CN115327556A - 光纤点探针和具有光纤点探针的距离测量系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于距离测量系统的光纤点探针。光纤点探针具有可以连接到光源的光纤，以及评估设备。光源的照明光经由光纤传输到射束形成元件并转换成射束形成照明光。射束形成照明光沿第一光轴被引导至偏转元件的平坦表面并通过反射被偏转。在平坦表面上反射的射束形成照明光沿第二光轴传播，在偏转元件的球形端面上出射并形成聚焦区域在偏转元件外部的聚焦照明射束。能够探测布置在聚焦区域中的对象表面，使得以无接触方式确定相对于探针内部参考表面的距离测量值，其中参考表面被配置用于照明光或参考光形式的射束形成照明光的部分背反射。距离测量值表征球形端面和对象表面之间的距离d。球形端面的曲率中心与第一光轴和第二光轴的交点相同。

Description

光纤点探针和具有光纤点探针的距离测量系统

技术领域

本发明涉及一种被配置供在距离测量系统中使用的光纤点探针。本发明还涉及包括光纤点探针的距离测量系统。该距离测量系统被配置为评估从光纤点探针发射的照明射束和由于与对象表面的相互作用而创建并由光纤点探针接收的测量光之间的相互作用。测量光的评估可以用干涉测量来实行。

背景技术

从现有技术中已知具有光学传感器的触觉探针系统，该光学传感器包括用于探针元件位置确定的光电转换器。例如，在DE 198 16 270 A1、DE 298 23 884 U1或DE 198 16272 A1中描述了这样的触觉探针系统。然而，需要对象表面的机械偏转和接触探测。

Dietz等人在“An alternative to the laser. A white light measurementmethod enters the sub-µm-range”（Sensor Magazin 4（1997），15-18页[原标题：“Eine Alternative zum Laser. Ein Weißlicht-Messverfahren dringt in den Sub-µm- Bereich ein”]）中描述了非接触式光学测量点探针。点探针是一种彩色共焦操作点探针，其具有射束形成光学器件，用于在光轴方向上进行距离测量。Precitec Optronik GmbHangeboten公司（www.precitec-optronik.de）提供这样的点探针。然而，可用探针的尺寸相对较大，并且仅在难以到达的位置（诸如小钻孔）以有限的方式可使用。

光纤点探针也可以包括GRIN透镜（梯度折射率透镜）。例如，从US 4 806 016 A或DE 10 2005 023 351 A1中已知一种使用GRIN透镜的光学传感器。此外，Hofstetter， D.等人在“Monolithically integrated optical displacement sensor in GaAs/AlGaAs”（Electr. Letters 31（1995），第2121-2122页）中进行了描述，在用于路径测量的迈克尔逊干涉仪的共焦测量路径中使用GRIN透镜。

在DE 32 32 904 A1中公开了一种通过使用激光自动测试表面的探针。对象表面反射的光分离地在明场中和暗场中进行评估。

从DE 197 14 202 A1已知的用于表面光学测试的探针创建照明光，该照明光借助于分束或偏转被引导到待测试表面上的两个不同位置。

DE 20 2017 001 834 U1涉及一种具有集成光纤点探针的触觉探针，其中可以以触觉和/或光学方式顺序测量或也可以同时测量。

Rao，Y.-C.等人的“Recent progress in fibre optic low-coherenceinterferometry”（Meas. Sci. Technol.7（1996），第981-999页）描述了测量系统，其中使用具有小于大约100

的短相干长度的短相干光，并且用于距离确定的测量光可以用干涉测量来评估。

从DE 103 17 826 A1已知一种用于绝对距离测量的光电测量方法。被对象表面反射和/或散射的测量光被传输到根据迈克尔逊原理用干涉测量操作的评估设备。DE 102005 061 464 A1公开了一种通过使用来自具有不同介质波长的多个光源的光的改进。通过这样做，可以改进距离测量的评估准确度。适合用于此目的的这样的方法和设备也在Depiereux， F.等人的“Fiber-optical sensor with miniaturized probe head andnanometer accuracy based on spatially modulated low-coherence interferogramanalysis”（Appl. Opt. 46（2007），第3425-3431页）中描述。

DE 10 2018 217 285 A1公开了一种用于至少一个测量对象的光学和触觉测量的探针系统。探针包括用于对象表面的触觉探测的球形透光体。此外，光可以从内部聚焦在球体的边界表面上，使得以触觉方式在对象表面上探测的点可以被显微镜相机检测到，并且二维图像可以在图像分析中被分析。光学距离测量是不可能的。

DE 100 57 539 A1公开了一种干涉测量设备，用于测量距离和距离改变以及由此导出的表面参数和形状。出于该目的，探针包括光纤，在其自由端可以发射和反射光和/或可以接收散射光。出于该目的，光纤的自由端可以例如被配置成透镜或棱镜。

从DE 10 2004 011 189 A1已知另一种光学测量探针。该探针具有发射光的光纤，该光借助于偏转元件偏转。在光纤和偏转元件之间的光路中，或者在偏转元件和要测量的对象表面之间的光路中，布置包括强色差的区域透镜。元件的几何布置使得在朝向测量表面的方向上实现发射光的大张角，以便获得大于0.3的数值孔径。

根据DE 10 2008 050 258 A1的点探针包括探针主体，照明光以射束的形式耦合到探针主体中，该射束在探针主体的自由端借助于偏转元件偏转，并通过探针主体中的出射窗引导到对象表面上。偏转元件的偏转表面是弯曲的，并且因此以射束形成的方式配置。这样的探针由fionec GmbH公司（www.fionec.de）提供。

用于距离测量的光纤探针必须基于多个应用相关参数针对每个应用进行构造。对于探针的结构特性很重要的参数包括例如聚焦区域的长度、聚焦区域的最小和/或最大直径（对象表面上的测量点大小）、发射到对象表面上的照明射束的期望或要求的数值孔径、照明光的光路中的成像比例或放大率，照明射束相对于探针主体纵轴的期望发射角、照明射束的出射表面和待测对象表面之间的期望测量距离、对象表面上测量位点的可达性等。由于要考虑的参数的多样性，因此适于一个应用的光纤点探针的开发和构造非常繁琐。因此，开发和构造这样的光纤点探针的成本很高。

