光学系统、色散物镜及光谱共焦传感器技术方案

本实用新型专利技术公开一种光学系统、色散物镜及光谱共焦传感器，该光学系统包括由物方至像方依次同轴设置的第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜、第五透镜、第六透镜、第七透镜、第八透镜、第九透镜、第十透镜及第十一透镜，第一透镜消除投射调制侦测光的球差，产生部分色散，第二透镜和第三透镜消除调制侦测光的场曲和慧差，第四透镜和第五透镜平衡调制侦测光的场曲和慧差，第六透镜、第七透镜、第八透镜消除投射调制侦测光的球差和像散，第九透镜控制光焦度，产生较大色散，第十透镜和第十一透镜消除调制侦测光残余慧差和像散，该光学系统为双远心结构，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，具有大测量范围、大角度适应性。适应性。适应性。

Optical system, dispersive objective lens and spectral confocal sensor

【技术实现步骤摘要】
光学系统、色散物镜及光谱共焦传感器


[0001]本技术属于光学测量领域，尤其涉及一种光学系统、色散物镜及光谱共焦传感器。

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，而且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]利用光谱共焦位移传感器，可以非接触式地、精确地测绘被测样品的外形尺寸和位移。目前的物体表面轮廓和形状检测仪采用光谱共焦位移传感器，这种技术方案采样方式为点测量，存在着采样效率低、工作速度慢的缺陷。
[0004]光谱共焦传感器中，色散镜头是其核心器件，决定着分辨率、量程、线长等参数。现有线测量光谱共焦传感器对物体表面轮廓和形状测量中存在测量范围小、角度适应性差的问题。

