[发明专利]一种光谱共焦可测量面型或厚度的装置及方法

说明书

本发明公开了一种光谱共焦可测量面型或厚度的装置及方法，该装置包括多光谱光源、聚焦透镜组、准直透镜组、分光镜、色散聚焦透镜组、XY位移平台、聚焦透镜组、光谱分析仪，其具有结构设计合理简洁，无需接触即可准确测量被测面板的厚度，以及测量稳定可靠的特点；该方法利用被测面板的界面反射特性，通过调节XY位移平台使得被测面板的表面在色散焦点范围聚焦，聚焦的反射光再通过色散聚焦透镜组收集后聚焦于光谱分析仪，由与光谱分析仪连接的计算机处理而得到相应的光强极值，并根据XY位移平台在对应的光强极值出现的时间间隔内的位移变化量则可计算出被测面板的面型或厚度，实现无接触式、高精度测量。

【技术领域】

本发明涉及前沿光学检测领域，特别涉及一种光谱共焦可测量面型或厚度的装置及方法。

【背景技术】

伴随着现在技术的进步和工艺水平的显著提高，对表面形状的测量需求越来越多,要求越来越高。比如手机或显示面板等产品一般由透明材料制成，其的厚度一直向着越来越薄的方向发展，使之各项性能都更优秀，透光率更高、表面更平整、柔性更强、光学性能更加好。同时实现这些高性能的超薄透明材料的厚度测量的技术也需要更高精密的要求，传统的接触式的测量方法已经无法使用于薄型手机面板厚度测量的新要求了，接触式的测量容易对薄型手机面板造成划伤，因此非接触式测量技术是一个必然选择。

目前，对手机面板厚度的测量方式还是以接触式测量为主，这种直接接触的测量方法对材料会造成划伤损坏等问题。存在测量的范围小、位置不确定和测定难的问题。从测量的效率方面来说，接触式测量的速度慢，精度偏低，测量的误差也较大。手机面板所用材料为透明材料。这方面的高端测量设备都是多数依赖于西方发达国家的进口。厚度测量技术就是透明材料的产品质量和经济效益的直接制约因素。因此，研制具有自主知识产权的非接触式手机面板测量技术是很有必要的，故本申请人针对此进行了研发并特此提出本发明申请。

【发明内容】

本发明要解决的技术问题是提供一种光谱共焦可测量面型或厚度的装置，其具有结构设计合理简洁，便于操作使用，无需接触即可准确测量被测面板的面型或厚度，以及测量稳定可靠的特点。另外，本发明还提供本发明一种光谱共焦可测量面型或厚度的方法，其利用被测面板的表面反射特性，在XY位移平台轴向移动过程中使得被测表面在色散聚焦透镜组的色散焦点范围内，同时在色散聚焦透镜组前设有挡光板使探测光束为环形，使得光谱分析仪能有效接收到被测面板表面反射的特定光谱信号，与光谱分析仪连接的计算机则相应处理得到相应的光强极值，因此，根据XY位移平台光强极值出现的光谱位置而计算出面型或厚度，由于在色散聚焦透镜组前有挡光板使探测光束为环形光束，有效地增强了探测的精度，故其表面可以是光洁表面或散射表面。因此采用本发明可高效、准确且无接触地测量出表面形状或被测面板的厚度，对采用被测面板类的产品有效保证了其质量及性能，具有显著的经济、社会效益，同时对光学制造与光学检测以及其它应用领域的发展亦具有现实意义。

为解决上述技术问题，本发明一种光谱共焦可测量面型或厚度的装置，包括依次设有多光谱光源1、聚焦透镜组2、准直透镜组4、分光镜8、色散聚焦透镜组6和XY位移平台12，所述分光镜8另一侧依次设有聚焦透镜组9、光谱分析仪11。所述聚焦透镜组2与准直透镜组4之间设有照明小孔3或照明光纤17，所述聚焦透镜组9与光谱分析仪11之间设有用于滤波的探测小孔10。

进行测量时，被测面板7位于XY位移平台12上，通过调节XY位移平台12轴向移动以使得被测面板7的表面相应与色散聚焦透镜组6的焦平面重合。

所述多光谱光源1提供及发射多光谱光束。

所述聚焦透镜组2用于聚焦多光谱光源1发射的光能量到照明小孔3或照明光纤17入射端上，照明小孔3或照明光纤17入射端过滤边缘杂光而形成需要的点光源。

所述准直透镜组4用于将通过照明小孔3或照明光纤17的光准直成平行光束14。