发明内容

可以认为本发明的目的是提供一种光纤点探针，其被配置用于距离测量，并且包括简化对不同应用的适配的构造配置。

该目的借助于具有权利要求1特征的光纤点探针和具有权利要求24特征的距离测量系统解决。

根据本发明的光纤点探针被配置用于光学距离测量，并且可以用在光学操作的距离测量系统中，并且特别是用干涉测量操作的距离测量系统中。它包括具有优选居中布置的纤芯的光纤，其中该光纤被配置为在入口耦合位点与至少一个并且优选多个单色或窄带光源连接。点探针的光纤优选地被提供有插入式连接器，用于连接到另外的距离测量系统，诸如连接到一个或多个光源和评估设备。入口耦合位点在入口位点例如经由至少一个附加的光纤与至少一个单色或窄带光源耦合。在每种情况下，与至少一个光源的连接可以被配置为尾纤。在优选实施例中，至少一个光源或优选两个光源包括窄带光谱，该窄带光谱具有最大100 nm或最大80 nm或最大50 nm的光谱半宽度（半峰全宽）。光谱半宽度可以具有最小4 nm或最小15 nm的量。在具有多个、优选两个光源的实施例中，光源包括不同的中间波长或质心波长，其差值优选不大于200 nm，并且可以在例如15 nm至100 nm的范围内。优选地，每个提供的光源由恰好一个超发光二极管（SLD）实现。

在入口耦合位点耦合的至少一个窄带光源的照明光借助于光纤从入口耦合位点引导至光纤末端，照明光至少部分从该光纤末端射出。从纤芯的光纤末端射出的照明光是发散的。光纤优选是单模光纤。

对于干涉测量评估或距离测量，照明光在一个单个参考表面上部分反射回作为参考光，并形成聚焦在对象表面上的照明射束，在对象表面上反射回作为测量光，并至少部分由光纤点探针接收。形成照明射束的照明光部分可以大于作为参考光反射回来的照明光部分。可以使测量光和参考光彼此干涉，并且由此可以借助于已知的方法确定光纤点探针和对象表面之间的距离测量值。

光纤点探针还包括光射束形成元件，其在第一表面上的光纤的光纤末端之后接收照明光传播方向上的照明光，并对其进行射束形成，使得创建射束形成的照明光，其具有较低发散度或者是非发散的沿第一光轴发射的。射束形成的照明光优选是准直的或聚焦的。

光纤的光纤末端的中心点、特别是纤芯的中心点可以布置在第一光轴上。第一光轴也可以是在光纤的光纤末端从纤芯出射的发散照明光的光轴。

点探针包括偏转元件，该偏转元件被配置用于接收射束形成光，并包括与第一光轴倾斜定向的平坦表面。平坦表面被配置为在一个方向上反射接收到的射束形成光，使得创建第二光轴，该第二光轴与第一光轴界定不等于180°的偏转角。两个光轴彼此相交并形成交点。偏转元件进一步包括球形端面。球形端面的曲率中心位于第一光轴与第二光轴的交点上。由于该布置，创建了照明射束，该照明射束从光纤点探针以借助球形端面聚焦的方式向外发射，并且被引导到对象表面上。聚焦的照明射束的聚焦区域布置在第二光轴的方向上，距球形端面有一定距离。

聚焦照明射束在对象表面的测量位点散射和/或反射。由于与对象表面的相互作用，因此形成测量光，该测量光至少部分地通过球形端面进入光纤点探针，并被传输到评估设备。测量光的光路——至少直到光纤的光纤末端——基本上与照明光的光路相反。测量光借助于球形端面被接收和准直，在偏转元件的平坦表面上被反射，行进穿过射束形成元件，由此被聚焦，并且至少部分地在光纤末端被光纤接收。然后，测量光与参考光一起借助于光纤被引导到出射耦合位置，其中引导参考光以及测量光的光纤被配置为与同出射耦合位点相邻的评估设备连接。

所述评估设备可以使用在出射耦合位置接收的参考光和测量光，以便确定从其到对象表面上的测量位点的距离。照明光在其上被部分反射回自身的确切的一个参考表面用作距离测量值的定量确定的参考点。该确切的一个参考表面位于光纤点探针的照明光的光路中，并且优选地包括与入射的——可选地为射束形成的——照明光的波前基本上一致的形状。参考表面被特别配置为允许部分反射。在优选实施例中，参考表面是光纤的光纤末端的光出射表面。

距离测量值描述了光纤点探针的球形端面和对象表面上的测量位点之间的距离。

所述评估设备特别基于如DE 10 2005 061 464 A1中所述的方法用干涉测量来操作。此外，其他方法以及特别地用干涉测量方法也可以用于距离的确定。

偏转元件可以例如是半球。然后，球形端面形成半球的表面部分。

偏转元件的布置使得球形端面的曲率中心是两个光轴的交点，允许两个光轴相交的偏转角的简单变体。因此，借助于平坦表面的定向的简单改变，照明射束可以从光纤点探针在不同的方向上发射。因此，除了偏转角之外，所有其他光学特性优选保持不变。此外，取决于至少一个应用相关参数，可以使用相同的构造配置，而无需实质上的改变。例如，至少一个应用相关参数可以是聚焦区域的长度、聚焦区域（对象表面上的测量点）的最小和/或最大直径、发射到对象表面上的照明射束的期望或所需数值孔径、照明光的光路中的图像比例或放大率、照明射束相对于探针主体纵轴的期望发射角度，照明射束的出射表面和待测量的对象表面之间的期望测量距离、测量表面上测量位点的可接近性或其任意组合。例如，通过改变球形端面的曲率和/或在第一光轴方向上偏转元件的平坦表面与射束形成元件的第一表面之间的距离，可以容易地影响光纤点探针的特性。因此，适应不同的应用是可能的，而不需要繁琐的新开发。提供了一种模块化构造系统，其中不同的光纤点探针可以通过确定模块化构造系统的标准元件的尺寸和/或选择来配置，以适应应用。

如果光纤点探针包括探针主体，则是有利的。包括光纤末端和可选的附加射束形成元件的光纤末端部分是探针主体或者被布置在探针主体上或探针主体中。探针主体可以机械地和/或光学地将包括光纤末端的光纤末端部分与射束形成元件连接。探针主体可以是一件式或多件式主体，并且可以例如至少部分具有中空圆柱形或套筒形。在优选实施例中，探针主体被一个或多个探针套筒包围。一个单个探针套筒是足够的。偏转元件可以布置在探针主体和/或探针套筒中或探针主体和/或探针套筒上，并且可以与探针主体和/或探针套筒机械地连接，优选在照明光的光路之外。例如，机械连接可以是物质接合和/或可以借助于粘合层建立。因此，偏转元件的球形端面可以完全或至少部分地布置在探针套筒内部和/或探针主体内部。如果球形端面至少部分地布置在探针套筒内部，则探针套筒可以包括与球形端面相邻的窗口，使得完全允许从球形端面发射出光，并且至少主要允许光入射到球形端面中。该窗口可以是通孔，或者可以通过对所用光波长透明的盖子来实现。