技术实现思路

[0005]本技术的目的是提供一种光学系统，以解决上述现有技术存在对物体表面轮廓和形状测量存在测量范围小、角度适应性差的问题。
[0006]为实现上述目的，本技术提供一种光学系统，所述光学系统包括：由物方至像方依次同轴设置的第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜、第五透镜、第六透镜、第七透镜、第八透镜、第九透镜、第十透镜以及第十一透镜；
[0007]其中，所述第一透镜用于消除投射调制侦测光的球差，并产生部分色散；
[0008]所述第二透镜和所述第三透镜为对称结构，用于消除调制侦测光的场曲和慧差；
[0009]所述第四透镜和所述第五透镜用于平衡调制侦测光的场曲和慧差；
[0010]所述第六透镜、所述第七透镜和所述第八透镜用于消除投射调制侦测光的球差和像散；所述第九透镜用于控制光焦度，并产生较大色散；
[0011]所述第十透镜和所述第十一透镜用于消除调制侦测光残余慧差和像散。优选地，所述光学系统还包括：
[0012]所述第一透镜为双凸透镜；
[0013]所述第二透镜为弯月透镜，朝向物方设置；
[0014]所述第三透镜为双凹透镜；
[0015]所述第四透镜为弯月透镜，朝向像方设置；
[0016]所述第五透镜为弯月透镜，朝向像方设置
[0017]所述第六透镜为平凸透镜，朝向像方设置；
[0018]所述第七透镜为平凸透镜，朝向物方设置；
[0019]所述第八透镜为弯月透镜，朝向物方设置；
[0020]所述第九透镜为弯月透镜，朝向像方设置；
[0021]所述第十透镜为双凸透镜；
[0022]所述第十一透镜为弯月透镜，朝向物方设置。
[0023]优选地，所述光学系统还包括：
[0024]所述第一透镜的焦距取值范围为100mm到120mm；
[0025]所述第二透镜的焦距取值范围为80mm到100mm；
[0026]所述第三透镜的焦距取值范围为
‑
50mm到
‑
40mm；
[0027]所述第四透镜的焦距取值范围为70mm到90mm；
[0028]所述第五透镜的焦距取值范围为260mm到300mm；
[0029]所述第六透镜的焦距取值范围为170mm至180mm；
[0030]所述第七透镜的焦距取值范围为290mm到300mm；
[0031]所述第八透镜的焦距取值范围为170mm到190mm；
[0032]所述第九透镜的焦距取值范围为
‑
210mm到
‑
230mm；
[0033]所述第十透镜的焦距取值范围为140mm到150mm；
[0034]所述第十一透镜的焦距取值范围为80mm到100mm。
[0035]优选地，所述光学系统还包括：
[0036]所述第一透镜与所述第二透镜之间的间距取值范围为30mm至60mm；
[0037]所述第二透镜与所述第三透镜之间的间距取值范围为5mm至15mm；
[0038]所述第三透镜与所述第四透镜之间的间距取值范围为2mm至10mm；
[0039]所述第四透镜与所述第五透镜之间的间距取值范围为2mm至10mm；
[0040]所述第五透镜与所述第六透镜之间的间距取值范围为20mm至50mm；
[0041]所述第六透镜与所述第七透镜之间的间距取值范围为0.2mm至5mm；
[0042]所述第七透镜与所述第八透镜之间的间距取值范围为0.2mm至5mm；
[0043]所述第八透镜与所述第九透镜之间的间距取值范围为5mm至15mm；
[0044]所述第九透镜与所述第十透镜之间的间距取值范围为10mm至30mm；
[0045]所述第十透镜与所述第十一透镜之间的间距取值范围为0.2mm至5mm。
[0046]优选地，所述光学系统还包括：
[0047]所述第一透镜的中心厚度取值范围为10mm
‑
25mm；
[0048]所述第二透镜的中心厚度取值范围5mm
‑
20mm；
[0049]所述第三透镜的中心厚度取值范围5mm
‑
20mm；
[0050]所述第四透镜的中心厚度取值范围5mm
‑
20mm；
[0051]所述第五透镜的中心厚度取值范围5mm
‑
20mm；
[0052]所述第六透镜的中心厚度取值范围5mm
‑
20mm；
[0053]所述第七透镜的中心厚度取值范围2mm
‑
15mm；
[0054]所述第八透镜的中心厚度取值范围2mm
‑
15mm；
[0055]所述第九透镜的中心厚度取值范围5mm
‑
20mm；
[0056]所述第十透镜的中心厚度取值范围5mm
‑
20mm；
[0057]所述第十一透镜的中心厚度取值范围2mm
‑
15mm。
[0058]优选地，所述光学系统还包括：
[0059]所述第一透镜、所述第二透镜、所述第三透镜、所述第四透镜、所述第五透镜、所述第六透镜、所述第七透镜、所述第八透镜、所述第九透镜、所述第十透镜和所述第十一透镜的折射率与阿贝数之比分别为1.67/47.19、1.95/17.94、1.62/56.95、1.67/47.19、1.62/63.40、 1.62/63.40、1.95/17.94、1.95/17.94、1.95/17.94、1.72/38.02、1.92/20.88。
[0060]优选地，所述第一透镜与所述物方的距离取值范围为30mm
...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种光学系统，其特征在于，所述光学系统包括：由物方至像方依次同轴设置的第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜、第五透镜、第六透镜、第七透镜、第八透镜、第九透镜、第十透镜以及第十一透镜；其中，所述第一透镜用于消除投射调制侦测光的球差，并产生部分色散；所述第二透镜和所述第三透镜为对称结构，用于消除调制侦测光的场曲和慧差；所述第四透镜和所述第五透镜用于平衡调制侦测光的场曲和慧差；所述第六透镜、所述第七透镜和所述第八透镜用于消除投射调制侦测光的球差和像散；所述第九透镜用于控制光焦度，并产生较大色散；所述第十透镜和所述第十一透镜用于消除调制侦测光残余慧差和像散。2.根据权利要求1所述的光学系统，其特征在于，所述光学系统还包括：所述第一透镜为双凸透镜；所述第二透镜为弯月透镜，朝向物方设置；所述第三透镜为双凹透镜；所述第四透镜为弯月透镜，朝向像方设置；所述第五透镜为弯月透镜，朝向像方设置所述第六透镜为平凸透镜，朝向像方设置；所述第七透镜为平凸透镜，朝向物方设置；所述第八透镜为弯月透镜，朝向物方设置；所述第九透镜为弯月透镜，朝向像方设置；所述第十透镜为双凸透镜；所述第十一透镜为弯月透镜，朝向物方设置。3.根据权利要求2所述的光学系统，其特征在于，所述光学系统还包括：所述第一透镜的焦距取值范围为100mm到120mm；所述第二透镜的焦距取值范围为80mm到100mm；所述第三透镜的焦距取值范围为
‑
50mm到
‑
40mm；所述第四透镜的焦距取值范围为70mm到90mm；所述第五透镜的焦距取值范围为260mm到300mm；所述第六透镜的焦距取值范围为170mm至180mm；所述第七透镜的焦距取值范围为290mm到300mm；所述第八透镜的焦距取值范围为170mm到190mm；所述第九透镜的焦距取值范围为
‑
210mm到
‑
230mm；所述第十透镜的焦距取值范围为140mm到150mm；所述第十一透镜的焦距取值范围为80mm到100mm。4.根据权利要求1所述的光学系统，其特征在于，所述光学系统还包括：所述第一透镜与所述第二透镜之间的间距取值范围为30mm至60mm；所述第二透镜与所述第三透镜之间的间距取值范围为5mm至15mm；所述第三透镜与所述第四透镜之间的间距取值范围为2mm至10mm；所述第四透镜与所述第五透镜之间的间距取值范围为2mm至10mm；
所述第五透镜与所述第六透镜之间的间距取值范围为20mm至50mm；所述第六透镜与所述第七透镜之间的间距取值...

【专利技术属性】
技术研发人员：李昊阳，刘亚亮，
申请(专利权)人：熵智科技深圳有限公司，
类型：新型
国别省市：