小型激光三角探头光学系统设计

闫加俊，安志勇，高瑀含

（长春理工大学 光电工程学院，长春 130022）

激光三角探头是基于激光三角法测距原理的一种精密测量仪器。激光三角法测量技术是利用激光的高度定向特点，将被测物体表面参数信息的光学信号通过光电转换器件转变为电信号，再经过计算机处理后，就可以得到物体表面参数信息的变化结果。由于激光三角法测量技术具有测量精度高、实时在线处理能力强、自动化、智能化程度高等优点［1］，广泛应用于精密位移测量、轮廓形状检测等测量领域中［2～4］。

本文的研究目的是根据激光三角法测量原理研制一种小型化的激光三角探头。利用光学设计软件ZEMAX对激光三角探头中的光学系统进行优化设计，设计一套结构紧凑、口径较小、成像效果优良的光学系统作为激光三角探头中的光源整形光学系统和成像光学系统。文中主要研究了激光三角法测量技术的基本原理以及物像位移关系；利用光学设计软件ZEMAX设计了激光三角探头中的激光光源整形光学系统和成像光学系统，并对所设计的光学系统的像差进行了优化，获得了优良的成像质量，并且实现了激光三角探的小型化。

1 激光三角法测量原理

激光三角法是一种非接触式测量方法，利用光电探测器将物体位移量的光学信号转变为电信号，经过后续电路处理后，将物体的位移以数字形式输出，基本原理如图1所示，光源发出的光束经准直和聚焦光学系……