在实施例中，射束形成元件完全位于探针主体内部或探针套筒内部。

射束形成元件和偏转元件可以是单独的光学元件，或者可以形成共同的单片主体。在后一种情况下，射束形成元件和偏转元件被整体配置，没有内部射束形成边界表面和/或接合表面。作为示例，在单片或整体配置中，射束形成元件可以由偏转元件的球形表面或球形表面部分形成。在该实施例中，实现了光纤点探针的非常紧凑的配置。

如果射束形成元件和偏转元件是单独的主体，波前因此也是单独的光学元件，则可以用简单的方式彼此独立地实现相应的光学特性。例如，射束形成元件可以是球形元件（例如球）、透镜，以及特别是GRIN透镜（梯度折射率透镜）。还可能的是在照明光的光路中布置具有不同几何形状和/或不同光学特性的多个射束形成元件。

在实施例中，与射束形成元件分离的偏转元件可以包括面向射束形成元件的第二表面，其被配置用于接收射束形成的光。第二表面可以是平坦表面或球面。第二表面可以具有与偏转元件的球形端面相同的曲率半径。例如，如果偏转元件被实现为半球，则第二表面和球形端面可以分别由偏转元件的公共球形表面的表面部分形成。直接相邻的光学元件的第三表面面向偏转元件的第二表面，其中第三表面例如可以形成在射束形成元件上。第三表面可以以二维方式完全邻接第二表面，或者可以布置成与第二表面有距离。优选地，第三表面的曲率等于偏转元件的第二表面的曲率，其中曲率也可以等于零。特别地，第二表面是平坦表面或凸曲面，并且第三表面可以是平坦表面或凹曲面。照明光直到偏转元件的平坦表面的光路中的所有表面曲率的中心位于第一光轴上。

如果借助于偏转元件的球形端面聚焦后，照明射束的数值孔径小于0.3，则更为有利。照明射束的数值孔径可以在从0.05到0.12的范围内，并且在实施例中可以总计达到近似0.1。

可以借助于评估设备评估的照明射束沿第二光轴的聚焦区域尺寸具有200

或150

的最大长度。在实施例中，该长度近似是80

。

如果在光纤的光纤末端和偏转元件的平坦表面（其不用作参考表面）之间的照明光的光路中，两种光学材料的每个边界表面处的材料的折射率之差最多为0.3，则是有利的。在这些边界表面的每一个处，材料过渡被配置为使得材料的折射率（包括潜在提供的粘合层）彼此相差最大0.3。这特别适用于光纤的光纤末端和射束形成元件之间和/或射束形成元件和偏转元件之间的过渡或者非射束形成间隔元件，作为选择，所述间隔元件可以布置在光纤芯的光出射表面和偏转元件之间的照明光的光路中，其中该过渡没有气隙，并且优选地包括粘合层。由于这种措施，可以减少照明光在从球形端面出射之前的反射。这样的反射是不期望的，因为它们干扰测量信号的评估并影响测量准确度。

在实施例中，光纤的光纤末端和偏转元件之间的照明光的光路中可存在至少一个气隙。邻接气隙并且不被配置为参考表面但是用于发射或接收照明光的光学表面优选地被提供有抗反射涂层（AR涂层）。由于这种抗反射涂层，也可以减少或避免照明光的光路中的反射，所述反射可能干扰测量信号的评估并影响测量准确度。

除了用作参考表面的边界表面之外以及除了具有相同折射率的元件的粘合边界表面之外，照明光光路中的所有其他光学表面、特别是从光纤的光纤末端至偏转元件的端面——其折射率差高于1.0的情况下——可以具有与入射到边界层上或从边界层发出的照明光的波前不一致的形状。由于这种措施，避免了照明光被反射回来。因此，也可以减少或避免照明光的光路中的反射，所述反射干扰测量信号的评估并影响测量准确度。

在一个实施例中或在多个实施例中，未配置用于射束形成的至少一个间隔元件可以布置在光纤的光纤末端和偏转元件之间的照明光的光路中，即，例如在光纤的光纤末端和射束形成元件之间和/或在射束形成元件和偏转元件之间。例如，至少一个间隔元件对于照明光是透明的，并且可以由与射束形成元件和/或偏转元件相同的材料组成。这样的间隔元件可以布置在照明光的光路中，而不是提供气隙，例如，以便调整光学边界表面处的折射率差异，并且特别是保持这样的差异尽可能低，和/或以便借助于间隔元件内部的照明光的光路来具体影响光纤点探针中的色散、特别是群速度色散。

在实施例中，间隔元件被布置在射束形成元件和偏转元件之间，间隔元件可以在其面向偏转元件的一侧具有第三表面，如已经在上面解释的。在这种情况下，第三表面的处理可以有利地独立于上游光路中的任何射束形成元件实行，特别是在使用GRIN透镜作为射束形成元件的部件的情况下。

特别有利的是，用于固定偏转元件的射束形成元件和偏转元件之间的间隔元件的布置，使得偏转元件借助于布置在照明光的光路中的粘合层与间隔元件接合。通过这样做，可以避免偏转元件在探针主体和/或探针套筒上的附接。

偏转元件的平坦表面上的反射可以通过全内反射（TIR）实现，因为偏转元件的第一折射率n1与邻接偏转元件平坦表面的光学较薄介质或光学较薄材料（n2<n1）的第二折射率n2之间的足够大量的差异被实现，特别是借助于可选存在的附加元件实现。对于在偏转元件的光学较厚材料中以入射角

入射到偏转元件的平坦表面上的照明光，如果入射角

大于全反射的临界角

，则发生全反射：

（1）

（2）。

作为全内反射的替代，平坦表面也可以提供有反射层。反射层可以引起照明光的反射（全反射层）。替代地，反射层可以是部分反射的，使得照明光被分割成两部分。特别是在分束的情况下，可选提供的附加元件对于照明光的光波长可以是透明的。

特别是在半球形偏转元件以及具有大入射角

的情况下，附加元件可以简化偏转元件的附接和附接的稳定性。此外，附加元件可以保护偏转元件的平坦表面免受机械损坏。

在优选实施例中，附加元件由半球形成，使得可能的是由偏转元件和附加元件形成球体。作为选项，附加元件可以被配置为用作触觉探测元件。附加元件在其背离偏转元件的一侧上没有光学功能表面，并且因此可以用于触觉探测，而不将光纤点探针的光学功能表面置于由于磨损而有损坏（例如刮擦）和/或变形的风险。在该选项中，偏转元件的平坦表面优选是镜像的。

偏转元件的材料可以具有例如高于1.6的第一折射率n1。在实施例中，偏转元件和/或射束形成元件由高折射玻璃或蓝宝石组成。然而，也可以使用具有近似1.46的第一折射率n1的熔融石英。

