一種光譜共焦傳感器,包括:光源部,用于射出具有不同波長(zhǎng)的多個(gè)光束:多個(gè)光學(xué)頭,用于將從所述光源部射出的所述多個(gè)光束會(huì)聚于不同的聚焦位置處,并且射出在所述聚焦位置處被測(cè)量點(diǎn)反射的測(cè)量光:分光器,其包括:線傳感器,以及光學(xué)系統(tǒng),其包括用于使從所述多個(gè)光學(xué)頭射出的多個(gè)測(cè)量光束發(fā)生衍射的衍射光柵,并且向所述線傳感器的不同的多個(gè)受光區(qū)域射出通過(guò)所述衍射光柵所衍射的所述多個(gè)測(cè)量光束中的各個(gè)測(cè)量光束;以及位置計(jì)算部,用于基于所述線傳感器的所述多個(gè)受光區(qū)域各自的受光位置來(lái)計(jì)算作為所述多個(gè)光學(xué)頭的測(cè)量對(duì)象的多個(gè)測(cè)量點(diǎn)各自的位置。該傳感器的應(yīng)用將有助于提高微納制造、半導(dǎo)體制造和生物醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域中的精密測(cè)量的準(zhǔn)確性。鄭州校驗(yàn)光譜共焦位移傳感器
光譜共焦位移傳感器系統(tǒng)中的光譜儀還包括有用于對(duì)反射光進(jìn)行準(zhǔn)直調(diào)整的準(zhǔn)直透鏡組，準(zhǔn)直透鏡組設(shè)置在接收光纖的出光端與所述棱鏡組之間。機(jī)殼設(shè)置有兩層，聚焦透鏡組位于所述機(jī)殼的上層，感光元件位于機(jī)殼的下層，聚焦透鏡組與感光元件的光路之間設(shè)置有用于轉(zhuǎn)變光線傳播方向的光線轉(zhuǎn)向鏡組，光線轉(zhuǎn)向鏡組包括有上反光鏡，設(shè)置在上反光鏡下方位置的下反光鏡，光線轉(zhuǎn)向鏡組用于使從上層的聚焦透鏡組射出的光線聚焦到下層的感光元件上。鄭州校驗(yàn)光譜共焦位移傳感器光譜共焦位移傳感器具有高精度、非接觸式、抗溫度和抗振動(dòng)等優(yōu)點(diǎn)。
根據(jù)權(quán)利要求7所述的光譜共焦傳感器,其中，所述分光器包括設(shè)置有所述多個(gè)光入射口的光入射面，以及所述多個(gè)光入射口設(shè)置在包括所述線方向和所述預(yù)定基準(zhǔn)軸的方向的平面與所述光入射面相交的直線上。根據(jù)權(quán)利要求1至8中任一項(xiàng)所述的光譜共焦傳感器,其中，在針對(duì)所述多個(gè)光學(xué)頭中的各光學(xué)頭將如下區(qū)域假定為測(cè)量對(duì)象區(qū)域的情況下,所述多個(gè)受光區(qū)域與分別對(duì)應(yīng)于所述多個(gè)光學(xué)頭的多個(gè)測(cè)量對(duì)象區(qū)域相對(duì)應(yīng),其中,該區(qū)域是所述線傳感器的從在射出所述多個(gè)光束中的具有shortest波長(zhǎng)的光作為所述測(cè)量光的情況下的受光位置到在射出具有longest波長(zhǎng)的光作為所述測(cè)量光的情況下的受光位置為止的區(qū)域。
如圖1至圖3所示,為本實(shí)用新型光譜共焦位移傳感器系統(tǒng),傳感器系統(tǒng)由鹵素?zé)艄庠?、Y型光纖2、光譜共焦透鏡組3、共焦小孔6和光譜儀5組成,鹵素?zé)艄庠?連接Y型光纖2,鹵素?zé)艄庠?的光譜波段范圍為360nm~2500nm,光譜儀5通過(guò)共焦小孔6連接Y型光纖2-端,型光纖2另一端連接光譜共焦透鏡組3,光譜共焦透鏡組3包括盒蓋、盒體7、兩個(gè)雙凸球面鏡9、套筒12和一個(gè)彎月透鏡11,盒體7內(nèi)設(shè)置有光路通道8、限位槽13和透光孔10,光路通道8位于限位槽13和透光孔10之間,光路通道8上從左往右依次設(shè)置有兩個(gè)相互平行的一號(hào)卡槽和一個(gè)第二卡槽,兩個(gè)雙凸球面鏡9分別限位在兩個(gè)一號(hào)卡槽內(nèi),兩個(gè)雙凸球面鏡9的凸面?zhèn)瘸瘍?nèi)對(duì)稱設(shè)置,兩個(gè)雙凸球面鏡9之間的間距為2.5~5.5mm,彎月透鏡11限位在第二卡槽內(nèi),位于中間的雙凸球面鏡與彎月透鏡之間的間距為3.5~6.0mm,Y型光纖2通過(guò)SMA905插頭4與盒體7相連,套簡(jiǎn)12限位在限位槽13內(nèi),且與限位槽13相匹配,套筒12上設(shè)置有用于光纖連接的螺紋孔。