【技术实现步骤摘要】
本申请涉及光学，具体而言，涉及一种色散镜头及光谱共焦传感器。
技术介绍
1、非接触式传感器有避免被测物产生形变造成测量误差，避免造成不可逆修复如划伤被测物表面的优点，且非接触式传感器扫描速度远远超过接触式传感器测量的速度、易于自动化控制。光谱共焦传感器是一种通过光学色散原理建立被测物距离和波长的对应关系，利用光谱仪解码光谱信息可得到被测物位置信息的装置。
2、在线光谱共焦传感器中，色散镜头是核心器件，决定着传感器的分辨率、量程、线长等参数，现有技术中的色散镜头存在的量程较小，也就是色散镜透的色散距离较小，色散镜头通常包括多个沿光轴依次设置的镜片，色散镜头的色散距离为l，l＝φ1/γ1+φ2/γ2+…+φn/γn，φn是指第n个镜片的光焦度，γn是指第n个镜片的色散阿贝数，由上述关系式可以看出，要增大色散镜头的色散距离需要增大各个镜片的光焦度，减小各个镜片的色散阿贝数。对于减小各个镜片的色散阿贝数，色散阿贝数为各个镜片材料本身的特性，通常会考虑少数几个折射率高、色散阿贝数的低的光学材料制备镜片；对于增大各个镜片的光焦度，会导致每片镜片边缘的大视场或大孔径光线转折角度过大，引起巨大像差难以弥补校正。
技术实现思路
1、本申请的目的在于提供一种色散镜头及光谱共焦传感器，能够在提高量程的前提下，校正在大视场角或大孔径时的像差，从而提高光谱共焦传感器的精度、分辨率、线长参数。
2、本申请实施例一方面提供了一种色散镜头，包括依次同轴设置的第一场镜组、准直镜组、光阑、校正
3、作为一种可实施的方式，第一场镜组包括贴合设置的第一正透镜以及第二正透镜，其中，第一正透镜的焦距在120-180mm之间，第二正透镜的焦距在120-180mm之间，第一场镜组的焦距在50-90mm之间。
4、作为一种可实施的方式，第一正透镜为弯月透镜，且弯月透镜朝向远离光阑的方向，第二正透镜为双凸透镜。
5、作为一种可实施的方式，准直镜组包括第三正透镜和第一负透镜，第三正透镜用于会聚光束，增大轴向色散距离，第一负透镜用于校正球差、慧差和畸变，准直镜组的焦距在(-100)～(-140)mm之间。
6、作为一种可实施的方式，第一场镜组和准直镜组形成会聚镜组合，会聚镜组合的焦距的关系式为其中，f1为第一场镜组的焦距，f2为准直镜组的焦距，d1为第一场镜组主面与准直镜组主面之间的距离。
7、作为一种可实施的方式，第三正透镜为弯月透镜，且弯月透镜朝向光阑，第一负透镜为双凹透镜。
8、作为一种可实施的方式，校正补偿镜组包括第二负透镜，第四正透镜、第三负透镜、第五正透镜和第六正透镜，第二负透镜的焦距在(-45)～(-75)mm之间，第四正透镜的焦距在45-75mm之间，第三负透镜的焦距在(-80)～(-120)mm之间，第五正透镜的焦距在100-140mm之间，第六正透镜的焦距在100-140mm之间。
9、作为一种可实施的方式，第二负透镜为双凹透镜，第四正透镜为弯月透镜，且所弯月透镜朝向光阑，第三负透镜为双凹透镜，第五正透镜为弯月透镜，且弯月透镜朝向光阑，第六正透镜为平凸透镜。
10、作为一种可实施的方式，第二场镜组包括沿光轴设置的第七正透镜和第四负透镜，第七正透镜的焦距在50-80mm之间，第四负透镜的焦距在(-50)～(-80)mm之间，第二场镜组的焦距在250-290mm之间。
11、作为一种可实施的方式，第七正透镜和第四负透镜为弯月透镜，第七正透镜和第四负透镜的弯月均朝向远离光阑的方向，且第七正透镜伸入第四负透镜的弯月内并胶合。