如果偏转元件的球形端面上提供涂层，则更为有利。涂层可以具有比偏转元件材料的硬度更高的硬度。可以说它可以用作保护层，以便保护偏转元件的球形端面免受损坏。此外或作为替代，涂层也可以是抗反射涂层，以便降低反射率。

距离测量系统可以包括光纤点探针的一个或多个实施例，如上文所述。此外，与光纤点探针的光纤耦合的至少一个单色或窄带光源以及评估设备是距离测量系统的一部分。距离测量系统的评估设备被配置为基于接收的参考光和接收的测量光确定距离测量值，其中距离测量值包括或描述偏转元件的球形端面和对象表面上的测量位点之间的距离。测量光的评估优选地用干涉测量实行。

附图说明

本发明的有利实施例源自从属权利要求、说明书和附图。下文中，参照附图详细解释本发明的优选实施例。附图示出：

图1是包括光纤点探针的距离测量系统的示意基本图示，

图2至图8是光纤点探针实施例的示意基本图示，分别包括布置在探针主体中和/或探针主体上的射束形成元件和偏转元件，

图9至图20分别是光纤点探针的射束形成元件和/或偏转元件实施例的示意基本图示，

图21至图24分别是示意基本图示中分别被提供有用于光纤点探针的分束的射束形成元件和/或偏转元件的另外实施例，以及

图25和图26分别是光纤点探针的光纤末端的示意基本图示。

具体实施方式

图1示意性图示了包括光纤点探针11的距离测量系统10。光纤点探针11具有光纤12。在入口耦合位点13处，照明和评估设备5连接到光纤12，其中照明和评估设备5包括单色或窄带光源14、15，根据该示例，第一光源14和第二光源15。光源14、15优选在每种情况下被提供有尾纤（连接光纤），其以光纤方式为一个接一个布置的一个或多个光纤12提供照明光B。在这里所图示的实施例中，第一光源14和第二光源15与第一Y型光纤耦合器6（2∶1光纤耦合器）的光纤入口耦合，优选地经由相应的尾纤耦合，其中Y型光纤耦合器6的光纤出射直接或间接地与光纤12的入口耦合位点13连接。代替第一Y型光纤耦合器6，也可以使用X光纤耦合器（2∶2光纤耦合器），例如，其中其第二光纤出射可以保持不连接或者可以有利地用于监视光源14、15。

在该实施例中，两个光源14、15分别发射分别具有小于100 nm的光谱半宽度的单色或窄带光。第一光源14的光和第二光源15的光的中间光波长或质心波长彼此不同，例如大约至少15 nm或至少40 nm。每个光源14、15可以被配置为一个超发光二极管（SLD）。第一光源14可以具有近似770 nm的质心波长，并且第二光源15可以具有近似820 nm的质心波长。每个窄带光源14、15的光的光谱半宽度可以优选为4 nm至80 nm。

第一光源14的光以及第二光源15的光作为照明光B耦合到第一光纤12中，并且特别是耦合到优选布置在光纤12中心的纤芯12a中。照明光B向上引导至光纤12的光纤末端16。如在图25和图26中作为示例特别图示的，至少一部分照明光B在光纤末端16沿着第一光轴O1从纤芯12a射出，并在光纤末端16之后发散。照明光B的一部分、通常是一小部分可以在光纤末端16上反射，从而形成用于干涉测量评估的参考光R。在该实施例中，光纤12的表面形成参考表面12b，参考光R例如借助于部分反射形成在参考表面12b上（图25、26）。参考表面12b也可以布置在照明光B的光路中的另一个位置。

射束形成元件18的第一表面17上接收发散照明光B。根据该示例，第一表面17垂直于第一光轴O1定向。第一表面17面向光纤12的光纤末端16，其中在光纤末端16和第一表面17之间存在距离。这个距离可以借助于气隙和/或间隔元件19来实现。间隔元件19对于照明光B的光波长是透明的。间隔元件19不是射束形成的。可选提供的间隔元件19在图2和图3中以示例的方式图示。间隔元件19可以用二维方式抵靠第一表面17和/或抵靠光纤12的光纤末端16邻接。

例如，如图2-6中图示的，射束形成元件18被配置为对发散照明光B进行射束形成，使得创建具有降低发散度或准直或聚焦的射束形成照明光K。优选地，射束形成的照明光K被准直或聚焦。它耦合到偏转元件20中。偏转元件20具有平坦表面21。射束形成的照明光K沿着第一光轴O1从射束形成元件18被引导到偏转元件20的平坦表面21上，并且在那里被反射。平坦表面21相对于第一光轴O1以小于90°的角度倾斜布置，使得以入射角

沿第一光轴O1入射到平坦表面21上的射束形成照明光K以反射角

（这里：

）沿第二光轴O2反射，并通过球形端面22从偏转元件20出射。通过这样做，在第一光轴O1和第二光轴O2之间获得了偏转角

（图2）。借助于球形端面22，射束形成的照明光K被聚焦并形成聚焦的照明射束S。

聚焦照明射束S的聚焦区域23（仅示意性地图示为点）与球形端面22相距一定距离布置。在第二光轴O2的方向上，聚焦区域23具有最大200

的长度，并且在该实施例中可以是近似80

。

球形端面22具有与第一光轴O1和第二光轴O2之间的交点相对应的曲率中心。

光纤点探针11被定向成使得对象的对象表面26（图1和图2）布置在照明射束S的聚焦区域内，位于测量位点，在该测量位点/到该测量位点应该确定为距离d。在对象表面26上，照明射束S被反射和/或散射。反射和/或散射光至少部分地借助于偏转元件20的球形端面22接收，并形成测量光M，该测量光M然后在光纤点探针11中与照明光B相反地被引导。在进入球形端面22之后，测量光M在平坦表面21上反射，穿过射束形成元件18，并且然后在其光纤末端16至少部分地耦合到光纤12的纤芯12a中。

测量光M和参考光R通过光纤12被向上引导至出射耦合位点27，出射耦合位点27以光纤方式将评估设备28与光纤12连接，使得测量光M和参考光R在评估设备28中被接收。出射耦合位点27可以布置在入口耦合位点13和第一Y光纤耦合器6之间的第二Y光纤耦合器7（2∶1光纤耦合器）上。图1是优选的配置，其中出射耦合位点27与光纤12上的入口耦合位点13相隔一定距离布置。例如，与光纤末端16相对的光纤12的一端可以是入口耦合位点13。

