[发明专利]光学测量探针和用于内直径和外直径的光学测量的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于测量物体的内直径和/或外直径的光学测量探针，所述光学测量探针具有用于将光束聚焦或对准到物体的表面上的第一光学元件。

本发明此外还涉及一种用于利用测量仪器和光学测量探针光学测量物体的内直径和/或外直径的方法，其中光束由光学测量探针聚焦到物体的表面上。

背景技术

对于形状、直径和表面粗糙度的光学检测已知干涉仪式运行的光学测量系统，其包括调制干涉仪和后置于该调制干涉仪的参考干涉仪。该光学测量系统用于光学间距测量，例如在表面几何结构的测量中的质量保障中。文献EP 1 058 812 B1描述了一种这样的用于检测特别是粗糙表面的形状和间距的干涉仪式的测量仪器，该测量仪器包括至少一个空间上相干的光束生成单元，其光束在测量仪器的测量探针中分成一个通过测量参考分支引导的并且在其中反射的参考测量束和一个通过参考分支引导的并且在粗糙表面上反射的测量束；包括一个装置，用于调制光相或者用于根据第一子光束的相对于第二子光束的光相或光频的外差频率移动光频；包括叠加单元，用于将反射的测量参考光束与反射的测量光束叠加；具有光束分离单元和光束接收单元，用于将叠加的光束分成至少两个具有不同波长的光束并且用于将光束转换为电信号；并且具有分析处理单元，其中粗糙表面的形状或间距基于电信号的相位差是可确定的。在此规定，由光束生成单元发出的光束是在时间上短时相干的并且宽带的，使得光束生成单元、用于形成第一子光束和第二子光束的分束镜和用于相位调制或频率移动的装置设置在一个与测量探针在空间上间距的构造为调制干涉仪的结构单元中，并且在该机构单元中在子光束的光路中设置一个延迟元件，该延迟元件产生两个子光束的光学路径长度的差，该差长于由光束生成单元发出的光束的相干长度。

这样的首先由两个干涉仪组成的干涉仪式的测量仪器可以以不同的干涉仪类型构成。如此调制干涉仪可以构造为马赫-增德尔干涉仪，而测量干涉仪或测量探针紧凑地例如构造为米劳干涉仪。对于干涉仪式的测量仪器共同的是，在第一干涉仪中写入的在短时相干的光束源的两个子光束之间的光路差在第二测量干涉仪或测量探针中又被调整并且如此使得子光束形成干涉。在文献EP 1 058 812 B1中通过延迟元件写入的光路差在此也可以通过不同长度的子臂产生，所述子臂由子光束通过，如在文献EP 1 058 812 B1中在一个以光导体构成的调制干涉仪中所示的那样。

在调制干涉仪中待写入的光路差针对测量干扰仪或测量探针的构造上的实施方式。

文献EP 1 082 580 B1描述了一种干扰仪式测量仪器，用于检测形状、粗糙度或表面与调制干扰仪的间距，该调制干扰仪具有在空间上相干的光源和用于将其光束分成两个子光束的分束镜，其中一个子光束相对于另一子光束借助于调制装置移动其光相或光频并且随后集中在一起，该测量仪器包括测量探针，其中将集中的子光束分成通过测量分支引导的并且在表面上反射的测量光束以及通过参考分支引导的并且在其中反射的参考光束并且其中反射的测量光束与反射的参考光束叠加；并且包括接收单元，用于分开叠加的具有不同波长的光束并且将光束转换为电信号并且用于基于相位差分析处理信号。在此规定，构造为结构单元的调制干扰仪与测量探针在空间上分离并且经由光导纤维装置可与该测量探针耦合，并且测量分支和参考分支通过一个或多个引导测量光束和参考光束的固体形成。