12、本申请的实施例另一方面提供了一种光谱共焦传感器，包括光源、依次设置在光源出光侧的分光棱镜、上述色散镜头，以及设置在分光棱镜反射侧的矩阵孔以及光谱仪，光源出射的白光透过分光棱镜后经过色散镜头形成线性色散光并照射目标待测物，经目标待测物反射后形成反射光，反射光经色散镜头传播至分光棱镜并经分光棱镜反射后入射矩阵孔选光，以使单波长反射光透过矩阵孔，单波长反射光由光谱仪接收。
13、本申请实施例的有益效果包括：
14、本申请提供的色散镜头，包括依次同轴设置的第一场镜组、准直镜组、光阑、校正补偿镜组以及第二场镜组，光源出射的光束由第一场镜组入射并由第二场镜组出射形成线性色散光，线性色散光照射至目标待测物形成反射光，反射光由第二场镜组入射并由第一场镜组出射，其中，光源出射的光束经第一场镜组初步轴向色散、会聚后依次经过准直镜组进行第二次轴向色散、光阑的遮挡和校正补偿镜组校正大视场色差和第三次轴向色散后，最后经过第二场镜组的第四次轴向色散后形成线性色散光。在光源光束传播的过程中，经过第一场镜组、准直镜组、校正补偿镜组以及第二场镜组的四次轴向的色散，从而增大的色散距离，继而提高色散镜头的量程，另外，光束还经过光阑的遮挡以及校正补偿镜组的校正色差，使得本申请提供的色散镜头，能够在提高量程的前提下，校正在大视场角或大孔径时的像差，从而提高光谱共焦传感器的精度、分辨率、线长重要参数。
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1.一种色散镜头，其特征在于，包括依次同轴设置的第一场镜组、准直镜组、光阑、校正补偿镜组以及第二场镜组，光源出射的光束由所述第一场镜组入射并由所述第二场镜组出射形成线性色散光，所述线性色散光照射至目标待测物并经所述目标待测物反射形成反射光，所述反射光由所述第二场镜组入射并由所述第一场镜组出射，其中，光源出射的光束经所述第一场镜组初步轴向色散、会聚后依次经过所述准直镜组的第二轴向色散、所述光阑的遮挡和所述校正补偿镜组校正大视场色差和第三次轴向色散后，最后经过所述第二场镜组的第四次轴向色散后形成所述线性色散光。
2.根据权利要求1所述的色散镜头，其特征在于，所述第一场镜组包括贴合设置的第一正透镜以及第二正透镜，其中，所述第一正透镜的焦距在120-180mm之间，所述第二正透镜的焦距在120-180mm之间，所述第一场镜组的焦距在50-90mm之间。
3.根据权利要求2所述的色散镜头，其特征在于，所述第一正透镜为弯月透镜，且弯月透镜朝向远离光阑的方向，所述第二正透镜为双凸透镜。
4.根据权利要求1所述的色散镜头，其特征在于，所述准直镜组包括第三正透镜
5.根据权利要求3所述的色散镜头，其特征在于，所述第一场镜组和所述准直镜组形成会聚镜组合，所述会聚镜组合的焦距的关系式为其中，f1为所述第一场镜组的焦距，f2为所述准直镜组的焦距，d1为所述第一场镜组主面与所述准直镜组主面之间的距离。
6.根据权利要求4所述的色散镜头，其特征在于，所述第三正透镜为弯月透镜，且弯月透镜朝向所述光阑，所述第一负透镜为双凹透镜。
7.根据权利要求1所述的色散镜头，其特征在于，所述校正补偿镜组包括第二负透镜，第四正透镜、第三负透镜、第五正透镜和第六正透镜，所述第二负透镜的焦距在(-45)～(-75)mm之间，所述第四正透镜的焦距在45-75mm之间，所述第三负透镜的焦距在(-80)～(-120)mm之间，所述第五正透镜的焦距在100-140mm之间，所述第六正透镜的焦距在100-140mm之间。