在评估单元28中，基于接收到的测量光M相对于还有接收到的参考光R确定距离测量值，其中距离测量值包含或描述光纤点探针11的球形端面22与第二光轴O2上的对象表面26上的测量位点之间的距离d（图1和图2）。光纤点探针11中距离测量值的几何参考位点是生成参考光R的参考表面12b，优选地是光纤12的光纤末端16上的表面，并且特别是光纤芯12a的平坦表面（图26）。

偏转元件20和射束形成元件18可以被配置成单独的主体或单独的光学元件，如例如图2-5中图示的。射束形成元件18可以是GRIN透镜（图2和图3），或者可以实现为另一个准直和/或聚焦光学元件，例如一个或多个透镜和/或一个或多个球形元件，作为示例如图4和图5中所示。这里，射束形成元件18被配置成球透镜。

射束形成元件18可以与偏转元件20的第二表面31相隔一定距离布置。第二表面31面向射束形成元件18，并被配置为接收射束形成的、优选准直的或聚焦的照明光K。在图2中所图示的实施例中，射束形成元件18和第二表面31之间的距离由非射束形成间隔元件19桥接。

与第二表面31直接相邻布置的光学元件18、19具有面向第二表面31的第三表面30，其中在图示实施例中，第三表面30被提供在间隔元件19（例如图2）上或在射束形成元件18（例如图4）上。第三表面30可以具有等于第二表面31的曲率的曲率，包括等于零的曲率。在所有实施例中，第二表面31是平坦的或凸曲面的。第三表面30可以是平坦的或凹曲面的或凸曲面的。在一些实施例中，实现了第二表面31和第三表面30之间的二维接触，其至少布置在射束形成照明光K的光路中。

在图2-8中所图示的实施例中，球形端面22和第二表面31由半球形偏转元件20的表面部分形成。因此，面向第二表面31的第三表面30可以凹入弯曲，其具有等于半球形偏转元件20的半径的半径。同样还如图2、4、5、7和8中所示，面向表面30、31的曲率也可以彼此不同，并且第三表面30可以是例如平坦表面或凸曲面的表面，而第二表面30是凸曲面的。图9示出了实施例，其中第二表面31和第三表面30是彼此平行延伸的平坦表面。

例如，图2和图4中图示的是布置在射束形成元件18和偏转元件20之间的间隔元件19。在对其的修改中，射束形成元件18和偏转元件20的第二表面31之间的间隙也可以由非玻璃状介质填充，例如透明粘合剂层或空气。

光纤点探针11包括探针主体32，用于支撑光纤12的端部和光学部件，其中，在该实施例中，探针主体32可以是套筒形的。作为选项，探针主体32可以被探针套筒33包围。探针主体32和探针套筒33与第一光轴O1同轴延伸。光纤末端16布置在探针主体32中，优选地使得居中布置在光纤12中的光纤芯12a的中心轴对应于第一光轴O1。

在这里图示的实施例中，射束形成元件18布置在探针主体32中，并且优选完全位于探针主体32所包围的空间内部。偏转元件20布置在探针主体32的自由端上，并且可以借助于粘合接合与探针主体32和/或探针套筒33连接。附加地或作为替代，偏转元件20可以与相邻的光学元件连接，优选地借助于粘合接合例如与射束形成元件18或间隔元件19连接。作为示例，在图7中图示了由偏转元件20和光学元件18或19以及探针主体32和/或探针套筒33之间的粘合层34实现的粘合接合。

为了在平坦表面21上创建反射，可以可选地在该平坦表面21上涂覆有部分反射或全反射层35（图9）。如果射束形成照明光K的入射角

小于全内反射的临界角

，则这样的反射层35是有利的：

（3）。

全内反射的临界角

根据等式（2）从偏转元件20的第一折射率n1和在背面邻接平坦表面21的材料或介质的第二折射率n2导出。取决于射束形成的照明光K的期望或要求的偏转角

和平坦表面21相对于第一光轴O1的倾斜角，平坦表面21处的折射率n1、n2之间的差值量必须足够高，以便能够省略反射层35。周围大气、特别是空气可以邻接平坦表面21，如根据图2-6（没有附加元件36）和图9-13的偏转元件20的实施例中所说明的示例。

作为大气或空气的替代，连接至偏转元件20的附加元件36也可以布置在平坦表面21上。在图2-7中图示的实施例中，在可选地提供附加元件36的情况下，附加元件36的材料优选地具有比偏转元件20更低的折射率。特别是在较大入射角

的情况下，与粘合层34（图7和图8）组合的附加元件36可以实现为连接的公共单元。附加元件36可以稳定偏转元件20的附接，特别是在射束形成元件18上或间隔元件19上的附接，并且可以同时提供偏转元件20的平坦表面21的机械保护。

如果偏转元件20被配置成半球，则附加元件36也可以优选地被配置成具有相同半径的半球，使得偏转元件20与附加元件36一起形成球体（例如，与图1-7、14、15、18-20或22相比较）。为了满足等式（1）至（3）的条件，在这种情况下，平坦表面21通常被提供有反射层35。

在其他实施例中，附加元件36也可以具有不同于半球的任意其他形状（特别地与图8和图17相比较）。

偏转元件20和附加元件36在平坦表面21上以二维方式彼此连接，优选地借助于粘合接合连接。

在一些实施例中，附加元件36上未提供光学功能表面。射束形成的照明光K或测量光M不穿过附加元件36，使得其背离偏转元件20的外表面可以用于触觉探测。因此，附加元件36可以形成触觉探测元件。在这种情况下，光纤点探针11可以被附加地配置为通过接触来探测对象表面26，由此优选地，附加元件36被用作探测元件，以避免对光发射或光接收表面的损坏，特别是对偏转元件20的球形端面22的损坏。

作为对此的替代，在其他实施例中，附加元件36可以包括光学功能表面，特别是在引起（射束形成）照明光分裂的情况下，例如，为了获得多于一个的照明射束S（图20-24）。

为了能够将光纤点探针11用于触觉探测，如果由偏转元件20和附加元件36组成的球体的直径大于探针主体32的外径，或者作为探针套筒33的选项，则是有利的（例如，图2和图4-6）。在其它实施例中，偏转元件20和附加元件36的球体的直径小于探针套筒33的外径，如图3中作为示例说明的。在该实施例中，偏转元件20可以部分地——至少直到光轴O1、O2的交点——或者完全位于由探针主体32或探针套筒33形成的套筒的内部。通过这样做，在与对象机械接触的情况下，偏转元件20的外表面被保护免受损坏。则有利的是或需要为探针主体32的包围套管或探针套管33提供对所用光透明的区域，或优选地提供窗口37，如图3中高度示意性地示出的。窗口37被布置成使得照明射束S能够以不受阻碍的方式发射穿过球形端面22并到达对象表面26，并且从对象表面26反射或散射的测量光M能够至少部分不受阻碍地被球形端面22接收。

