基于微透镜阵列的光谱共焦测距方法及系统技术方案

本发明专利技术涉及光谱共焦测距技术领域，具体提供一种基于微透镜阵列的光谱共焦测距方法及系统，主要是将微透镜阵列应用于光谱共焦测距系统，利用微透镜阵列将平行的复色光分成多个子光束，每个子光束经过准直和色散处理后照射在被测物表面，每个子光束中某一波长的光会聚焦在被测物表面，该光沿原路反射进入光谱仪，可以同时测量被测物多个点的高度信息，被测物仅需要移动小范围运动即可完成整体表面形貌的测量，实现了高速、高精度光谱共焦测距。高精度光谱共焦测距。高精度光谱共焦测距。

【技术实现步骤摘要】
基于微透镜阵列的光谱共焦测距方法及系统


[0001]本专利技术涉及光谱共焦测距
，具体提供一种基于微透镜阵列的光谱共焦测距方法及系统。

技术介绍

[0002]目前，光谱共焦测量方法主要是采用复色光通过多个透镜色散聚焦到光轴上产生轴向连续的焦点，这种连续的焦移作为样品表面高度的编码方式进行测量，该方法的测量方式是单点测量，测量时只能提取样品表面上一点的高度信息，需要利用长量程二维位移台使被测物进行大范围运动才能完成整体表面形貌的测量，测量耗时较长，同时大范围运动会带来较大的测量误差，降低测量精度，限制了测量速度和工业现场实时测量方面的应用。

