分析传统直射式和斜射式激光位移传感器的特性，结合两者的优势，设计了一种基于自准直原理的紧凑型激光位移传感器。在结构上，利用直线结构取代了大三角的光路布局，形成自准直式光路结构。引入分光比50%的分束镜，与光轴成45°角放置，将会聚透镜和成像透镜合为一枚，并使聚光镜、分束镜和光电探测器共轴，简化了系统结构，减小了仪器体积，同时，推导了符合自准直原理的Scheimpflug条件。利用光学设计软件Zemax对光学系统进行仿真，系统采用单透镜的结构形式，前表面为Forbes非球面，入瞳直径 D=4mm，视场角 2ω=4°，总长 L=20mm，成像质量和系统尺寸均达到最佳。该系统具有测量范围大、分辨力高、结构尺寸小、光能损失小等特点，通过实验与Keyence激光位移传感器比较，该系统能够保证测头分辨力 1μm、综合检测精度 ±2μm的技术指标。