[实用新型]一种结合光纤共焦测量面型或厚度的装置

说明书

本实用新型公开了一种结合光纤共焦测量面型或厚度的装置，其中锥型光纤射出端的端面为锥型，能有效增大锥型光纤的数值孔径NA，并且随着端面锥面锥角的变化，相应数值孔径NA也会随之改变，这意味着数值孔径NA是可调的，可以依据实际设计需要的数值孔径NA来确定相应锥型；数值孔径NA的扩大与可调这两个优点解决的问题是优化了镜头的设计部分，提高了镜头设计的简洁与灵活性，减少了镜片用于扩大或调节数值孔径，减少了镜头系统中镜片的数量，也相应减少了光的损耗，降低了多镜片设计带来的像差与设计难度和实际成本，且使用此锥型光纤的情况下，可以使用对称的镜头设计，能有效消除慧差畸变等像差，提高精度。

【技术领域】

本实用新型涉及前沿光学检测领域，尤其是一种结合光纤共焦测量面型或厚度的装置。

【背景技术】

随着产业的发展，技术的进步和工艺水平的提高，许多生产厂家，对于表面形状的测量需求越来越大，要求更多精度更高，以手机面板的生产为例，手机面板产量需求巨大对测量效率有要求，其设计已往厚度更薄，直屏面板要求平面度，部分曲面面板对曲面面型有要求，对应着测量精度的要求，而其他多种行业对于精密测量的需求量更大与要求也更复杂。对应这种情形，能实现非接触，测量快，精度高，成本低的光学测量传感器已成为热门选择。

目前国内使用最广泛的测量方式还是接触式测量，这种测量方式一般精度不高，精度较高产品通常测量慢，容易划伤弯曲面板，不适应工厂产线自动化批量生产检测的需求，而国内已有的非接触光学测量传感器还存在种类不多，在国内产品适用面不广，成本较高和精度不足的情况，高端无接触光学测量传感器主要由国外设计生产，引进购买成本很高。

在目前的光学测量技术中，主要由三角测量法和共焦测量方法，三角测量法由于对于测量角度有一定要求限制，当测量要求范围更高时，往往选择依据共焦测量方法设计的光谱共焦传感器。光谱共焦检测方法检测精度高，适用检测范围也广，十分具有前景。通常光谱共焦传感器在系统中依赖光纤传输光信号，由于通常光纤的特殊光学特性，会一定程度上限制系统的设计与性能。

例如：目前常见的光谱共焦系统的设计主要由共焦色散镜头部分、分光改变光路的棱镜、达到共焦滤波作用的小孔部分以及分析光谱的部分组成，其中传输光信号基本依赖于光纤进行实现，在一些结合光纤的系统中，光纤也起到了滤波小孔的作用。

然而，目前市场中一般规格的光纤其传输光部分通常由纤芯与外围包层组成，其端面为平面，数值孔径一般在0.18～0.23之间，通常为0.22。从光纤出射的光照到镜头部分时，受制于光纤端面的数值孔径，当需要扩张光束的立体角时，往往需要设计额外透镜，来达到对应效果，因此增加的像差又需要设计额外透镜来消像差，因此往往增加了透镜设计的复杂程度。

且依据对色散共焦系统特性的研究，发现遮挡通过共焦镜头镜片中心部分的光束能提高检测光谱质量，提高灵敏度与精度。故使用通常光纤传输光时，其发出的圆形光斑照射到透镜上时，其实心光斑中心部分相当于浪费掉了，利用率不高，且降低了测量光谱精度。

为此，本实用新型即针对上述问题而研究提出。

【实用新型内容】

本实用新型目的是克服了现有技术的不足，提供一种结合光纤共焦测量面型或厚度的装置，可以改善现有技术的问题，能够降低成本、提高测量精度。

本实用新型是通过以下技术方案实现的

本实用新型提供一种结合光纤共焦测量面型或厚度的装置，包括沿光轴依次设有：

多光谱光源1、第一聚焦透镜组2、分光镜3、锥型光纤4、准直透镜组5、色散聚焦透镜组6、XY位移平台8。

所述多光谱光源1和第一聚焦透镜组2均位于分光镜3一侧，所述锥型光纤4、准直透镜组5、色散聚焦透镜组6和XY位移平台8均位于分光镜3另一侧，所述分光镜3偏离多光谱光源1和锥型光纤4一侧依次设有第二聚焦透镜组9、光信号处理组件10，且所述第二聚焦透镜组9的光轴线与准直透镜组5的光轴线垂直。