CN106338246A - 包含照相机部分的彩色共焦距离传感器 - Google Patents

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Abstract

一种彩色共焦距离传感器光笔，包含外壳、入/出光纤、色散透镜结构、包含低NA区和高NA区的反射光划分结构、以及照相机部分。将所述透镜结构配置为从光纤接收源光，并且向具有轴向色散的工件表面输出所聚焦的源光，以及从工件表面接收所反射的光，并且把所反射的光的至少一部分聚焦于纤维孔径。把反射光划分结构设置为把反射光划分为测量部分和成像部分。在某些实施例中，低NA区沿成像光路径把成像部分导向图像检测器，以及高NA区沿测量光路径把测量部分导向接近纤维孔径的一个点。

Description

包含照相机部分的彩色共焦距离传感器
技术领域
一般地，本发明涉及精密测量仪器，更具体地，本发明涉及能够在用于彩色共焦距离感应的光笔中使用的工件照相机配置。
背景技术
受控的色象差技术可用于距离感应计量应用。如“Pseudocolor Effects ofLongitudinal Chromatic Aberration”(G.Molesini和S.Quercioli，J.Optics(巴黎),1986,卷17,编号6，第279-282页)中所描述的，可以把受控的纵向色象差(此处也将称为轴向色散)引入光成像系统，以使成像系统的焦距随波长变化，从而提供了用于光计量的机制。具体地，可以设计一个其后焦距(BFL)为波长的单调函数的透镜。在白光操作中，这样的透镜展现了一个轴向散焦的彩虹，可用作距离感应应用的光谱探测器。
又例如，专利号为7,477,401的美国专利(特将其全部内容并入此处，以作参考)公开了一种具有轴向色象差(也将其称为轴向或者纵向色散)的光元件，可以使用所述光元件聚焦宽带光源，以使至焦点的轴向距离随波长变化。于是，仅一个波长将被精确地聚焦在表面上，而且所述轴向距离或者表面的高度决定了哪一波长最好地得以聚焦。当从表面反射时，把光重新聚焦于诸如针孔和/或光纤端点的小检测器孔径。当从表面反射时，仅把很好被聚焦在表面上的波长很好地聚焦于针孔和/或纤维上。所有其它波长被很差地聚焦在纤维上，所以不能够把太多的能量耦合于纤维中。因此，对于相应于物体的高度的波长，信号电平将最大。检测器处的光谱仪测量每一波长的信号电平，从而有效地表示了物体的高度。
共同转让的专利号为7,626,705的美国专利(‘705专利)中描述了彩色共焦距离传感器的另一种配置，特将该专利的全部内容并入此处，以作参考。
某些制造商涉及一种适合于在作为彩色共焦距离传感器和/或作为“光笔”的工业设置中进行彩色共焦距离度量的实际与紧致的光组件。测量Z高度的光笔仪器的一个实例是法国普罗旺斯地区艾克斯STIL，S.A.(STIL S.A)所制造的光笔仪器。作为一个具体实例，STIL光笔型号OP 300NL可测量Z高度，并且具有300微米的范围。
在利用彩色共焦距离传感器或者光笔的测量操作中，彩色共焦距离传感器的测量点与将被测量的工件的某一具体小区域的对齐可能是困难的。已知的用于此目的的配置麻烦和/或昂贵。在各种应用中，人们希望提供一种能够使光笔测量点与工件的一部分对齐的更方便、紧致、以及快捷的机制。
发明内容
这一发明内容的提供旨在以简化的形式介绍以下“详细描述”中进一步加以描述的一组概念。这一发明内容不旨在标识所主张权利要求的主题的关键特征，也不旨在用于帮助确定所主张权利要求的主题的范围。
公开了一种用于提供将加以测量的测量点或者线以及周围表面的图像的彩色共焦距离传感器光笔。所述彩色共焦距离传感器光笔包含外壳、入/出光纤、色散透镜结构、反射光划分结构以及照相机部分。入/出光纤包括被配置为沿测量光路径输出源光以及沿测量光路径接收所反射的光的纤维孔径。色散透镜结构具有定义了彩色共焦距离传感器光笔的测量轴的光轴。将所述透镜结构配置为接收源光，并且向具有轴向色散的工件表面输出所聚焦的源光，以及从工件表面接收所反射的光，并且沿测量光路径把包含所反射的源光的所反射的光的至少一部分聚焦于接近纤维孔径的点。把反射光划分结构设置为从色散透镜结构接收所反射的光，并且把反射光划分为测量部分和成像部分。照相机部分包含图像检测器。反射光划分结构包含沿光轴设置的低数值孔径(NA)区、以及围绕低NA区的高数值孔径(NA)区。把彩色共焦距离传感器光笔配置为具有沿成像光路径把所反射的光的成像部分导向图像检测器的反射光划分结构的低NA区和高NA区之一，以及沿测量光路径把所反射的光的测量部分导向接近纤维孔径的点的反射光划分结构的高NA区和低NA区中的另一个。
