一种线光谱共焦传感器制造技术

一种线光谱共焦传感器，包括：光源、光源光纤、色散物镜、光谱仪光纤以及光谱仪，其中，色散物镜包括沿色散物镜物方至色散物镜像方依次排列的第一透镜组和第二透镜组，第一透镜组用于控制物方远心并对调制侦测光进行初步色散，第二透镜组用于控制像方远心并对调制侦测光进行进一步色散，经由第一透镜组的长焦距与第二透镜组的短焦距配合用于色散物镜物方与色散物镜像方之间的缩放倍率控制，光谱仪用于区分回波的波长，在相机上不同像元位置产生图像。该线光谱共焦传感器系统将色散物镜设计为双远心结构，可有效保证投射到被测物上的测量光斑的亮度和精度的一致性。光斑的亮度和精度的一致性。光斑的亮度和精度的一致性。

【技术实现步骤摘要】
一种线光谱共焦传感器


[0001]本专利技术属于光学领域，尤其涉及一种线光谱共焦传感器。

技术介绍

[0002]随着精密和超精密制造业的迅速发展，对高精密的检测需求也越来越高，因此高精密的位移传感器也应运而生。超精密的位移传感器精度可达到微米级别；传统的接触式测量虽然也有较高的精度，但是由于其可能会划伤被测物体表面，而且当被测物体为弱刚性或是轻软材料时，接触式测量也会造成弹性形变，引入测量的误差，此外，接触式测量速度较慢，难以实现自动化测量，基于接触式测量存在的诸多不足，因此非接触式位移传感器受到了更大的关注。
[0003]光谱共焦传感器是一种通过光学色散原理建立距离与波长间的对应关系，利用光谱仪解码光谱信息，从而获得位置信息的装置，如图1所示，光源发出的光通过光纤耦合器后可以近似看作点光源，经过准直和色散物镜聚焦后发生光谱色散，在像面上形成沿着光轴方向不同波长连续分布的单色光焦点，且每个波长的单色光焦点到被测物体的距离都不同。当被测物处于测量范围内某一位置时，只有特定波长的光在被测面上是聚焦状态，该波长的光由于满足共焦条件，可以从被测本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种线光谱共焦传感器，包括：光源、光源光纤、探测光路、色散物镜、光谱仪，其特征在于：所述光源用于产生侦测光；所述光源光纤用于将所述侦测光转换为调制侦测光，所述光源光纤包括与所述光源耦合的第一入光端以及与所述色散物镜耦合的第一出光端；所述色散物镜用于对所述调制侦测光进行轴向色散，所述色散物镜包括沿色散物镜物方至色散物镜像方依次排列的第一透镜组和第二透镜组，所述第一透镜组用于控制物方远心并对所述调制侦测光进行初步色散，所述第二透镜组用于控制像方远心并对所述调制侦测光进行进一步色散，且经由所述第一透镜组的长焦距f1与所述第二透镜组的短焦距f2配合用于所述色散物镜物方与所述色散物镜像方之间的缩放倍率控制，其中，所述色散物镜物方为所述第一出光端的光纤阵列，所述色散物镜像方为线光谱共焦传感器系统的投出光斑；所述光谱仪光纤用于将被测物的反射光一一对应转入至光谱仪，所述光谱仪光纤包括与色散物镜耦合的第二入光端以及与所述光谱仪耦合的第二出光端；所述光谱仪用于区分回波的波长，在相机上不同像元位置产生图像。2.根据权利要求1所述的一种线光谱共焦传感器，其特征在于：所述色散物镜物方与所述色散物镜像方之间的缩放倍率为0.04至0.5。3.根据权利要求1所述的一种线光谱共焦传感器，其特征在于：所述第一透镜组包括同轴设置的第一透镜、第二透镜以及第三透镜，其中，所述第一透镜用于压缩所述调制侦测光的光束口径，控制色散物镜的物方远心，所述第二透镜用于平衡所述调制侦测光的慧差、像散和畸变，并进一步压缩光束，产生部分色散；所述第三透镜用于消除所述调制侦测光的场曲、畸变，控制色散物镜的物方远心，并与所述第一透镜、第二透镜配合控制所述第一透镜组的焦距为长焦距；和/或，所述第二透镜组包括同轴设置的第一透镜单元、第二透镜单元以及第三透镜单元；所述第一透镜单元用于消除所述调制侦测光的球差，控制所述第二透镜组的焦距，控制像方远心；第二透镜单元用于平衡所述调制侦测光的球差和慧差，并压缩所述调制侦测光的光束发散角，进一步产生色散；所述第三透镜单元用于消除所述调制侦测光的残余球差、慧差和像散。4.根据权利要求3所述的一种线光谱共焦传感器，其特征在于，所述第一透镜为正长焦距透镜，焦距取值范围为200mm至250mm，所述第二透镜为正长焦距透镜，焦距取值范围为100mm至150mm，所述第三透镜为负小焦距透镜，焦距取值范围为
‑
40mm至18mm；所述第一透镜单元包括第四透镜，所述第四透镜为负中焦距透镜，焦距取值范围为
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100mm至
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80mm；所述第二透镜单元包括顺次连接的第五透镜、第六透镜、第七透镜，所述第五透镜为正长焦距透镜，焦距取值范围为110mm至160mm，所述第六透镜为正长焦距透镜，焦距取值范围为120mm至170mm，第七透镜为正长焦距透镜，焦距取值范围为150mm至200mm；所述第三透镜单元包括顺次连接的第八透镜以及第九透镜；所述第八透镜为正长焦距透镜，焦距取值范围为160mm至210mm，所述第九透镜为正短焦距透镜，焦距取值范围为30mm至60mm。5.根据权利要求4所述的一种线光谱共焦传感器，其特征在于，所述第一透镜为正弯月透镜、朝向色散物镜物方设置，所述第二透镜为正弯月透镜、朝向色散物镜物方设置，所述
第三透镜为负弯月透镜、朝向色散物镜物方设置；所述第四透镜为双凹透镜；所述第五透镜为正弯月透镜、朝向第一像方设置，所述第六透镜为双凸透镜，第七透镜为正弯月透镜、朝向色散物镜物方设置；所述第八透镜为正弯月透镜，朝向色散物镜物方设置，所述第九透镜为正弯月透镜、朝向色散物镜物方设置。6.根据权利要求1所述的一种线光谱共焦传感器，其特征在于：所述光谱仪包括第三透镜组、色散组件以及第四透镜组，其中所述第三透镜组用于所述反射光的平行，所述色散组件用于所述反射光的色散；所述第四透镜组用于色散后的所述反射光聚焦，并消除所述反射光色差；且经由所述第三透镜组焦距f3和所述第四透镜组焦距f4配合进行所述光谱仪像方与所述光...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡浩，李一哲，
申请(专利权)人：熵智科技深圳有限公司，
类型：发明
国别省市：