中山光谱共焦制造厂

光谱共焦传感器原理简介


1. 光谱共焦传感器内部的一束白光穿过小孔S，照射在色散镜头组L上。色散镜头组把白光分解成不同波长的单色光，每一个波长对应一个固定的距离值。
2. 当对象出现在测量区域的时候，一个特定波长的单色光正好照射在其表面，并且反射进光学系统。
3. 此反射光通过一个小孔S,,（只有**聚焦在被测体表面的光才可以穿过这个小孔），由波长识别系统(光谱仪)识别其波长，从而得到其所代表的精确距离值。
4.由光源射出一束宽光谱的复色光（呈白色），通过色散镜头发生光谱色散，形成不同波长的单色光。每一个波长的焦点都对应一个距离值。测量光射到物体表面被反射回来，只有满足共焦条件的单色光，可以通过小孔被光谱仪感测到。通过计算被感测到的焦点的波长，换算获得距离值.光谱共焦传感器就是通过以上原理来实现测量的。

ERT的白光光谱共焦的检测技术让我们进入纳米级的测量领域
光谱共焦产品的*特性能
1. 产品原理：全新的光谱共焦原理，可测量距离和厚度；
2. 任何材质和表面：包括镜面、玻璃、陶瓷、半导体、高光金属等表面均可进行纳米级测量；
3. **高精度测量：较小线性度可达0.03μm，较高分辨率为0.3 nm；
4. 光谱共焦传感器从100μm-42 mm的可选量程；
5. 光谱共焦传感器**高采样频率：2K-60KHz，用于生产线，替代人工并提高合格率；
6. 光谱共焦传感器测量范围较广，几乎无死角，解决激光三角法测量无法回避的因表面材质变化或倾斜而导致测量误差等问题，较大可测倾角87度；
7. 光谱共焦传感器可进行透明工件（LCD、LCM、手机摄像头等）多层厚度的精确测量，较小可测量厚度为400 nm；
8. 光谱共焦传感器可用于实验室的2D轮廓测量、3D微观形貌分析、表面粗糙度测量，到工业在线检测、自动化控制等。
激光三角反射式位移传感器只有在聚焦点光斑较小，离开聚焦点后光斑都会变大。对于测量微小结构的测量任务，可能会带来测量困难。
但是光谱共焦传感器只要是在量程范围内，测量有效波长的光永远都在焦点上，可以全量程保持分辨率和精度。因此光谱共焦传感器特别适合测量微小几何结构和轮廓变化。所以现在越来越多的工业自动化厂商都在使用光谱共焦传感器。

光谱共焦传感器在设计色散镜头时，除了要考虑其轴向色差外，还要考虑如下因素：
1）增大物方数值孔径可以提高分辨率；
2）增大像方数值孔可以提高光源利用率；
3）减小系统球差可以提高精度；
4）光谱共焦传感器的·系统结构要易于装配和调整。 以上这些因素是相互制约的，增大数值孔径的同时系统球差也随之变大，如果要校正球差系统，结构就会变得复杂，所以色散镜头设计的目的是用较少的透镜达到较理想的效果。光谱共焦传感器的光学系统可以看成两个部分，一部分是消色差场镜，它的焦点在光源处，把点光源准直成平行光，另一部分为色散物镜，它的作用是把不同波长的平行光聚焦在轴上的不同位置，形成光谱色散，而消色差透镜和非球面透镜正好可以起到这样的作用。
由于光谱共焦传感器的系统要分析反射回光纤的光谱光强分布情况，所以对共焦过程进行了模拟，在仿真过程中，将平面镜置于焦面处，使通过光学系统的光经过平面镜反射后又回到光学系统，并成像在光源位置。通过观察像面处的点列图发现，当平面镜设置在不同波长的焦面处时，聚焦波长在像面处的弥散斑较小，而其他波长的弥散斑较大。平面镜设置在 550 nm 波长焦面处时像面上的点列图，其中 550 nm 波长的弥散斑直径为41.4 μm，小于光纤纤芯直径，而 400 nm 波长的弥散斑直径为 2 311.46 μm，远大于光纤纤芯直径。为了更准确地分析光纤纤芯直径对共焦系统的滤光情况，将光纤端面离散为间距 1 nm 的均匀分布点光源，并假设弥散斑与光纤纤芯重叠的部分为可以进入光纤的光。