这里应注意，发射方向上的光路和接收到的测量光M的光路不必完全相同。如果第二光轴O2与对象表面26正交相交，则通常只有这种情况。然而，如果第二光轴O2倾斜地与对象表面26相交，则由球形端面22接收的测量光不在照明射束S出射的相同位置处被接收。因此，球形端面22优选地不限于发射照明射束S所需的区域，而是优选地在径向于第二光轴O2的所有方向上大于发射照明射束S所需的区域。如果探针套筒33和/或探针主体32至少部分地围绕偏转元件20，则可以有利的是，在套筒的邻接球形端面22的周围部分中提供大尺寸的窗口37，如上所述并且如图3中示意性示出的。光纤12的数值孔径、特别是其纤芯12a在光纤末端16处的数值孔径，对于出射的照明光B和耦合到光纤12中的测量光M是相同的，最终限制了经由光纤12导入评估设备28中的测量光M。从对象表面26入射到由光纤12的数值孔径限定的光纤末端16上的接收角之外的光被丢失，并且可以被评估的测量光M被减弱。

在图6中所示的实施例中，射束形成元件18和偏转元件20形成单片主体，例如半球。第一表面17由该半球的表面部分实现，而另一个表面部分是球形端面22。发散照明光B的射束形成由此借助于形成第一表面17的半球的表面部分来实行。在该实施例中，可以实现非常简单的配置和紧凑的布置。在射束形成元件18和偏转元件20的整体配置的情况下，省略了第二表面31和第三表面30。

偏转元件20可以整体配置成非半球形单片主体。图10和图11中作为示例说明了不同的实施例。

图10示出了沿第一光轴O1呈杆状纵向配置的偏转元件20的实施例。与半球相比，球形端面22较小，并且近似对应于球体的八分之一的表面。它在一侧邻接平坦表面21，并且它在另一侧邻接偏转元件20的外表面38，该外表面38例如可以围绕第一光轴O1同轴延伸。在该实施例中，用于接收射束形成的照明光K的第二表面31正交于第一光轴O1定向。对此替代地，如图11中所图示的，第二表面31也可以被配置成球面，其具有在第一光轴O1上的曲率中心。第二表面31的曲率中心优选地位于平坦表面21上。与图10不同，外表面38与近似平行于平坦表面21延伸的圆柱轴同轴定向，或者相对于第一光轴O1倾斜另一角度。虽然在图10中球形端面22的大小等于球体的八分之一，但是图11的偏转元件20包括球形端面22，其大小近似等于球体的四分之一。这两个实施例的特征也可以彼此组合。

在图12-15中所图示的实施例中，偏转元件20由整个或切割半球实现，并且包括球形端面22以及平坦表面21。在这些实施例中，包括射束形成元件18和/或可选的间隔元件19的相邻光学元件的布置包括至少一个反射表面44，在该反射表面44上，照明光B或射束形成的照明光K在沿着第一光轴O1的方向上从沿着第三光轴O3的方向偏转。通过这样做，照明光B从光纤末端16射出的发射方向可以不同于第一光轴O1，并且可以例如沿着第三光轴O3延伸。例如，第三光轴O3可以与探针主体32和/或探针套筒33的中心轴相同，和/或可以延伸穿过光纤12的光纤末端16处的光纤芯12a的中心点。因此，除了平坦表面21上的反射之外，光路中还可能存在另外的偏转。

在根据图12-15对这些实施例的修改中，射束形成元件18可以包括相对于彼此倾斜布置的多个反射面44，以便多次使光偏转。仅作为示例，图16中图示了具有三个反射表面44并具有多个第三光轴O3的实施例。

反射表面44上的反射可以借助于全内反射（TIR）或借助于反射层35实现，优选地配置成镜面层。本反射表面44中的一个或多个可以布置在例如棱镜部分45上，由此每个棱镜部分45可以是单独的主体或者可以是另一个光学元件的整体部分，特别是射束形成元件18或者可选提供的间隔元件19。

图17图示了偏转元件20的实施例，该实施例将根据图2的偏转元件20简化为光学和/或用于光学和/或用于粘合接合目的的部分。其类似于图10的偏转元件20被配置。与图10不同，被配置用于接收射束形成照明光K的第二表面31被配置为球形。在平坦表面21上，布置了附加元件36。该实施例特别地被配置用于在形成对象表面26的非常狭窄的空腔或孔中进行测量。

为了使光纤点探针11适应不同的应用，可以根据需要选择平坦表面21的倾斜度并且因此选择偏转角

，其中必须考虑前面对全内反射和平坦表面21背面上的可选反射层35的解释。为了简化光纤点探针11的制造或组装，可以在与偏转元件20连接的附加元件36上提供可检测的标记46，其中该标记简化了平坦表面21的正确对准。例如，标记46可以在附加元件36中被配置成斜面、空腔、凹口、凹槽等（图18和图19）。

除了标记46（如图18中所图示）或作为标记46的替代，可以在附加元件36中提供支架47，用于固定例如销的对准辅助装置，或用于固定具有适合应用的几何形状的触觉探针主体。在该实施例中，除了光学距离测量之外，光纤点探针11还可以用于触觉探测。

在上述实施例中，偏转元件20被配置成使得光在第二表面31和球形端面22之间的偏转元件20内部被引导，并且特别是仅通过平坦表面21上的一个单个反射被偏转。在对此的修改中，也可以在偏转元件20中实现多次反射，和/或附加元件36可以被布置成光路内的光导元件。

图20示出实施例，在该实施例中，偏转元件20由第一半球20a和第二半球20b配置，第一半球20a和第二半球20b在平坦表面21处彼此连接。优选地，在平坦表面21上提供反射层35，其在这里部分反射。与上述实施例不同，偏转元件20的平坦表面21不将射束形成的照明光K直接反射到球形端面22，而是首先将来自平坦表面21的光的优选50%部分反射到第二半球20b上的镜像表面48上。镜像表面48可以借助于第二半球20b的外表面，特别是球形外表面的表面部分的涂层来形成。因此，射束形成的照明光K从镜像表面48上的平坦表面21反射，并且从那里沿着第二光轴O2（优选地，其50%的一部分）穿过平坦表面21进入相应的另一个第一半球20a，在那里它从由第一半球20a的表面部分实现的球形端面22出射。

图21-24中示意性图示了借助于分束对偏转元件进行的另外修改。偏转元件20在这里完全是球形的（图22-24）或者包括多个球形端面22，例如在单独的球形帽上（图21）。偏转元件20可以包括一个或多个平坦表面21，所述一个或多个平坦表面21分别被提供有反射层35，即在这里被配置为部分反射。通过这样做，可能的是沿着一个或多个第二光轴O2在不同的方向上发射多个照明射束S。在这些实施例中，偏转元件20可以由多个部分组成。

