[发明专利]一种用于三维面形测量的干涉式光学探头

权利要求书

1.一种用于三维面形测量的干涉式光学探头，其特征在于：该光学探头由干涉光路组成，所述干涉光路包括光源、准直透镜、分束器、成像透镜、聚焦透镜、平面反射镜、球壳透镜、CCD图像传感器、运动机构；以光源所在一侧为物方，所述光源发出的光被准直透镜准直后入射到分束器上，经分束器反射的光作为参考光束，参考光被垂直放置的平面反射镜反射后原路返回，再次通过分束器被成像透镜聚焦于CCD图像传感器上；

透射过分束器的光作为测量光束，测量光束经过聚焦透镜后聚焦于聚焦透镜的像方焦点处；所述的球壳透镜内表面设置有半透半反膜，且球壳透镜放置在聚焦透镜与聚焦透镜的像方焦点之间，球壳透镜的球心与聚焦透镜的像方焦点重合；

所述的运动机构由三个相互垂直平移机构组成；其中一个平移机构竖直方向设置，记为Z轴；

所述的光学探头安装在运动机构上，用于调整被测件与光学探头之间相对位置，且该运动机构上设置有位置计量装置，用于记录位置变化量；

测量时，通过调整所述运动机构使聚焦透镜的像方焦点聚焦在被测件上某一点，测量光束被球壳透镜内表面反射回到光学系统中，测量光束经分束器反射进入CCD图像传感器上与参考光束形成干涉条纹，通过干涉条纹判断聚焦位置与被测点的相对位置，将Z轴向上或向下移动，直至干涉条纹为理想的零级条纹，由位置计量装置记录此时运动机构的位置信息；调整运动机构依次记录聚焦透镜的像方焦点聚焦在被测件上其他点的位置信息，依次在被测面上进行面形扫描获得云点坐标，然后进行面形拟合，通过拟合后的面形与被测件面形的比较，分析确定其面形误差。

2.根据权利要求1所述的一种用于三维面形测量的干涉式光学探头，其特征在于：所述的球壳透镜与聚焦透镜之间还设置有小孔光阑。

3.根据权利要求1所述的一种用于三维面形测量的干涉式光学探头，其特征在于：所述的运动机构上设置的位置计量装置为光栅尺。

4.根据权利要求1所述的一种用于三维面形测量的干涉式光学探头，其特征在于：所述的运动机构上设置的位置计量装置为锆钛酸铅压电陶瓷位移位置计量装置。

5.根据权利要求1所述的一种用于三维面形测量的干涉式光学探头，其特征在于：所述的平面反射镜与分束器之间还设置有减光板。