在某些实施例中，可以把彩色共焦距离传感器光笔配置为具有沿成像光路径把所反射的光的成像部分导向图像检测器的反射光划分结构的低NA区，以及沿测量光路径把所反射的光的测量部分导向接近纤维孔径的点的反射光划分结构的高NA区。在高NA光射线提供较好的Z高度测量分辨率以及低NA光射线为成像提供较高焦点深度方面，这样的实施例特别具有优势。
附图说明
结合附图，参照以下的详细描述，本发明的上述方面以及诸多附带优点将变得更加容易领会，从而能够更好地加以理解。
图1为根据此处所公开原理的示范性彩色共焦距离传感器的结构图，其中，光笔包括反射光划分结构和照相机部分。
图2为根据此处所公开原理的与可用于光笔结构的反射光划分结构和照相机部分的第一实施例相关联的光路径的示意性侧视图。
图3为根据此处所公开原理的与可用于光笔结构的反射光划分结构和照相机部分的第二实施例相关联的光路径的示意性侧视图。
图4为根据此处所公开原理的与可用于光笔结构的反射光划分结构和照相机部分的第三实施例相关联的光路径的示意性侧视图。
图5为根据此处所公开原理的与可用于光笔结构的反射光划分结构和照相机部分的第四实施例相关联的光路径的示意性侧视图。
具体实施方式
图1为彩色共焦距离传感器100的一个结构图。总体上，彩色共焦距离传感器100相应于，并且还可以被理解为基于专利号为7,876,456和7,990,522的美国专利(特将其全部内容并入此处，以作参考)中所描述的模拟传感器。简要地，如图1中所示，彩色共焦距离传感器100包括光笔120和电子装置部分160。光笔120包括入/出光纤子组件105、外壳130、光学部分150、反射光划分结构108以及照相机部分109。入/出光纤子组件105包括可以使用安装螺钉110将其附接于外壳130末端的安装元件180。光学部分150包含具有定义了光笔120的测量轴的光轴OA的色散透镜结构。入/出光纤子组件105通过嵌入其的光纤电缆112以及光纤连接器107接纳入/出光纤(未图示)。入/出光纤通过纤维孔径195沿测量光路径输出源光121，并且通过纤维孔径195沿测量光路径接收反射的测量光信号。光学部分150可以包括可提供所希望的放大倍数、呈紧致设置的可选的远摄透镜106。应该意识到，更一般地，光学部分150可以包含符合已知光笔设计原理的透镜的任何所希望的组合。图2中描述了包含多个透镜的光部分的一个示范性实施例。
总体上讲，反射光划分结构108对来自从被测表面所反射的光的某些光进行划分，以用作表面成像光，如以下进一步加以描述的，来自反射光划分结构108的其余的光用作光笔中的距离测量光。关于距离测量，光笔120操作如下：在操作中，光学部分150(其包括提供轴向色散的一或多个透镜)对通过纤维孔径195从光纤末端发射的宽带(例如，白)源光121进行聚焦，以使焦点沿光轴OA处于不同的距离，取决于光的波长，对于彩色共焦传感器系统，这是人们所熟悉的。源光121包括被聚焦在工件表面190上的波长。把光学部分150配置为接收源光121，并且把所聚焦的源光121输出到具有轴向色散的工件表面190，以及接收从工件表面所反射的光122，然后沿测量光路径把包含所反射的源光(例如，测量部分122B中所反射的源光)的所反射的光122的至少一部分聚焦于源光接近纤维孔径195的一个点。
限制射线LR1和LR2把工作源光121和所反射的光122结合在一起。由于轴向色散，仅一个波长将具有与从光笔120至表面190的测量距离匹配的前焦点维度FF。最好地被聚焦在表面190处的波长也是最好地被聚焦在纤维孔径195处的所反射的光122的测量部分122B的波长。纤维孔径195在空间尺度上过滤测量部分122B，以使最好地被聚焦的波长绝大部分穿过纤维孔径195，然后进入光纤电缆112的核心。如以下更详细地加以描述的以及在所并入的参考文献中，光纤电缆112把所反射的信号光路由至用于确定具有最大强度的波长(其相应于至工件表面190的测量距离)的波长检测器162。