上述实施例可以彼此组合。例如，在所有实施例中，可以提供作为整体GRIN透镜、整体球体或作为具有附加反射表面44的多部分元件的射束形成元件18的不同配置。偏转元件也可以以单部件或多部件的方式配置，并且优选地包括至少一个半球形部件或由单个半球形部件组成。

第一表面17和/或第二表面31的配置也可以在所有实施例中变化，并且特别是可以由平坦表面或球形曲面配置。

在所有实施例中，照明射束S的数值孔径优选地小于0.3，并且例如等于0.1。

在光纤12和偏转元件20的平坦表面21之间引导照明光期间，为了避免不期望的反向耦合反射，即除了参考光R之外的反射进入光纤，或者为了至少保持其与测量光M和参考光R的强度相比较低的强度，可以在所有实施例中实现一个或多个下面解释的措施：

1.在两个材料包括共同的光学边界表面的位置，材料的折射率之差被限制在最大0.3。这样的光学边界表面可以形成在例如光纤12的光纤末端16上和/或偏转元件20的第二表面31上和/或射束形成元件的表面上或可选地提供在照明光B或射束形成照明光K的光路中布置的间隔元件的表面上；

2.布置在照明光B或射束形成的照明光K的光路中的光学元件的邻接空气或气隙的表面被提供有抗反射涂层；

3.照明光B或射束形成的照明光K的光路内部的光导元件的布置和几何形状被配置成使得照明光B或射束形成的照明光K的波前不以全等的方式入射在光学边界表面上。

在所有实施例中，偏转元件20可以由具有至少或高于1.6的折射率的材料组成。例如，可以使用高折射玻璃或蓝宝石作为偏转元件的材料。然而，也可以使用例如具有近似为1.46折射率的熔融石英。

此外，可能的是在所有实施例中为球形端面22提供涂层，该涂层可以被配置成保护涂层，其相对于偏转元件20的材料具有更高的硬度。该涂层可以附加地或作为替代地形成抗反射涂层。

图1中所图示的距离测量系统10使用在对象表面26上反射的测量光M，该测量光M在球形端面22处进入光纤点探针11，并耦合到光纤中，以确定距离测量值，该距离测量值参考生成参考光R并布置在光纤点探针11中的单个参考表面12b。参考表面12b和球形端面22之间的光路是已知的，使得距离d可以由距离测量值确定。评估设备28由此可以用干涉测量操作。

光纤点探针11可以通过模块化系统的方式非常容易地适用于不同的应用和环境，无需针对每种应用实行与新结构相关的繁琐的新光学设计和可选的新制造技术，特别是装配技术。它可以如下进行：

1.预限定了以下多个或所有参数：

-聚焦区域23的长度，

-聚焦区域的最小和/或最大直径（测量点大小），

-在对象表面26上发射的照明射束S的数值孔径，

-照明光B、K、S从光纤末端16到球形端面22外部的聚焦区域23的中心点的整个光路中的图像比例或量值，

-照明光B相对于探针主体纵轴和/或第一光轴的发射角（发散度），

-照明射束S的出射表面和要探测的对象表面26之间的测量距离范围，

-为了到达对象表面26上的测量位点，所需偏转位点（反射表面44）的偏移和/或数量；

2.确定球形端面22的半径；

3.平坦表面21相对于第一光轴O1的位置以及因此还有入射角

被限定为使得获得第二光轴O2的位置和偏转角

；

4.作为选项，提供至少一个棱镜部分45，用于在照明光B和射束形成照明光K的光路中获得至少一个附加的偏转位点；

5.确定射束形成元件18的射束形成特性，并且例如取决于球形端面22的半径选择合适的射束形成元件；

6.考虑本身已知的光纤12的纤芯12a的直径和/或在光纤12的光纤末端16出射的照明光B的发散度；

7.照明光B在光纤末端16和射束形成元件18之间的光路长度以及布置在探针光路中的光学元件取决于预定义或期望的色散来选择；

8.基于此，光纤点探针11可以由预制元件配置或组装。

本发明涉及用于距离测量系统10的光纤点探针11。光纤点探针11具有光纤12，该光纤可以连接到至少一个光源14、15以及评估设备28。光源14、15的照明光B经由光纤12被传输到射束形成元件18，并且被转换成射束形成的照明光K，该照明光K优选地被准直或聚焦。射束形成的照明光K沿着第一光轴O1被引导至偏转元件20的平坦表面21，并且在那里借助于反射被偏转。在平坦表面21上反射的射束形成照明光K沿着第二光轴O2传播，在偏转元件20的球形端面22上出射，并且形成聚焦照明射束S，该聚焦照明射束S具有在偏转元件20外部的聚焦区域23。布置在聚焦区域23中的对象表面26可以被探测，使得可以以无接触的方式确定相对于探针内部参考表面12b的距离测量值，其中参考表面12b被配置用于照明光B或参考光R形式的射束形成的照明光K的部分背反射。距离测量值表征偏转元件20的球形端面22和对象表面26之间的距离d。偏转元件20的球形端面22具有与第一光轴O1和第二光轴O2的交点相同的曲率中心。

参考符号：

5照明和评估设备

6第一Y型光纤耦合器

7第二Y型光纤耦合器

10距离测量系统

11光纤点探针

12光纤

12a纤芯

12b参考表面

13入口耦合位点

14第一光源

15第二光源

16光纤末端

17第一表面

18射束形成元件

19间隔元件

20偏转元件

20a偏转元件的第一半球

20b偏转元件的第二半球

21平坦表面

22球形端面

23聚焦区域

26对象表面

27出射耦合位点

28评估设备

30第三表面

31第二表面

32探针主体

33探针套筒

34粘合层

35反射层

36附加元素

37窗口

38偏转元件的外表面

44反射表面

45棱镜部分

46标记

47支架

48镜像表面

入射角

反射角

偏转角度

B照明光

d距离

K射束形成的照明光

M测量光

n1（偏转元件的）第一折射率

n2（邻接偏转元件的材料或介质的）第二折射率

O1第一光轴

O2第二光轴

O3第三光轴

R参考光

S照明射束。

Claims (24)

1.一种被配置用于在距离测量系统（10）中使用的光纤点探针（11），其中所述光纤点探针（11）包括：

光纤（12），其被配置用于在入口耦合位点（13）处与至少一个单色或窄带光源（14，15）耦合，使得光纤（12）引导至少一个光源（14，15）的照明光（B）通过光纤（12）的优选居中的纤芯（12a），并且至少部分地在光纤（12）的光纤末端（16）处从纤芯（12a）出射，

