高像素傳感器的設(shè)計(jì)取決于對(duì)焦水平和圖像室內(nèi)空間NA的要求。同時(shí)，在光譜共焦位移傳感器中，屏幕分辨率通常采用全半寬來(lái)進(jìn)行精確測(cè)量。高NA可以降低半寬，提高分辨率。因此，在設(shè)計(jì)超色差攝像鏡頭時(shí)，需要盡可能提高NA。高圖像室內(nèi)空間NA可以提高傳感器系統(tǒng)的燈源使用率，并允許待測(cè)表面在相對(duì)大的角度或某些方向上傾斜。但是，同時(shí)提高NA也會(huì)導(dǎo)致球差擴(kuò)大，并增加電子光學(xué)設(shè)計(jì)的優(yōu)化難度。傳感器的檢測(cè)范圍主要取決于超色差鏡片的縱向色差。因?yàn)楣庾V儀在各個(gè)波長(zhǎng)的像素應(yīng)該是一致的，如果縱向色差與波長(zhǎng)之間存在離散系統(tǒng)，這種離散系統(tǒng)也會(huì)對(duì)傳感器的像素或靈敏度在不同波長(zhǎng)上造成較大的差別，從而損害傳感器的特性。通過(guò)使用自然散射的玻璃或者衍射光學(xué)元件(DOE)可以形成足夠強(qiáng)的色差。然而，制造難度和成本相對(duì)較高，且在可見(jiàn)光范圍內(nèi)透射損耗也非常高。光譜共焦位移傳感器具有高靈敏度和迅速響應(yīng)的特點(diǎn)，可以實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)測(cè)量和監(jiān)測(cè)。非接觸式光譜共焦設(shè)備

光譜共焦位移傳感器是一種基于共焦顯微鏡和掃描式激光干涉儀的非接觸式位移傳感器。 它的工作原理是將樣品表面反射的激光束和參考激光束進(jìn)行干涉，利用干涉條紋的位移以及光譜的相關(guān)變化實(shí)現(xiàn)對(duì)樣品表面形貌和性質(zhì)的高精度測(cè)量。 該傳感器可以實(shí)現(xiàn)微米級(jí)甚至亞微米級(jí)的位移測(cè)量精度，并且具有較寬的測(cè)量范圍，通常在數(shù)十微米級(jí)別甚至以上。 光譜共焦位移傳感器的優(yōu)點(diǎn)是能夠在高速動(dòng)態(tài)、曲面、透明和反射性樣品等復(fù)雜情況下實(shí)現(xiàn)高精度測(cè)量，具有很大的應(yīng)用前景。 光譜共焦位移傳感器主要應(yīng)用于顆粒表面形貌和性質(zhì)的研究、生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域、材料表面缺陷和應(yīng)力研究等領(lǐng)域，尤其在微納米技術(shù)、精密制造、生物醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域具有重要應(yīng)用價(jià)值。光譜共焦生產(chǎn)商光譜共焦技術(shù)在材料科學(xué)領(lǐng)域可以用于材料的性能測(cè)試和分析；

光譜共焦傳感器可以用于數(shù)碼相機(jī)的相位測(cè)距，可大幅提高相機(jī)的對(duì)焦精度和成像質(zhì)量。同時(shí)，還可以通過(guò)檢測(cè)相機(jī)的微小振動(dòng)，實(shí)現(xiàn)圖像的防抖和抗震功能。光譜共焦傳感器可以用于計(jì)算機(jī)硬盤(pán)的位移和振動(dòng)測(cè)量，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)硬盤(pán)存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的穩(wěn)定性和可靠性的實(shí)時(shí)監(jiān)控。在硬盤(pán)的生產(chǎn)過(guò)程中，光譜共焦傳感器也可用于進(jìn)行各種機(jī)械結(jié)構(gòu)件的位移、振動(dòng)和形變測(cè)試。光譜共焦傳感器在3C電子行業(yè)中的應(yīng)用領(lǐng)域極其大量，可用于各種控制和檢測(cè)環(huán)節(jié)，實(shí)現(xiàn)高精度、高可靠性、高速的測(cè)量與檢測(cè)。

