大数值孔径线扫光谱共聚焦色散物镜及测量设备制造技术

本发明专利技术提出一种大数值孔径线扫光谱共聚焦色散物镜及测量设备

【技术实现步骤摘要】
大数值孔径线扫光谱共聚焦色散物镜及测量设备


[0001]本专利技术涉及机器视觉镜头
，特别涉及一种大数值孔径线扫光谱共聚焦色散物镜及测量设备
。

技术介绍

[0002]随着微电子
、
精密光学元件制造等行业的发展，各类元器件的制造精度不断提升，对配套检测设备检测能力的要求也越来越高
。
光谱共聚焦技术是一种非接触式的光学测量手段，利用色散现象建立轴上位置和光源波长的对应关系，无需轴向扫面即可实现轴上高度差的测量，其分辨率可达微
、
纳米级，对被测物体表面倾斜角度的容差大，被广泛应用于表面形貌检测
、
精密测量
、
生物医学成像
、
超精密制造等不同领域
。
[0003]光谱共聚焦测量方法是使用多波长的光，通过色散在光轴上形成一个焦点带，一次测量就可以测量出一个或多个沿光轴方向的距离
。
光谱共聚焦传感器探测光束的轴向色散是通过色散物镜实现的，色散物镜的性能对整个测量系统的分辨率
、
量程等核心指标起决定性作用
。
在现有的色散物镜相关专利中，色散物镜以单点式
、
小数值孔径为主，基于该类色散物镜的光谱共聚焦探测系统一次只能探测一个点，在进行表面形貌测量时，需配合二维位移台进行扫描，测量效率较低，其像方数值孔径一般在
0.3
以下，横向分辨率无法满足亚微米级别测量的需求
。
[0004]中国专利/>CN 114236761B
提出了一种用于高精度表面形貌检测的准线性色散物镜，所述色散物镜的光线系统包括沿光线入射方向依次设置的光纤
、
发散透镜
、
中继透镜组和会聚透镜组和待测物体
。
该专利设计的色散物镜的像方数值孔径为
0.25。
[0005]中国专利
CN 114895434A
公开了一种长物距线性色散物镜，所述色散物镜包括同轴放置的一个单透镜和若干个双胶合透镜，连续光谱的点光源经过所述色散物镜后不同波长的光汇聚到光轴上不同位置，经过优化平衡了轴向色散范围
、
成像质量以及色散与波长的线性关系，通过牺牲部分色散线性度，使用二次函数拟合色散曲线，从而获得较好的成像质量及大色散范围
。
该专利设计的色散物镜的像方数值孔径为
0.28。