-射束形成元件（18），其包括第一表面（17），并且被配置为对入射在第一表面（17）上的照明光（B）进行射束形成，并且沿着第一光轴（O1）发射射束形成的照明光（K），与入射的照明光（B）相比，所述照明光（K）的发散度减小和/或被准直和/或聚焦，

-确切一个参考表面（12b），其被配置为将照明光（B）或射束形成的照明光（K）部分反射回作为参考光（R），

-偏转元件（20），其被配置用于接收射束形成的照明光（K）并且包括相对于第一光轴（O1）倾斜定向的平坦表面（21），所述平坦表面被配置用于在沿着第二光轴（O2）的方向上反射所接收的射束形成的照明光（K），所述第二光轴（O2）与第一光轴（O1）限定了偏转角（

），其中偏转元件（20）包括球形端面（22）， 所述球形端面（22）的曲率中心与第一光轴（O1）和第二光轴（O2）的交点相同，使得聚焦的照明射束（S）从球形端面（22）出射，其聚焦区域（23）与球形端面（22）相距一定距离布置，

-其中光纤（12）被配置用于在出射耦合位点（27）处与评估设备（28）耦合，使得在对象表面（26）上的测量位点处由照明射束（S）的聚焦区域（23）中的反射和/或散射形成的参考光（R）和测量光（M）被接收并传输到评估设备（28）用于距离测量。

2.根据权利要求1所述的光纤点探针，其中，所述光纤点探针（11）被配置为将平坦表面（21）布置在倾斜于第一光轴（O1）的多个可能定向之一上，并且其中平坦表面（21）的定向使得光纤点探针（11）的其他光学特性不变。

3.根据权利要求1或2所述的光纤点探针，其中，生成参考光（R）的确切一个参考表面（12b）包括与入射在参考表面（12b）上的照明光（B）或射束形成照明光（K）的波前一致的形状。

4.根据权利要求3所述的光纤点探针，其中，除了确切一个参考表面（12b）之外，入射在参考表面（12b）上的照明光（B）或射束形成照明光（K）的光路中的所有其他表面满足以下条件中的至少一个：

-它们具有与入射在参考表面（12b）上的照明光（B）或射束形成照明光（K）的波前不一致的形状；

-它们由具有折射率的材料组成，与直接相邻的材料或介质的折射率之差至多为0.1。

5.根据前述权利要求中任一项所述的光纤点探针，其中，生成参考光（R）的确切一个参考表面（12b）由光学边界表面形成，在所述光学边界表面处存在邻接材料的折射率差，并且没有抗反射涂层。

6.根据前述权利要求中任一项所述的光纤点探针，其中，生成参考光（R）的确切一个参考表面（12b）是光纤（12）在光纤末端（16）处的面，所述面被定向为与照明光（B）的光轴（O1，O3）正交。

7.根据前述权利要求中任一项所述的光纤点探针，进一步包括探针主体（32），在探针主体（32）中或探针主体（32）上，包括光纤末端（16）的光纤（12）的末端部分、射束形成元件（18）和偏转元件（20）被布置在彼此预定义的相对位置。

8.根据权利要求7所述的光纤点探针，其中，所述探针主体（32）可以包括探针套筒（33）或被探针套筒（33）包围，其中所述偏转元件（20）可以全部或部分地布置在探针套筒（33）的内部和/或外部。

9.根据前述权利要求中任一项所述的光纤点探针，其中，射束形成元件（18）是偏转元件（20）的整体部件。

10.根据权利要求1-8中任一项所述的光纤点探针，其中，射束形成元件（18）和偏转元件（20）是单独的光学元件。

11.根据权利要求10所述的光纤点探针，其中所述偏转元件（20）包括面向所述射束形成元件（18）的第二表面（31），其中所述第二表面（31）被配置用于接收射束形成的照明光（K）。

12.根据前述权利要求中任一项所述的光纤点探针，其中，照明射束（S）的数值孔径小于0.3。

13.根据前述权利要求中任一项所述的光纤点探针，其中，第二光轴（O2）方向上的聚焦区域（23）具有至多为200

的长度。

14.根据前述权利要求中任一项所述的光纤点探针，其中，至少一个间隔元件（19）布置在光纤（12）的光纤末端（16）和射束形成元件（18）之间和/或射束形成元件（18）和偏转元件（20）之间。

15.根据前述权利要求中任一项所述的光纤点探针，其中，在光纤（12）的光纤末端（16）与射束形成元件（18）之间和/或射束形成元件（18）与偏转元件（20）之间的光路中存在至少一个气隙。

16.根据权利要求15所述的光纤点探针，其中邻接气隙的所有光学边界表面包括抗反射涂层。

17.根据前述权利要求1-14中任一项所述的光纤点探针，其中，光纤（12）的光纤末端（16）与射束形成元件（18）之间和/或射束形成元件（18）与偏转元件（20）之间的光路没有气隙，并且除了参考表面（12b）所处的位点之外，直接邻接的材料和/或介质的折射率差至多为0.3。

18.根据前述权利要求中任一项所述的光纤点探针，其中，直接邻近偏转元件（20）布置的光学元件（18，19）包括面向偏转元件（20）的第二表面（31）的第三表面（30），其中，第三表面（30）具有凹形形状。

19.根据前述权利要求中任一项所述的光纤点探针，其中，偏转元件（20）的平坦表面（21）被提供有部分反射或全反射的反射涂层（35）。

20.根据前述权利要求中任一项所述的光纤点探针，其中，偏转元件（20）是半球。

21.根据前述权利要求中任一项所述的光纤点探针，其中，所述偏转元件（20）由具有高于1.6折射率的材料构成，或者由熔融石英构成。

22.根据前述权利要求中任一项所述的光纤点探针，其中，附加元件（36）布置在偏转元件（20）的平坦表面（21）上。

23.根据权利要求22所述的光纤点探针，其中，所述附加元件（36）被配置为用作触觉探测元件。

24.一种距离测量系统（10），包括根据前述权利要求中任一项所述的光纤点探针（11），其中单色或窄带光源（14，15）在入口耦合位点（13）与光纤（12）连接，并且评估设备（28）在出射耦合位点（27）与光纤（12）连接，并且评估设备（28）被配置为使用在光纤点探针（11）的确切一个参考表面（12b）上反射回来的参考光（R）和被接收并耦合到光纤（12）中的测量光（M）来用于确定光纤点探针（11）的参考表面（12b）和对象表面（26）上的测量位点之间的距离测量值，其中距离测量值描述了光纤点探针（11）的球形端面（22）和对象表面（26）上的测量位点之间的距离（d）。

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