[发明专利]线性优化的光谱共焦测量装置及方法

说明书

本发明公开一种线性优化的光谱共焦测量装置及方法，该装置包括：光源，用于产生出射光，传输到采样部；采样部，用于接收所述出射光后产生第一次色散，使产生所述第一次色散的光照射至被测物，且使由被测物返回的反射光通过后，传输给分光部，采样部的色散与波长为非线性关系；分光部，用于接收由采样部返回的反射光，且将不同波长的反射光产生第二次色散后传输到传感部，分光部的色散与波长为非线性关系，采样部非线性关系的差异与分光部非线性关系的差异部分或全部抵消；传感部，用于将所述反射光转换成电信号，以获取测量结果。本发明能减少采样部的镜片数量，同时大幅度提高测量精度。

技术领域

本发明涉及测量技术领域，具体涉及一种线性优化的光谱共焦测量装置及方法。

背景技术

光谱共聚焦测量方法是使用多波长的光，通过色散在光的轴线上产生色散形成一个焦点带，一次测量就可以测量出一个或多个沿光轴方向的距离。参见图1，光谱共聚焦测量装置从光源1’发射光，进入耦合部2’后传递到采样部3’，再投射到被测物4’，在被测物4’的表面形成载有测量信息的反射光后沿着原有的光路反向返回耦合部2’，其中部分或全部反射光经过分光部5’后，最终由传感部6’转换成电信号10’，以解析获取测量结果。

采样部3作为光谱共焦测量装置的重要部件，一般为色散物镜使光产生色散，其要求得到尽可能大的色散以增加检测范围，但由于光学玻璃折射率与波长成非线性关系，会造成测量装置在不同的测量位置具有不一致的灵敏度和分辨率，严重影响了光谱共焦测量装置的整体性能。现有技术中，大多将多片不同材质的透镜组合使用，以实现色散物镜的色散与波长的高线性关系，然而单独对光谱共焦测量装置的色散物镜进行优化不但效果不佳，且结构复杂、成本较高。

发明内容

本发明的主要目的是提供一种线性优化的光谱共焦测量装置及方法，旨在综合匹配采样部与分光部的非线性误差，减少采样部的镜片数量、降低成本，同时大幅度提高测量精度。

为实现上述目的，本发明提出的一种线性优化的光谱共焦测量装置包括：

光源，用于产生出射光，传输到采样部；

所述采样部，用于接收所述出射光后产生第一次色散，使产生所述第一次色散的光照射至被测物，且使由所述被测物返回的反射光通过后，传输给分光部，所述采样部的色散与波长为非线性关系；

所述分光部，用于接收由所述采样部返回的反射光，且将不同波长的反射光产生第二次色散后传输到传感部，所述分光部的色散与波长为非线性关系，所述采样部非线性关系的差异与所述分光部非线性关系的差异部分或全部抵消；

所述传感部，用于将所述反射光转换成电信号，以解析获取测量结果。

优选地，所述采样部产生的第一次色散为基于折射的色散方式。

优选地，所述分光部产生的第二次色散为基于折射的色散方式。

优选地，所述采样部包括至多四块透镜。

优选地，所述分光部包括至少两块棱镜。

优选地，所述线性优化的光谱共焦测量装置还包括耦合部，所述耦合部用于耦合所述光源发出的出射光传输经过所述采样部照射在所述被测物上；以及使所述被测物返回的反射光经过所述采样部传输到所述分光部。

优选地，所述线性优化的光谱共焦测量装置还包括准直部，所述准直部设置于所述耦合部和分光部之间，用于将来自被测物的反射光准直地折射向所述分光部。

优选地，所述线性优化的光谱共焦测量装置还包括聚焦部，所述聚焦部设置于所述分光部和传感部之间，用于将经过所述分光部第二次色散后的反射光聚焦地射向所述传感部。

优选地，所述线性优化的光谱共焦测量装置还包括光纤，所述光纤设置于从所述光源到耦合部、从所述耦合部到分光部之间的光路上。