技术实现思路

[0006]本专利技术提出一种大数值孔径线扫光谱共聚焦色散物镜及测量设备，可至少解决上述技术问题之一
。
[0007]为实现上述目的，本专利技术提出了以下技术方案：一种大数值孔径线扫光谱共聚焦色散物镜，沿光轴方向从物面至像面，包括准直组透镜
、
孔径光阑
、
汇聚组透镜；所述准直组透镜用于逐步提升光束口径，降低光束的发散角并提供初步色散；所述汇聚组透镜配合孔径光阑，使得光束以像方远心的方式汇聚并产生部分色散；所述准直组透镜焦距
fc
和所述汇聚组透镜的焦距
fd
均为正，二者焦距比值满足：
2.7<fc/fd<3.7。
[0008]所述准直组透镜由沿光轴从物方到像方依次排列的第一透镜
、
第二透镜
、
第三透镜
、
第四透镜
、
第五透镜
、
第六透镜组成；其中，所述第一透镜的焦距
f1
和所述准直组透镜的焦距
fc
满足： 0.2<f1/fc<0.3
；所述第二透镜的焦距
f2
和所述准直组透镜的焦距
fc
满足： 0.25<f2/fc<0.35
；所述第三透镜的焦距
f3
和所述准直组透镜的焦距
fc
满足：
ꢀ‑
0.2<f3/fc<
‑
0.1
；所述第四透镜的焦距
f4
和所述准直组透镜的焦距
fc
满足：
‑
0.25<f4/fc<
‑
0.15
；所述第五透镜的焦距
f5
和所述准直组透镜的焦距
fc
满足：
0.7<f5/fc<0.8
；所述第六透镜的焦距
f6
和所述准直组透镜的焦距
fc
满足：
0.8<f6/fc<0.9。
[0009]所述汇聚组透镜由沿光轴从物方到像方依次排列的第七透镜
、
第八透镜
、
第九透镜
、
第十透镜
、
第十一透镜
、
第十二透镜
、
第十三透镜组成；其中，所述第七透镜的焦距
f7
和所述汇聚组透镜的焦距
fd
满足：
2.8<f7/fd<3.5
；所述第八透镜的焦距
f8
和所述汇聚组透镜的焦距
fd
满足：
‑
4.5<f8/fd<
‑
3.5
；所述第九透镜的焦距
f9
和所述汇聚组透镜的焦距
fd
满足：
5.5<f9/fd<6.5
；所述第十透镜的焦距
f10
和所述汇聚组透镜焦距
fd
满足：
4.5<f10/fd<5.5
；所述第十一透镜的焦距
f11
和所述汇聚组透镜的焦距
fd
满足：
3.6<f11/fd<4.1
；所述第十二透镜的焦距
f12
和所述汇聚组透镜的焦距
fd
满足：
1.7<f12/fd<2.3
；所述第十三透镜的焦距
f13
和所述汇聚组透镜的焦距
fd
满足：
6.5<f13/fd<7.5。
[0010]进一步地，所述第一透镜为弯月结构，所述第二透镜为双凸结构，所述第三透镜为双凹结构，所述第四透镜为弯月结构，所述第五透镜为弯月结构，所述第六透镜为双凸结构
。
[0011]进一步地，所述第一透镜的光焦度为正，所述第二透镜的光焦度为正，所述第三透镜的光焦度为负，所述第四透镜的光焦度为负，所述第五透镜的光焦为正，所述第六透镜的光焦为正本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种大数值孔径线扫光谱共聚焦色散物镜，其特征在于，沿光轴方向从物面至像面，包括准直组透镜
、
孔径光阑
、
汇聚组透镜；所述准直组透镜用于逐步提升光束口径，降低光束的发散角并提供初步色散；所述汇聚组透镜配合孔径光阑，使得光束以像方远心的方式汇聚并产生部分色散；所述准直组透镜焦距
fc
和所述汇聚组透镜的焦距
fd
均为正，二者焦距比值满足：
2.7<fc/fd<3.7。2.
根据权利要求1所述的大数值孔径线扫光谱共聚焦色散物镜，其特征在于，所述准直组透镜由沿光轴从物方到像方依次排列的第一透镜
、
第二透镜
、
第三透镜
、
第四透镜
、
第五透镜
、
第六透镜组成；其中，所述第一透镜的焦距
f1
和所述准直组透镜的焦距
fc
满足： 0.2<f1/fc<0.3
；所述第二透镜的焦距
f2
和所述准直组透镜的焦距
fc
满足： 0.25<f2/fc<0.35
；所述第三透镜的焦距
f3
和所述准直组透镜的焦距
fc
满足：
ꢀ‑
0.2<f3/fc<
‑
0.1
；所述第四透镜的焦距
f4
和所述准直组透镜的焦距
fc
满足：
‑
0.25<f4/fc<
‑
0.15
；所述第五透镜的焦距
f5
和所述准直组透镜的焦距
fc
满足：
0.7<f5/fc<0.8
；所述第六透镜的焦距
f6
和所述准直组透镜的焦距
fc
满足：
0.8<f6/fc<0.9。3.
根据权利要求1所述的大数值孔径线扫光谱共聚焦色散物镜，其特征在于，所述汇聚组透镜由沿光轴从物方到像方依次排列的第七透镜
、
第八透镜
、
第九透镜
、
第十透镜
、
第十一透镜
、
第十二透镜
、
第十三透镜组成；其中，所述第七透镜的焦距
f7
和所述汇聚组透镜的焦距
fd
满足：
2.8<f7/fd<3.5
；所述第八透镜的焦距
f8
和所述汇聚组透镜的焦距
fd
满足：
‑...

【专利技术属性】
技术研发人员：夏云鹏，唐俊峰，黄长江，曹桂平，董宁，
申请(专利权)人：合肥埃科光电科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：