[发明专利]用于高度和厚度的非接触式测量的集成光学器件

摘要

本发明涉及一种用于非接触式光斑测量或高度和/或厚度的多点测量的光学器件。所述测量器件基于色散共焦显微镜的原理。所述原理基于具有轴向色差的光学组件，以便对位于所述测量器件的测量场中的物体的高度和/或厚度信息进行编码。所述光学系统也被锚定在共焦结构中，以利用共焦结构的固有特性。所述信息的解码是通过检测系统来进行的，该检测系统能够辨别完美聚焦在物体的(一个或多个)表面上的(一个或多个)波长，从而收集有用的信息。在本发明中，可以同时或连续地测量多个点。本发明的目的是完全或部分地消除对目前的色散共焦测量仪器中发现的光缆的需求。本发明因此克服了在测量仪器经受强烈加速和/或旋转运动时受到损坏的光缆的存在导致的在工业环境中集成测量仪器的限制。免除光缆可以提高测量仪器的鲁棒性和紧凑性，也有助于其在诸如三维坐标测量机(MMT)等机动运动系统中的集成和使用。

主权项

用于测量高度的色散共焦测量仪器，其特征在于：‑同时测量物体400的多个不同点，‑所述测量仪器的测量体积在光轴的方向上由所述测量仪器的轴向色差限定，并且在垂直于所述光轴的平面中由所述测量仪器的包括多个图像点的图像横向场12限定，‑只有多条供电线缆42和多条数据传输线缆32连接到所述测量仪器，‑测量头200包含形成所述测量仪器的所有元件；所述测量仪器包括：·所述测量头200，包括：‑一个或多个复色源10，所述复色源10能够在自由场条件下直接生成多个源点，或者通过在照明光纤组71内的传播生成所述多个源点；‑用于组合/分离光束的组件60，‑透镜组50，所述透镜组形成能够接受由所述多个源点限定的物体横向场11的色散光学系统，并且所述透镜组中的至少一个透镜具有延伸的轴向色差，在所述物体400的空间中形成所述图像横向场12，所述图像横向场的轴向位置取决于波长；‑与光电探测器21相关联的光谱分析装置20，所述光谱分析装置20用于对与形成所述图像横向场12的所述多个点对应的多个光谱成像；‑位于所述透镜组50的共轭图像平面13中的多个空间滤波器，所述多个空间滤波器组织的方式与位于所述物体横向场11中的所述多个源点基本相同，所述多个空间滤波器能够通过位于所述用于组合/分离光束的组件60和所述光谱分析装置20之间的多条返回光纤72的各个端部74实现，或者在自由场条件下所述用于组合/分离光束的组件60和所述光谱分析装置20之间发生传播时，通过孔矩阵实现，与所述多个源点共轭的所述多个空间滤波器使所述测量仪器具有共焦性质；‑用于处理信号、计算、数据传输、控制和配置所述测量仪器的计算机和电子装置30，所述计算机和电子装置包括位于所述测量头中的信号采集模块，并且信号处理方式是远程处理。