[发明专利]用于测量装置的光学配置

权利要求书

1.一种用于坐标测量机的扫描探针，所述扫描探针包括：

触针悬挂部分，包括：

触针联接部分，其配置为刚性地联接至触针；以及

触针运动机构，其配置为实现所述触针联接部分沿着轴向方向的轴向运动，以及所述触针联接部分围绕旋转中心的旋转运动；以及

触针位置检测部分，包括：

光源配置；

旋转位置检测配置，包括：

旋转检测光束路径，配置为接收来自所述光源配置的光；

旋转检测偏转器，其沿着所述旋转检测光束路径定位，并且联接至所述触针悬挂部分；以及

旋转检测器部分，其接收来自所述旋转检测偏转器的可变偏转光束，并且输出表示所述触针联接部分围绕所述旋转中心的旋转的X和Y位置信号；以及

轴向位置检测配置，包括：

轴向检测光束路径，配置为接收来自所述光源配置的光；

轴向检测偏转器，其沿着所述轴向检测光束路径定位，并且刚性地联接至所述触针悬挂部分的所述触针联接部分，以响应于所述轴向运动在轴向方向上移动，其中所述轴向检测偏转器还响应于所述旋转运动在横向于所述轴向方向的至少一个方向上移动，并且所述轴向检测偏转器包括具有横向于所述轴向方向取向的光轴的透镜，并且沿着沿所述横向方向延伸的轴向检测光束路径的一部分定位，并且所述轴向运动横向于其光轴移动所述轴向检测偏转器；以及

轴向检测器部分，其接收来自所述轴向检测偏转器的可变偏转光束，并且输出表示所述触针联接部分沿着所述轴向方向的位置的Z位置信号，其中所述轴向位置检测配置被配置为使得来自所述轴向检测偏转器的所述可变偏转光束至少部分地由所述轴向检测偏转器聚焦，以在所述轴向检测器部分上形成点或线，并且所述轴向检测偏转器沿着横向于所述轴向方向的至少一个方向的运动改变所述点或线焦点，而基本上不改变所述点或线在所述轴向检测器部分上的有效位置，使得所述Z位置信号对所述轴向检测偏转器在横向于所述轴向方向的所述至少一个方向上的运动基本上不敏感。

2.如权利要求1所述的扫描探针，其中所述轴向检测器部分包括Z位置光电检测器，其输出所述Z位置信号，所述Z位置信号响应于来自所述轴向检测偏转器的所述可变偏转光束在所述Z位置光电检测器上形成的所述点或线的位置。

3.如权利要求2所述的扫描探针，其中所述轴向位置检测配置还配置为使得：

来自所述轴向检测偏转器的所述可变偏转光束至少部分地由所述轴向检测偏转器聚焦，以在所述Z位置光电检测器上形成所述点；

所述Z位置信号响应于所述点沿着所述Z位置光电检测器的单个敏感轴线的位置；以及

所述轴向检测偏转器沿着横向于所述轴向方向的第二方向的运动改变形成在所述Z位置光电检测器上的所述点沿着正交于所述Z位置光电检测器的敏感轴线的方向的位置。

4.如权利要求1所述的扫描探针，其中所述轴向检测偏转器和所述旋转检测偏转器刚性地彼此联接。

5.如权利要求1所述的扫描探针，其中所述旋转检测偏转器刚性地联接至所述触针联接部分。

6.如权利要求1所述的扫描探针，其中所述扫描探针还包括外壳，并且所述光源配置、所述轴向检测器部分和所述旋转检测器部分刚性地联接至所述外壳。

7.如权利要求6所述的扫描探针，其中所述X和Y位置信号结合所述Z位置信号实现确定所述触针联接部分相对于所述外壳的绝对3D位置。

8.如权利要求1所述的扫描探针，还包括分束器，其配置为将来自所述光源配置的光源的光分成沿着所述轴向检测光束路径的轴向检测光束和沿着所述旋转检测光束路径的旋转检测光束。

9.如权利要求1所述的扫描探针，其中所述光源配置包括：

第一光源，其配置为沿着所述轴向检测光束路径提供轴向检测光束；以及

第二光源，其配置为沿着所述旋转检测光束路径提供旋转检测光束。