于根据电信号生成第一位移信息。
12、在一些实施例中，还包括显示单元，显示单元与控制单元电连接，显示单元用于将第一位移信息进行显示。
13、与现有技术相比，本专利技术能够取得如下有益效果：
14、混合位移测量装置包括待测工作台、光栅尺、激光光源、第一分光镜、第一测量组件以及第二测量本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种混合位移测量装置，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的混合位移测量装置，其特征在于，所述折转镜组包括：
3.根据权利要求2所述的混合位移测量装置，其特征在于，所述第一一级衍射光束包括第一正一级衍射光束以及第一负一级衍射光束，所述第二一级衍射光束包括第二正一级衍射光束以及第二负一级衍射光束；
4.根据权利要求3所述的混合位移测量装置，其特征在于，所述第一折转镜和/或所述第二折转镜为梯形折转棱镜、平面反射镜、一维透射光栅以及聚光透镜的任一项。
5.根据权利要求4所述的混合位移测量装置，其特征在于，所述第二分光镜为偏振分光棱镜，所述折转镜组还包括：
6.根据权利要求5所述的混合位移测量装置，其特征在于，所述待测工作台包括自下而上设置的第一工作台以及第二工作台，所述第一工作台可相对于所述光栅尺沿第一方向移动，所述第二工作台可相对于所述光栅尺沿第二方向移动，所述第一方向与所述第二方向垂直；
7.根据权利要求6所述的混合位移测量装置，其特征在于，所述光栅尺包括沿第二方向并列设置的第一光栅尺以及第二光栅尺，
8.根据权利要求7所述的混合位移测量装置，其特征在于，还包括：
9.根据权利要求2-8任意一项所述的混合位移测量装置，其特征在于，还包括：
10.根据权利要求9所述的混合位移测量装置，其特征在于，还包括：
...【技术特征摘要】
1.一种混合位移测量装置，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的混合位移测量装置，其特征在于，所述折转镜组包括：
3.根据权利要求2所述的混合位移测量装置，其特征在于，所述第一一级衍射光束包括第一正一级衍射光束以及第一负一级衍射光束，所述第二一级衍射光束包括第二正一级衍射光束以及第二负一级衍射光束；
4.根据权利要求3所述的混合位移测量装置，其特征在于，所述第一折转镜和/或所述第二折转镜为梯形折转棱镜、平面反射镜、一维透射光栅以及聚光透镜的任一项。
5.根据权利要求4所述的混合位移测量装置，其特征在于，所述第二分光镜为偏振分光棱镜，所述折转镜组还包括：
6.根据权利要求5...
【专利技术属性】
技术研发人员：刘兆武，王新宇，姜珊，朱星宇，王玮，李文昊，巴音贺希格，
申请(专利权)人：中国科学院长春光学精密机械与物理研究所，
类型：发明
国别省市：
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