一种大量程高频响双物镜光学独立共焦式测头的制作方法

文档序号:21690147发布日期:2020-07-31 22:07阅读:来源:国知局

技术特征:

1.一种大量程高频响双物镜光学独立共焦式测头,包括激光器(1),其特征是:所述的激光器(1)在光线方向上顺次设有准直扩束镜组件(2)、偏振分光棱镜组件(3)、λ/4波片组件(4),以及并列设置的第一物镜(51)和第二物镜(52),偏振分光棱镜组件(3)在反射光路方向上连有非偏振分光棱镜组件(6);所述的非偏振分光棱镜组件(6)在透射光路方向上顺次设有第一成像透镜组件(7)、第一针孔光阑组件(8)和第一光电探测器组件(9),在反射光路上顺次设有第二成像透镜组件(11)、第二针孔光阑组件(12)和第二光电探测器组件(13);所述的第一针孔光阑组件(8)和第一光电探测器组件(9)共同安装在第一调节机构(10)内,所述的第二针孔光阑组件(12)和第二光电探测器组件(13)共同安装在第二调节机构(14)内;所述的λ/4波片组件(4)与第一物镜(51)之间设有活动间隙,并且配装有第一电容传感器(161),所述的λ/4波片组件(4)与第二物镜(52)之间设有活动间隙,并且配装有第二电容传感器(162);所述的第一物镜(51)和第二物镜(52)配装有能分别带动两者作轴向移动的位移放大组件(15)。

2.根据权利要求1所述的一种大量程高频响双物镜光学独立共焦式测头,其特征是:所述的非偏振分光棱镜组件(6)的透射光路和反射光路彼此垂直。

3.根据权利要求2所述的一种大量程高频响双物镜光学独立共焦式测头,其特征是:所述的非偏振分光棱镜组件(6)的分光比为0.5:0.5;所述的非偏振分光棱镜组件(6)到第一成像透镜组件(7)之间的距离与到第二成像透镜组件(11)之间的距离相等;第一针孔光阑组件(8)设于第一成像透镜组件(7)的焦点与第一光电探测器组件(9)之间;第二针孔光阑组件(12)设于第二成像透镜组件(11)的焦点与第二成像透镜组件(11)之间;

第一针孔光阑组件(8)到第一成像透镜组件(7)的焦点之间的距离与第二针孔光阑组件(12)到第二成像透镜组件(11)的焦点之间的距离相等。

4.根据权利要求3所述的一种大量程高频响双物镜光学独立共焦式测头,其特征是:所述的准直扩束镜组件(2)包括沿激光方向排布的凹透镜(21)和凸透镜(22);

所述的偏振分光棱镜组件(3)包括一个偏振分光棱镜(31);

所述的λ/4波片组件(4)包括一个λ/4波片(41);

所述的非偏振分光棱镜组件(6)包括一个非偏振分光棱镜(61);

所述的第一成像透镜组件7包括沿着所述的非偏振分光棱镜组件(6)的透射光路方向设置的第一成像透镜(71),所述的第二成像透镜组件(11)包括沿着所述的非偏振分光棱镜组件(6)的反射光路方向设置的第二成像透镜(111);

所述的第一针孔光阑组件(8)包括正对第一成像透镜(71)的第一针孔光阑(81),所述的第二针孔光阑组件(12)包括正对第二成像透镜(111)的第二针孔光阑(121);

所述的第一光电探测器组件(9)包括设置在第一电路板(92)上的第一光电探测器(91),所述的第一光电探测器(91)正对着所述的第一针孔光阑(81);

所述的第二光电探测器组件(13)包括设置在第二电路板(132)上的第二光电探测器(131),所述的第二光电探测器(131)正对着所述的第二针孔光阑(121);

第一针孔光阑(81)设于第一成像透镜(71)的焦点与第一光电探测器(91)之间;第二针孔光阑(121)设于第二成像透镜(111)的焦点与第二成像透镜(111)之间;

第一针孔光阑(81)到第一成像透镜(71)的焦点之间的距离与第二针孔光阑(121)到第二成像透镜(111)的焦点之间的距离相等。

5.根据权利要求4所述的一种大量程高频响双物镜光学独立共焦式测头,其特征是:所述的准直扩束镜组件(2)还包括第一支撑座(23),所述的第一支撑座(23)设有同轴连通的第一沉孔(211)和第二沉孔(221),所述的凹透镜(21)通过第一螺纹锁紧环(24)固定于第一沉孔(211)内,所述的凸透镜(22)通过第二螺纹锁紧环(25)固定于第二沉孔(221)内;

所述的偏振分光棱镜(31)设置于第一壳体(33)内,所述的第一壳体(33)设有光学导通准直扩束镜组件(2)、λ/4波片组件(4)和非偏振分光棱镜组件(6)的第一通光孔(32);