8.根据权利要求7所述的色散镜头，其特征在于，所述第二负透镜为双凹透镜，所述第四正透镜为弯月透镜，且所弯月透镜朝向所述光阑，所述第三负透镜为双凹透镜，所述第五正透镜为弯月透镜，且弯月透镜朝向所述光阑，所述第六正透镜为平凸透镜。
9.根据权利要求1所述的色散镜头，其特征在于，所述第二场镜组包括沿光轴设置的第七正透镜和第四负透镜，所述第七正透镜的焦距在50-80mm之间，所述第四负透镜的焦距在(-50)～(-80)mm之间，所述第二场镜组的焦距在250-290mm之间。
10.根据权利要求9所述的色散镜头，其特征在于，所述第七正透镜和所述第四负透镜为弯月透镜，所述第七正透镜和所述第四负透镜的弯月均朝向远离所述光阑的方向，且所述第七正透镜伸入所述第四负透镜的弯月内并胶合。
11.一种光谱共焦传感器，其特征在于，包括光源、依次设置在所述光源出光侧的分光棱镜、如权利要求1-10任一项所述色散镜头，以及设置在所述分光棱镜反射侧的矩阵孔以及光谱仪，所述光源出射的白光透过所述分光棱镜后经过所述色散镜头形成线性色散光并照射目标待测物，经所述目标待测物反射后形成反射光，所述反射光经所述色散镜头传播至所述分光棱镜并经所述分光棱镜反射后入射所述矩阵孔选光，以使单波长反射光透过所述矩阵孔，所述单波长反射光由所述光谱仪接收。
...【技术特征摘要】
1.一种色散镜头，其特征在于，包括依次同轴设置的第一场镜组、准直镜组、光阑、校正补偿镜组以及第二场镜组，光源出射的光束由所述第一场镜组入射并由所述第二场镜组出射形成线性色散光，所述线性色散光照射至目标待测物并经所述目标待测物反射形成反射光，所述反射光由所述第二场镜组入射并由所述第一场镜组出射，其中，光源出射的光束经所述第一场镜组初步轴向色散、会聚后依次经过所述准直镜组的第二轴向色散、所述光阑的遮挡和所述校正补偿镜组校正大视场色差和第三次轴向色散后，最后经过所述第二场镜组的第四次轴向色散后形成所述线性色散光。
2.根据权利要求1所述的色散镜头，其特征在于，所述第一场镜组包括贴合设置的第一正透镜以及第二正透镜，其中，所述第一正透镜的焦距在120-180mm之间，所述第二正透镜的焦距在120-180mm之间，所述第一场镜组的焦距在50-90mm之间。
3.根据权利要求2所述的色散镜头，其特征在于，所述第一正透镜为弯月透镜，且弯月透镜朝向远离光阑的方向，所述第二正透镜为双凸透镜。
4.根据权利要求1所述的色散镜头，其特征在于，所述准直镜组包括第三正透镜和第一负透镜，所述第三正透镜用于会聚光束、增大轴向色散距离，第一负透镜用于校正球差、慧差和畸变，所述准直镜组的焦距在(-100)～(-140)mm之间。
5.根据权利要求3所述的色散镜头，其特征在于，所述第一场镜组和所述准直镜组形成会聚镜组合，所述会聚镜组合的焦距的关系式为其中，f1为所述第一场镜组的焦距，f2为所述准直镜组的焦距，d1为所述第一场镜组主面与所述准直镜组主面之间的距离。
6.根据权利要求4所述的色散镜头，其特征在于，所述第三正透镜为弯月透镜，且弯月透镜朝向所述光阑，所述第一负透镜为双凹透镜。
<...【专利技术属性】
技术研发人员：王奇，郑军，
申请(专利权)人：聚时科技深圳有限公司，
类型：发明
国别省市：
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