[实用新型]一种用于自由曲面形貌测量的光学自聚焦探头

摘要

本实用新型公开了一种用于自由曲面形貌测量的光学自聚焦探头，包括线偏振激光源模块、物镜、分光器模块、自聚焦伺服模块、离焦量测量模块、角度测量模块和机架；本实用新型通过将一束能量呈高斯分布的线偏振激光聚焦到被测表面上，从反射光中提取被测表面的离焦量并以此作为自聚焦伺服单元的反馈信号实现自动聚焦，同时在对焦的过程中完成对被测面倾角的测量，有效消除了表面倾角对探头灵敏度的影响；能够通过测得的离焦量消除伺服跟踪误差造成的形貌测量误差，实现了纳米级的精度和毫米级的量程，本实用新型结合高精度运动机构能够实现对自由曲面轮廓的精密扫描测量。

主权项

一种用于自由曲面形貌测量的光学自聚焦探头，其特征在于，包括线偏振激光源模块、物镜（12）、分光器模块、自聚焦伺服模块、离焦量测量模块、角度测量模块和机架（27）；其中，所述线偏振激光源模块包括半导体激光器（24）、第一光纤耦合器（23）、单模光纤（22）、第二光纤耦合器（20）、光纤准直器（21）和偏振器（19）；分光器模块包括偏振分光棱镜（7）、1/4λ玻片（8）、转向镜（5）和非偏振分光棱镜（6）；自聚焦伺服模块包括音圈电机、超精密导轨（9）及滑块（10）、光栅尺（16）及光栅尺读数头（17）、聚焦控制器（25）、音圈电机驱动器（18），其中，音圈电机由线圈（11）和磁钢（15）组成；离焦量测量模块包括第一双胶合透镜（4）和四象限光电探测器（26）；角度测量模块包括由第二双胶合透镜（3）、第三双胶合透镜（2）构成的双胶合透镜组和位置敏感探测器（1）；所述位置敏感探测器（1）、第三双胶合透镜（2）、第二双胶合透镜（3）、第一双胶合透镜（4）、转向镜（5）、非偏振分光棱镜（6）、偏振分光棱镜（7）、1/4λ玻片（8）、超精密导轨（9）、磁钢（15）、光栅尺读数头（17）、音圈电机驱动器（18），偏振器（19）、第二光纤耦合器（20）、光纤准直器（21）、单模光纤（22）、第一光纤耦合器（23）、半导体激光器（24）、聚焦控制器（25）、四象限光电探测器（26）均固定于机架（27）上；所述半导体激光器（24）与第一光纤耦合器（23）相连，单模光纤（22）的一端与第一光纤耦合器（23）相连，另一端与第二光纤耦合器（20）相连；四象限光电传感器（26）与聚焦控制器（25）相连，聚焦控制器（25）与音圈电机驱动器（18）相连，物镜（12）、线圈（11）和光栅尺（16）固定在滑块（10）上；滑块（10）置于超精密导轨（9）上，沿超精密导轨（9）滑动。