光譜共焦位移傳感器需要專門的光譜共焦顯微鏡來(lái)實(shí)現(xiàn)測(cè)量。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的光譜共焦位移傳感器，其特征在于，所述半透半反光學(xué)鏡包括有上三棱鏡，與上三棱鏡膠合的下三棱鏡，膠合面鍍有半透半反膜，所述半透半反膜與所述入射光纖的出光端射出的光線呈45°設(shè)置，所述上三棱鏡和所述下三棱鏡均采用等邊直角棱鏡，所述上三棱鏡和所述下三棱鏡的直角邊相等。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的光譜共焦位移傳感器，其特征在于，所述上三棱鏡上背向所述反光鏡的一面設(shè)置為啞光面。5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的光譜共焦位移傳感器，其特征在于，所述探頭殼體的末端固定設(shè)置有用于對(duì)光線進(jìn)行色散聚焦的色散鏡頭，所述色散鏡頭包括有準(zhǔn)直鏡組和色散聚焦鏡組，所述準(zhǔn)直鏡組設(shè)置在多色光光源的一側(cè)，用于多色光光源的準(zhǔn)直；所述色散聚焦鏡組設(shè)置在被測(cè)物體的一側(cè)，用于將多色光分別聚焦，并產(chǎn)生軸向色散。該傳感器適用于光學(xué)顯微鏡、掃描電子顯微鏡等高分辨率成像系統(tǒng)中的位移測(cè)量。本地光譜共焦位移傳感器誠(chéng)信合作
光譜共焦位移傳感器是一種高精度的非接觸式位移傳感器。鄭州校驗(yàn)光譜共焦位移傳感器
本實(shí)用新型的工作原理如下:1)鹵素?zé)艄庠窗l(fā)出的光,通過(guò)Y型光纖后,一端經(jīng)光譜共焦透鏡組后,照射到被測(cè)物體表面,經(jīng)過(guò)光譜共焦透鏡組后買不同波長(zhǎng)的光產(chǎn)生光譜的色散。2)光源通過(guò)光譜共焦透鏡組后,照射到某一位置的被測(cè)物體,經(jīng)被測(cè)物體表面反射的某一波長(zhǎng)的單色光,反向回到Y(jié)型光纖的另一端,單色光到達(dá)共焦小孔,由于小孔濾波的作用,only有被測(cè)物體表面反射的該波長(zhǎng)單色光,通過(guò)共焦小孔后進(jìn)入光譜儀,采集光譜信息;并通過(guò)調(diào)整被測(cè)物體的位置,利用光譜儀來(lái)收集反射回來(lái)光的光譜信息。3)對(duì)采集到的光譜信息進(jìn)行光強(qiáng)的歸一化處理,并對(duì)原始的光譜數(shù)據(jù)進(jìn)行去噪平滑等預(yù)處理后,擬合出一條符合平滑的曲線,然后采用高斯擬合的算法來(lái)進(jìn)行峰譜定位,高斯函數(shù)的峰值位置為其一階導(dǎo)數(shù)的零點(diǎn),可以認(rèn)為找到了高斯函數(shù)的一階導(dǎo)數(shù)零點(diǎn)就找到了高斯函數(shù)的峰譜位置。4)利用超精密的運(yùn)動(dòng)控制臺(tái),來(lái)標(biāo)定不同位置對(duì)應(yīng)的光譜譜峰值,找出一一對(duì)應(yīng)關(guān)系;標(biāo)定完成后,通過(guò)讀取軟件上峰譜值的大小,就可以測(cè)出被測(cè)物離光源的精確位置。以上only為本實(shí)用新型的具體實(shí)施例,但本實(shí)用新型的技術(shù)特征并不局限于此。任何以本實(shí)用新型為基礎(chǔ),為實(shí)現(xiàn)基本相同的技術(shù)效果,所作出地簡(jiǎn)單變化、等同替換或者修飾等。鄭州校驗(yàn)光譜共焦位移傳感器