具有1 mm縱向色差的超色差攝像鏡頭，擁有0.4436的圖象室內(nèi)空間NA和0.991的線形相關(guān)系數(shù)R2。這個(gè)構(gòu)造達(dá)到了原始設(shè)計(jì)要求，表現(xiàn)出了光學(xué)性能。在實(shí)現(xiàn)線性散射方面，有一些關(guān)鍵條件需要考慮，并且可以采用不同的優(yōu)化方法來(lái)完善設(shè)計(jì)。首先，線性散射的完成條件是確保攝像鏡頭的各光譜成分具有相同的焦點(diǎn)位置，以減少色差。為了滿足這一條件，需要采用精確的光學(xué)元件制造和裝配，以確保不同波長(zhǎng)的光線匯聚在同一焦點(diǎn)上。此外，使用特殊的透鏡設(shè)計(jì)和涂層技術(shù)也可以減小縱向色差。在優(yōu)化設(shè)計(jì)方面，一類(lèi)方法是采用非球面透鏡，以更好地校正色差，提高圖象質(zhì)量。另一類(lèi)方法包括使用折射率不同的材料組合，以控制光線的傳播和散射。此外，可以通過(guò)改進(jìn)透鏡的曲率半徑、增加光圈葉片數(shù)量和設(shè)計(jì)更復(fù)雜的光學(xué)系統(tǒng)來(lái)進(jìn)一步提高性能?？偨Y(jié)而言，這項(xiàng)研究強(qiáng)調(diào)了高線性縱向色差和高圖象室內(nèi)空間NA在超色差攝像鏡頭設(shè)計(jì)中的重要性。這個(gè)設(shè)計(jì)方案展示了光學(xué)工程的進(jìn)步，表明光譜共焦位移傳感器的商品化生產(chǎn)制造將朝著高線性縱向色差、高圖象室內(nèi)空間NA的趨勢(shì)發(fā)展，從而提供更精確和高性能的成像設(shè)備，滿足了不同領(lǐng)域的需求。高精度光譜共焦位移傳感器是一種基于共焦原理實(shí)現(xiàn)的位移測(cè)量技術(shù)。

背景技術(shù):光學(xué)測(cè)量與成像技術(shù),通過(guò)光源、被測(cè)物體和探測(cè)器三點(diǎn)共，去除焦點(diǎn)以外的雜散光，得到比傳統(tǒng)寬場(chǎng)顯微鏡更高的橫向分辨率，同時(shí)由于引入圓孔探測(cè)具有了軸向深度層析能力，通過(guò)焦平面的上下平移從而得到物體的微觀三維空間結(jié)構(gòu)信息。這種三維成像能力使得共焦三維顯微成像技背景技術(shù):光學(xué)測(cè)量與成像技術(shù),通過(guò)光源、被測(cè)物體和探測(cè)器三點(diǎn)共，去除焦點(diǎn)以外的雜散光，得到比傳統(tǒng)寬場(chǎng)顯微鏡更高的橫向分辨率，同時(shí)由于引入圓孔探測(cè)具有了軸向深度層析能力，通過(guò)焦平面的上下平移從而得到物體的微觀三維空間結(jié)構(gòu)信息。這種三維成像能力使得共焦三維顯微成像技術(shù)已經(jīng)廣泛應(yīng)用于醫(yī)學(xué)、材料分析、工業(yè)探測(cè)及計(jì)量等各種不同的領(lǐng)域之中。現(xiàn)有的光學(xué)測(cè)量術(shù)已經(jīng)廣泛應(yīng)用于醫(yī)學(xué)、材料分析、工業(yè)探測(cè)及計(jì)量等各種不同的領(lǐng)域之中?，F(xiàn)有的光學(xué)測(cè)量與成像技術(shù)主要激光成像，其功耗大、成本高，而且精度較差,難以勝任復(fù)雜異形表面(如曲面、弧面、凸凹溝槽等)的高精度、穩(wěn)定檢測(cè)或者成像的光譜共焦成像技術(shù)比激光成像具有更高的精度，而且能夠降低功耗和成本但現(xiàn)有的光譜共焦檢測(cè)設(shè)備大都是靜態(tài)檢測(cè),檢測(cè)效率低，而且難以勝任復(fù)雜異形表面。光譜共焦位移傳感器在微機(jī)電系統(tǒng)、醫(yī)學(xué)、材料科學(xué)等領(lǐng)域中有著廣泛的應(yīng)用。高性能光譜共焦排名

光譜共焦位移傳感器廣泛應(yīng)用于制造領(lǐng)域，如半導(dǎo)體制造、精密機(jī)械制造等；非接觸式光譜共焦設(shè)備

三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)是加工現(xiàn)場(chǎng)常用的高精度產(chǎn)品尺寸及形位公差檢測(cè)設(shè)備，具有通用性強(qiáng)，精確可靠等優(yōu)點(diǎn)。本文面向一種特殊材料異型結(jié)構(gòu)零件內(nèi)曲面的表面粗糙度測(cè)量要求，提出一種基于高精度光譜共焦位移傳感技術(shù)的表面粗糙度集成在線測(cè)量方法，利用工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)常用的三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)平臺(tái)執(zhí)行輪廓掃描，并記錄測(cè)量掃描位置實(shí)時(shí)空間橫坐標(biāo)，根據(jù)空間坐標(biāo)關(guān)系，將測(cè)量掃描區(qū)域的微觀高度信息和掃描采樣點(diǎn)組織映射為微觀輪廓，經(jīng)高斯濾波處理和評(píng)價(jià)從而得到測(cè)量對(duì)象的表面粗糙度信息。非接觸式光譜共焦設(shè)備