技术实现思路

[0003]本专利技术为解决上述问题，提供了一种基于微透镜阵列的光谱共焦测距方法及系统，利用微透镜阵列将平行的复色光分成多个子光束，可一次性测量被测物多点的高度信息，只需要使被测物进行小范围运动即可完成被测物整体表面形貌的测量，提高了测量效率以及测量精度。
[0004]本专利技术提供的一种基于微透镜阵列的光谱共焦测距方法，利用微透镜阵列将平行的复色光分成多个子光束，子光束经过准直和色散处理后照射在被测物表面，将聚焦在被测物表面的光传入光谱仪实现共焦测距。
[0005]优选的，微透镜阵列为n
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n的微透镜阵列，其中，n为大于1的整数。
[0006]一种基于微透镜阵列的光谱共焦测距系统，沿复色光的光路依次设置有：
[0007]光源，用于生成复色光；
[0008]第一准直透镜，复色光经第一准直透镜后形成平行光；
[0009]微透镜阵列，平行光经微透镜阵列后形成多束子光束；
[0010]半反半透镜，子光束透射过半反半透镜；
[0011]第二准直透镜，子光束经第二准直透镜进行准直；
[0012]色散物镜，子光束经色散物镜进行色散后照射在被测物不同的空间位置；
[0013]小孔阵列，其设置在光谱仪的前端，小孔阵列中的小孔与微透镜阵列中的微透镜相互对应；每个子光束中聚焦在被测物表面上的光沿原光路反射至半反半透镜，经半反半透镜反射后，穿过小孔阵列进入光谱仪实现共焦测距。
[0014]优选的，或者，子光束被半反半透镜反射；每个子光束中聚焦在被测物表面上的光沿原光路反射至半反半透镜，经半反半透镜透射后，穿过小孔阵列进入光谱仪实现共焦测距。
[0015]优选的，光源为卤钨灯。
[0016]优选的，微透镜阵列为n
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n的微透镜阵列，其中，n为大于1的整数。
[0017]与现有技术相比，本专利技术能够取得如下有益效果：
[0018]本专利技术将微透镜阵列应用于光谱共焦测距系统，可以同时测量被测物多个点的高度信息，被测物仅需要移动小范围运动即可完成整体表面形貌的测量，有效提高了测量效率与精度。
附图说明
[0019]图1是根据本专利技术实施例提供的基于微透镜阵列的光谱共焦测距方法的原理图。
[0020]图2是根据本专利技术实施例提供的基于微透镜阵列的光谱共焦测距系统的示意图；
[0021]图3是根据本专利技术实施例提供的4
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4微透镜阵列的示意图；
[0022]图4是根据本专利技术实施例提供的多目标卤钨灯反射谱示意图。
[0023]其中的附图标记包括：
[0024]光源1、第一准直透镜2、微透镜阵列3、半反半透镜4、第二准直透镜5、色散物镜6、被测物7、小孔阵列8、光谱仪9。
具体实施方式
[0025]在下文中，将参考附图描述本专利技术的实施例。在下面的描述中，相同的模块使用相同的附图标记表示。在相同的附图标记的情况下，它们的名称和功能也相同。因此，将不重复其详细描述。
[0026]为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及具体实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本专利技术，而不构成对本专利技术的限制。
[0027]图1示出了根据本专利技术实施例提供的基于微透镜阵列的光谱共焦测距方法。
[0028]如图1所示，本专利技术实施例提供的基于微透镜阵列的光谱共焦测距方法，主要是对传统的光谱共焦测距方法进行优化，现有的线扫描光谱共焦测距系统的测量方式是单点测量，测量时只能提取样品表面上一点的高度信息，该光谱共焦系统测量物体整体表面形貌时需要配备长量程二维位移台，测量效率低、测量精度低。因此，本专利技术为了有效提高测量效率和测量精度，将微透镜阵列应用于光谱共焦测距系统，具体测距方法如下：
[0029]S1、利用光源生成复色光，对复色光进行准直处理，形成平行的复色光。
[0030]S2、利用微透镜阵列将平行的复色光分成多个子光束，即分成多个视场，微透镜阵列为n
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n的微透镜阵列，其中，n为大于1的整数，例如n＝4，则可以将视场分为16块，即可以同时测量16个点，测量效率可以提高16倍。
[0031]S3、将多个子光束进行准直和色散处理，处理后的光照射在被测物表面上，不同波长的光会汇聚到被测物的不同高度上，其中微透镜阵列中不同的微透镜出射的光会汇聚在被测物不同的空间位置上，当被测物被固定时，只有聚焦在被测物的表面的某一波长的光，会沿光路返回，将这部分聚焦在被测物表面的光传入光谱仪，用过小范围运动，就可以完成对被测物整体表面形貌的测量，实现高速、高精度光谱共焦测距。
[0032]图2示出了根据本专利技术实施例提供的基于微透镜阵列的光谱共焦测距系统。
[0033]如图2所示，依据上述方法，本专利技术实施例提供另一种基于微透镜阵列的光谱共焦测距系统，沿复色光的光路依次设置有：光源1、第一准直透镜2、微透镜阵列3、半反半透镜
4、第二准直透镜5、色散物镜6、被测物7、小孔阵列8和光谱仪9，其中：
[0034]光源1用于生成复色光，可采用卤钨灯等，光源发出复色光后，复色光经第一准直透镜2准直后形成平行的复色光，即平行光，平行光射入微透镜阵列3，经微透镜阵列处理后形成多束子光束，每个微透镜射出的光为一束子光束。
[0035]图3示出了根据本专利技术实施例提供的4
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4微透镜阵列。
[0036]如图3所示，采用4
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4的微透镜阵列3，即有16个微透镜，将视场分为16块，形成16个位置不同的子光束，子光束透射穿过半反半透镜4，子光束再经第二准直透镜5进行准直，获得16束经过准直的子光束，16束子光束再经过色散物镜6进行色散处理，16束子光束汇集在被测物7的表面，微透镜阵列3中不同的微透镜出射的子光束会照射在被测物7不同的空间位置，但不同波长的光焦点不同，即应当汇聚在被测物7的不同深度，当被测物7相对静止时，只有聚焦在被测物7的表面的某一波长的光，会沿原光路返回，每个子光束中聚焦在被测物表面上的光沿原光路反射至半反半透镜4，经半反半透镜4反射后，穿过小孔阵列8进入光谱仪9实现共焦测距，小孔阵列8设置在光谱仪的前端，小孔阵列8中的小孔与微透镜阵列3中的微透镜相本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于微透镜阵列的光谱共焦测距方法，其特征在于，利用微透镜阵列将平行的复色光分成多个子光束，子光束经过准直和色散处理后照射在被测物表面，将聚焦在被测物表面的光传入光谱仪实现共焦测距。2.如权利要求1所述的基于微透镜阵列的光谱共焦测距方法，其特征在于，所述微透镜阵列为n
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n的微透镜阵列，其中，n为大于1的整数。3.一种基于微透镜阵列的光谱共焦测距系统，其特征在于，沿复色光的光路依次设置有：光源，用于生成复色光；第一准直透镜，复色光经第一准直透镜后形成平行光；微透镜阵列，平行光经微透镜阵列后形成多束子光束；半反半透镜，子光束透射过所述半反半透镜；第二准直透镜，子光束经第二准直透镜进行准直；色散物镜，子光束经色散物镜进行色散后照射在被测物不同的空间位置；小孔...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨晋，冯树龙，王金雨，陈佳奇，王明佳，孙慈，宋楠，赵梓彤，王添一，
申请(专利权)人：中国科学院长春光学精密机械与物理研究所，
类型：发明
国别省市：