基于光谱成像技术的光谱共聚焦面形快速测量装置的制作方法

本发明属于面形测量装置的，尤其涉及基于光谱成像技术的光谱共聚焦面形快速测量装置。

背景技术：

1、光谱共聚焦技术在面形测量领域有广泛的应用，现有常见光谱共聚焦技术的光路结构如图1所示，其主要包括白光光源、针孔ⅰ、分束镜、针孔ⅱ、光谱仪、色散透镜组、待测样品。具体使用时复色光源通过针孔ⅰ后形成一个点光源，点光源通过分光镜后被色散透镜组聚焦，由于色散透镜组存在色差，复色光中不同波长的成分会聚于光轴上的不同位置处。当某一单色光聚焦在待测样品表面上时，该单色光会被待测样品表面散射和反射，形成一个新的点光源，该点光源重新经过色散透镜组和分束镜后聚焦在针孔ⅱ位置处，最终被光谱仪捕捉。复色光中没有在待测样品表面聚焦的其他波长成分的光被待测样品表面散射和反射后，重新经过色散透镜组和分束镜后，绝大多数光被针孔ⅱ挡住无法进入光谱仪，因此，光谱仪获得的波长信息和待测样品表面的高度信息一一对应。二维扫描被测样品，利用光谱仪测量不同位置处散射和反射光的波长，即可知道待测样品不同位置处的高度，从而获得待测样品的面形信息。

2、但采用上述光路结构在测量样品面形的时候，每次只能测量一个位置处的高度信息，为了测量整个样品表面的面形，需要逐点扫描，因而测量速度非常慢。例如测量尺寸为100mm×100mm的样品，取样点为100×100时，测量时间需要三个多小时，这严重制约了测量效率。

技术实现思路

1、为了解决背景技术中的问题，本发明提出一种基于光谱成像技术的光谱共聚焦面形快速测量装置。

2、为实现上述目的，本发明提出了一种基于光谱成像技术的光谱共聚焦面形快速测量装置，包括：

3、光源；

4、分束镜，所述分束镜位于光源的照射路径；

5、nipkow旋转圆盘，所述nipkow旋转圆盘设有若干针孔，nipkow旋转圆盘位于分束镜的下方，自分束镜射出的光束照射至nipkow旋转圆盘后形成多个点光源；

6、色散透镜组，所述色散透镜组位于nipkow旋转圆盘和待测样品之间，色散透镜组用于将所述点光源的光线进行处理使得待测样品表面聚焦形成照明点，照明点经待测样品表面散射和反射后作为第一点光源，第一点光源的光束经色散透镜组后射向nipkow旋转圆盘；

7、准直透镜，所述准直透镜位于自nipkow旋转圆盘的针孔射向分束镜的光束的反射光路径，用于将自分束镜反射的光束处理后形成平行光束；

8、声光可调谐滤波器，所述声光可调谐滤波器位于准直透镜射出的平行光束的光路上；

9、聚焦透镜，所述聚焦透镜用于将声光可调谐滤波器射出的光束聚焦成像在ccd探测器；

10、ccd探测器，所述ccd探测器用于扫描测量自准直透镜射出的平行光束的波长以获得待测样品各测量点的高度信息，最终获得待测样品的面形信息；

11、其中，平行光束的波长与自nipkow旋转圆盘的针孔射向分束镜的光束的波长信息相同，自nipkow旋转圆盘的针孔射向分束镜的光束的波长与待测样品表面照明点的高度信息一一对应，测量点与照明点一一对应。

12、作为优选，所述光源为弧光光源。

13、作为优选，所述声光可调谐滤波器的输出波长范围为390nm～780nm。

14、作为优选，所述待测样品的尺寸为100mm×100mm，测量待测样品的面形信息时每次取样点的数量为10×10。

15、作为优选，所述分束镜倾斜设置。

16、本发明的有益效果：本发明结合nipkow旋转圆盘与光谱成像技术，能够获取nipkow旋转圆盘各个针孔发出光的波长信息，进而能测量样品表面多个位置处的高度信息，并最终获得待测样品表面的面形信息，能大大提高待测样品表面面形的测量速度。

17、本发明的特征及优点将通过实施例进行详细说明。

技术特征：

1.一种基于光谱成像技术的光谱共聚焦面形快速测量装置，其特征在于，包括：

2.如权利要求1所述的基于光谱成像技术的光谱共聚焦面形快速测量装置，其特征在于：所述光源为弧光光源。

3.如权利要求1所述的基于光谱成像技术的光谱共聚焦面形快速测量装置，其特征在于：所述声光可调谐滤波器的输出波长范围为390nm～780nm。

4.如权利要求1所述的基于光谱成像技术的光谱共聚焦面形快速测量装置，其特征在于：所述待测样品的尺寸为100mm×100mm，测量待测样品的面形信息时每次取样点的数量为10×10。

5.如权利要求1所述的基于光谱成像技术的光谱共聚焦面形快速测量装置，其特征在于：所述分束镜倾斜设置。

技术总结
本发明公开了一种基于光谱成像技术的光谱共聚焦面形快速测量装置，包括光源、分束镜、Nipkow旋转圆盘、色散透镜组、声光可调谐滤波器、聚焦透镜，分束镜位于光源的照射路径，自分束镜射出的光束照射至Nipkow旋转圆盘形成多个点光源，色散透镜组将点光源的光线聚焦在待测样品表面形成照明点，经待测样品表面散射和反射后作为第一点光源，第一点光源的光束经色散透镜组后射向Nipkow旋转圆盘，准直透镜将自分束镜反射的光束变为平行光束，聚焦透镜将声光可调谐滤波器射出的光束成像在CCD探测器，CCD探测器用于扫描测量自准直透镜射出的平行光束的波长以获得各照明点的高度信息，最终获得待测样品的面形信息，该装置能大大提高样品表面面形的测量速度。

技术研发人员：吴福林,余鑫巍
受保护的技术使用者：恒迈光学精密机械（杭州）有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/16