光谱共焦技术是在共焦显微术基础上发展而来的技术,在测量过程中无需轴向扫描,直接由波长对应轴向距离信息,因此可以大幅提高测量速度。基于光谱共焦技术的传感器是近年来出现的一种高精度、非接触式的新型传感器,精度理论上可达到纳米级。由于光谱共焦传感器对被测表面状况要求低、允许被测表面有更大的倾斜角、测量速度快、实时性高,因此迅速成为工业测量的热门传感器,大量应用于精密定位、薄膜厚度测量、微观轮廓精密测量等领域。本文介绍了光谱共焦技术的原理,并列举了光谱共焦传感器在几何量计量测试中的典型应用。同时,对共焦技术在未来精密测量的进一步应用进行了探讨,并展望了其发展前景。光谱共焦厚度检测系统可以实现厚度的非接触式测量。国内光谱共焦按需定制
光谱共焦测量原理是使用多透镜光学系统将多色白光聚焦到目标表面上。透镜的排列方式是通过控制色差(像差)将白光分散成单色光。每个波长都有一定的偏差(特定距离)进行工厂校准。只有精确聚焦在目标表面或材料上的波长才能用于测量。通过共焦孔径反射到目标表面的光会被光谱仪检测并处理。漫反射表面和镜面反射表面都可以使用光谱共焦原理进行测量。共焦测量提供纳米级分辨率,并且几乎与目标材料分开运行。传感器的测量范围内有一个非常小的、恒定的光斑尺寸。微型径向和轴向共焦版本可用于测量钻孔或钻孔内壁的表面,以及测量窄孔、小间隙和空腔。平面度测量 光谱共焦技术光谱共焦技术是一种基于共焦显微镜原理的成像和分析技术。
位移是在光轴方向上从预定的基准位置到测量对象的距离。通过计算位移能够测量表面上的凹凸的深度或高度、透明体的厚度等。在一些共焦位移传感器中,包括共焦光学系统的头单元以及包括投光用光源和分光器的约束装置由单独的装置构成。投光用光源的光经由包括光纤的线缆传送到头单元。在该类型的位移计中,头单元通常设置在测量对象附近并且远离约束装置。在以上说明的传统共焦位移传感器中,难以在设置头单元期间辨识头单元是否被适当地设置。即使在约束装置侧设置了显示部,操作者也难以进行设置作业以从头单元的设置位置附近的位置确认约束装置的显示。因此,为了确认显示,操作者必须移动到约束装置的设置位置。如果头单元的设置状态不合适,则操作者必须反复作业,以移动到头单元的设置位置并调整头单元的位置和姿势,之后再次移动到约束装置的设置位置并确认显示在传统的共焦位移传感器中,还难以在头单元的设置位置附近辨识约束装置是否正常操作。
光谱共焦是一种综合了光学成像和光谱分析技术的高精度位移传感器,在3C电子行业中应用极为大量。光谱共焦传感器可以用于智能手机内线性马达的位移测量,通过实时监控和控制线性马达的位移,可大幅提高智能手机的定位功能和相机的成像精度。也能测量手机屏的曲面角度、厚度等。平板电脑内各种移动结构部件的位移和振动检测是平板电脑生产过程中非常重要的环节。光谱共焦传感器可以通过对平板电脑内的各种移动机构、控制元件进行精密位移、振动、形变和应力等参数的测量,从而实现对其制造精度和运行状态的实时监控。光谱共焦位移传感器可以实现非接触式位移测量。
随着科技的不断发展,光谱共焦技术已成为现代制造业中不可或缺的一部分。作为一种高精度、高效率的检测手段,光谱共焦技术在点胶行业中的应用越来越普遍。光谱共焦技术基于光学原理,通过将白光分解为不同波长的光波,实现对样品的精细光谱分析。在制造业中,点胶是一道重要的工序,主要用于产品的密封、固定和保护。随着制造业的不断发展,对于点胶的质量和精度要求也越来越高。光谱共焦技术在点胶行业中的应用,可以有效提高点胶的品质和效率。光谱共焦技术主要来自共焦显微术,早期由美国学者Minsky提出。非接触式光谱共焦使用误区
光谱共焦三维形貌仪用超大色散线性物镜组设计是一项重要的研究内容。国内光谱共焦按需定制
具有1 mm纵向色差的超色差摄像镜头,拥有0.4436的图象室内空间NA和0.991的线形相关系数R²。这个构造达到了原始设计要求,表现出了光学性能。在实现线性散射方面,有一些关键条件需要考虑,并且可以采用不同的优化方法来完善设计。首先,线性散射的完成条件是确保摄像镜头的各光谱成分具有相同的焦点位置,以减少色差。为了满足这一条件,需要采用精确的光学元件制造和装配,以确保不同波长的光线汇聚在同一焦点上。此外,使用特殊的透镜设计和涂层技术也可以减小纵向色差。在优化设计方面,一类方法是采用非球面透镜,以更好地校正色差,提高图象质量。另一类方法包括使用折射率不同的材料组合,以控制光线的传播和散射。此外,可以通过改进透镜的曲率半径、增加光圈叶片数量和设计更复杂的光学系统来进一步提高性能。总结而言,这项研究强调了高线性纵向色差和高图象室内空间NA在超色差摄像镜头设计中的重要性。这个设计方案展示了光学工程的进步,表明光谱共焦位移传感器的商品化生产制造将朝着高线性纵向色差、高图象室内空间NA的趋势发展,从而提供更精确和高性能的成像设备,满足了不同领域的需求。国内光谱共焦按需定制