所述的λ/4波片(41)设置在第八支撑座(42)上;

所述的非偏振分光棱镜(61)设于第二壳体(63)内,所述的第二壳体(63)设有光学导通偏振分光棱镜(31)、第一成像透镜组件(7)和第二成像透镜组件(11)的第二通光孔(62);

所述的第一成像透镜(71)固定在第二支撑座(72)上;所述的第二成像透镜(111)固定在第三支撑座(112)上;

所述的第一光电探测器组件(9)还包括用于固定第一电路板(92)的第一固定座(94),所述的第二光电探测器组件(13)还包括用于固定第二电路板(132)的第二固定座(134)。

6.根据权利要求5所述的一种大量程高频响双物镜光学独立共焦式测头,其特征是:所述的第一调节机构(10)包括套设于第一固定座(94)外围的第四支撑座(95),以及套设于第一针孔光阑(81)外围的第五支撑座(82),还包括间隙套设在第四支撑座(95)和第五支撑座(82)外围的第一环形座(101),所述的第一环形座(101)上径向设有若干个第一调节螺钉(103)和第二调节螺钉(104),所述的第一调节螺钉(103)和第二调节螺钉(104)彼此呈九十度顶设于第四支撑座(95)和第五支撑座(82);

所述的第二调节机构(14)包括套设于第二固定座(134)外围的第六支撑座(135),以及套设于第二针孔光阑(121)外围的第七支撑座(122),还包括间隙套设在第六支撑座(135)和第七支撑座(122)外围的第二环形座(141),所述的第二环形座(141)上径向设有若干个第三调节螺钉(143)和第四调节螺钉(144),所述的第三调节螺钉(143)和第四调节螺钉(144)彼此呈九十度顶设于第六支撑座(135)和第七支撑座(122)。

7.根据权利要求6所述的一种大量程高频响双物镜光学独立共焦式测头,其特征是:所述的第四支撑座(95)与第一环形座(101),以及第五支撑座(82)与第一环形座(101)之间分别设有第一弹簧片(102);所述的第六支撑座(135)与第二环形座(141)之间,以及所述的第七支撑座(122)与第二环形座(141)之间分别设有第二弹簧片(142)。

8.根据权利要求7所述的一种大量程高频响双物镜光学独立共焦式测头,其特征是:所述的第一环形座(101)和第二环形座(141)、第一壳体(33)、第二壳体(63)和位移放大组件(15)分别固定于固定架(17)上。

9.根据权利要求1至8任一权利要求所述的一种大量程高频响双物镜光学独立共焦式测头,其特征是:所述的位移放大组件(15)包括设于固定架(17)上的第一刚性部(151),以及连于第一物镜(51)的第一位移放大机构(511)和连于第二物镜(52)的第二位移放大机构(521),所述的第一位移放大机构(511)内设有第一压电执行器(159),所述的第二位移放大机构内设有第二压电执行器(157);所述的第一压电执行器(159)和第二压电执行器(157)分别设于第一刚性部(151)上,所述的第一位移放大机构(511)和所述的第二位移放大机构(521)的结构相同,所述的第一位移放大机构(511)包括平行于第一刚性部(151)并固定于第一物镜(51)的第二刚性部(152),四条垂直于第一刚性部(151)并围绕第一压电执行器(159)的连杆(155),所述的连杆(155)通过第一柔性铰链(158)连于第一刚性部(151)和第二刚性部(152);所述的第一压电执行器(159)的一端顶设有压板(153),另一端顶设有第三刚性部(154),所述的第三刚性部(154)与对向的两根连杆(155)之间设有第二柔性铰链(156)。


技术总结
本发明公开了一种大量程高频响双物镜光学独立共焦式测头,包括激光器、准直扩束镜组件、偏振分光棱镜组件、λ/4波片组件、第一物镜、第二物镜、非偏振分光棱镜组件、第一成像透镜组件、第一针孔光阑组件、第一光电探测器组件、第二成像透镜组件、第二针孔光阑组件、第二光电探测器组件、第一调节机构、第二调节机构;λ/4波片组件与两个物镜之间设有第一电容传感器、第二电容传感器;第一物镜和第二物镜配装有能分别带动两者作轴向移动的位移放大组件。本发明结构简单紧凑、针孔光阑与光电二极管位置易于调节、纵向测量范围大、频率响应高、在同一时刻可获得被测表面上某两点高度信息。

技术研发人员:应荣辉;崔玉国;汪家乐;梁丹;马剑强
受保护的技术使用者:宁波大学
技术研发日:2020.04.13
技术公布日:2020.07.31
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