[发明专利]用于检测空心圆柱内表面的光学干涉仪

说明书

技术领域

本发明涉及光学检测装置，尤其涉及一种用于检测空心圆柱内表面的光学干涉仪。

背景技术

光干涉技术是现代最精密有效的测试技术之一，它集当代最新技术于一体，广泛采用计算机技术、激光技术、电子技术、半导体技术等领域的最新成果，能快速、准确地完成对光学零件与系统的检验。在如今的光学车间，从光学零件的设计加工与检验到光学系统的装调、校正和测试，干涉仪已经成为一种易于操作、可靠、高精度、智能化的必不可少的测试检验装置，它在光学零件和系统的大批量生产和检验中有着不可低估的作用。

但是，现有干涉仪往往针对面形检测形貌偏差，例如弯曲或局部弯曲或凹凸区，对于立体面形的形貌检测需要多次反复检测，不能一次获得全部立体面形形貌；其次，现有干涉仪检测精度和可靠性容易受外界振动和温度、气流等环境因素影响。因此，如何设计一种一次性获得全部立体空心圆柱内表面形貌信息的高精度、可靠性的光学干涉仪，成为本领域技术人员努力的方向。

发明内容

本发明提供一种用于检测空心圆柱内表面的光学干涉仪，此光学干涉仪实现了一次性获得全部立体空心圆柱内表面形貌信息，同时也大大提高了测试效率、精度和可靠性。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：一种用于检测空心圆柱内表面的光学干涉仪，所述内表面沿空心圆柱周向且位于内侧，包括激光器、聚光凸透镜、分束镜、作为物镜的准直凸透镜、标准平晶和圆锥反射镜，所述聚光凸透镜位于激光器和准直凸透镜之间且聚光凸透镜的焦点与准直凸透镜的焦点重合；所述分束镜位于聚光凸透镜和准直凸透镜之间，用于将来自准直凸透镜的光线分为第一光束和第二光束；所述标准平晶位于准直凸透镜与分束镜相背的一侧，该标准平晶与准直凸透镜相背的表面为标准平面；

所述圆锥反射镜位于待检测所述空心圆柱内，且圆锥反射镜的旋转轴与空心圆柱与标准平晶各自的轴线重合，所述圆锥反射镜的圆锥面与所述空心圆柱的内表面面对面放置，此圆锥反射镜沿轴线移动从而实现对空心圆柱的内表面扫描；

干涉图样接收部件位于所述分束镜一侧，用于接收来自分束镜的第二光束。

上述技术方案进一步改进技术方案如下：

1. 上述方案中，当空心圆柱的内表面与空心圆柱轴线平行时，所述圆锥反射镜的圆锥面与圆锥反射镜的轴线夹角为45°；空心圆柱的内表面与空心圆柱轴线的夹角θ为钝角时，所述圆锥反射镜的锥角为钝角；空心圆柱的内表面与空心圆柱轴线的夹角θ为锐角时，所述圆锥反射镜的锥角为锐角。

2. 上述方案中，所述聚光凸透镜与准直凸透镜的焦点重合处设有一第一小孔光阑。

3. 上述方案中，所述分束镜与干涉图样接收部件之间设有一第二小孔光阑。

4. 上述方案中，所述干涉图样接收部件为CCD相机或者成像屏。

由于上述技术方案运用，本发明与现有技术相比具有下列优点：

1. 本发明用于检测空心圆柱内表面的光学干涉仪，其聚光凸透镜位于激光器和准直凸透镜之间且聚光凸透镜的焦点与准直凸透镜的焦点重合；所述分束镜位于聚光凸透镜和准直凸透镜之间，用于将来自准直凸透镜的光线分为第一光束和第二光束；所述标准平晶位于准直凸透镜与分束镜相背的一侧，该标准平晶与准直凸透镜相背的表面为标准平面，所述圆锥反射镜位于待检测所述空心圆柱内，且圆锥反射镜的旋转轴与空心圆柱与标准平晶各自的轴线重合，实现了实时一次性获得全部立体空心圆柱内表面形貌信息，提高了测试效率和精度。

2. 本发明用于检测空心圆柱内表面的光学干涉仪，其参考光束与测量光束经过同一光路，对外界振动和温度、气流等环境因素的变化能产生彼此共模抑制，一般无需隔震和恒温条件也能获得稳定的干涉条纹，抗震效果好、对外界环境要求低，大大提高了精度和可靠性。

附图说明

附图1为本发明空心圆柱一结构示意图；

附图2为用于检测附图1空心圆柱内表面的光学干涉仪结构示意图；

附图3为本发明空心圆柱二结构示意图；

附图4为用于检测附图3空心圆柱内表面的光学干涉仪结构示意图；

附图5为附图3环形导轨翻转180°后的结构示意图；

附图6为用于检测附图5空心圆柱内表面的光学干涉仪结构示意图；

附图7为本发明理想干涉示意图。

以上附图中：1、内表面；2、空心圆柱；3、激光器；4、聚光凸透镜；5、分束镜；6、准直凸透镜；7、标准平晶；71、标准平面；8、圆锥反射镜；81、圆锥面；9、干涉图样接收部件；10、第一小孔光阑；11、第二小孔光阑。