把反射光划分结构108设置为从光学部分150接收所反射的光122，并且把所反射的光122划分成成像部分122A和测量部分122B。反射光划分结构108包含沿光轴设置的低数值孔径(NA)区108A和围绕低NA区的高数值孔径(NA)区108B。把光笔120配置为具有沿成像光路径把所反射的光122的成像部分122A导向图像检测器的反射光划分结构108的低NA区、以及具有沿测量光路径把所反射的光122的测量部分122B导向接近纤维孔径195的点的反射光划分结构的高NA区。
在图1中所示的实施例中，在反射光划分结构108的低数值孔径(NA)区108A中，一个类似表面的镜子把所反射的光122的成像部分122A反射到反射器196，反射器196将其反射到照相机部分109。在反射光划分结构108的高数值孔径(NA)区108B中，一种透明材料，或者一个开口把所反射的光122的测量部分122B传输到纤维孔径195。
电子装置部分160包括光纤耦合器161、波长检测器162、光源164、信号处理器166、内存部分168以及成像电子装置部分169。在各种实施例中，波长检测器162包括光谱仪或者摄谱仪设置，其中，色散元件(例如，光栅)通过光纤电缆112接收所反射的光122，并且把所得到的光谱强度分布图传输到检测器阵列163。波长检测器162还可以包括把某些与检测器相关的错误成分从分布图数据去除或者对它们进行补偿的相关信号处理(例如，在某些实施例中，由信号处理器166提供)。于是，在某些实施例中，可以把波长检测器162和信号处理器166的某些方面加以合并和/或能够不加以区别。把成像电子装置部分169配置为通过信号线113从照相机部分109接收数据，可以把所述数据显示在计算机监视器等上。
通过光纤耦合器161(例如，2x1光耦合器)把由信号处理器166控制的白光源164耦合于光纤电缆112。如以上所描述的，光通过光笔120传递，从而产生纵向色象差，以使其焦距随光的波长改变。通过纤维最有效回传的光的波长是聚焦在表面190上的波长。于是，所反射的依赖于波长的光强度再次穿过光纤耦合器161，从而把大约50％的光导向波长检测器162，波长检测器162可以接收沿检测器阵列163的测量轴分布在像素阵列上的光谱强度分布图，并进行操作以提供相应的分布图数据。简而言之，信号处理器166通过存储在内存部分168中的距离校准查找表，计算表示分布图数据的坐标(例如，峰值位置坐标)的子像素分辨率距离，表示相应于波长峰值的坐标的距离决定了至表面的测量距离。可以通过诸如确定包括在分布图数据的峰值区域中的分布图数据的矩心等的各种方法确定表示坐标的距离。
图2为根据此处所公开原理的与可用于光笔结构250的反射光划分结构208和照相机部分209的第一实施例相关联的光路径的示意性侧视图。图2中所示的元件和路径是对图1中类似标号的元件的功能上的模拟(例如，反射光划分结构208类似于反射光划分结构108)，并且可以类似地加以理解。因此，在以下的描述中，仅强调了某些细节，可以认为所述细节的强调是对图1的描述的补充。
光笔结构250包括透镜结构200、反射光划分结构208以及具有纤维孔径295的入/出光纤212。在图2中所示的实施例中，透镜结构200包括偶对透镜元件201、阳极电源透镜部分205以及远摄透镜206。然而，这样的实施例仅为示范性的，而非限制性的。在操作中，透镜结构200把从纤维孔径295发射的宽带源光221聚焦在工件表面290上。透镜结构200从工件表面290接收所反射的光222，并且把所反射的光222的至少一部分聚焦在纤维孔径295附近的一个点。
把反射光划分结构208定位在透镜结构200和入/出纤维孔径295之间。反射光划分结构208包括低NA区208A和高NA区208B。在图2中所示的实施例中，低NA区208A是反射区，高NA区208B是透射区。在某些实施例中，例如图2中所示的，反射光划分结构208可以包含透射基片208S，低NA区208A可以包含透射基片208S的屏蔽反射区域，高NA区208B可以包含透射基片208S的未屏蔽区域。在其它一些实施例中，反射光划分结构208可以包含金属基片，低NA区208A可以包含悬置在金属基片中的区域，高NA区208B可以包含贯通金属基片的孔。在所说明的实施例中，按椭圆形形成低NA区208A，按椭圆环形形成高NA区208B。因此，在这一实施例中，它们沿光轴方向的投影可以为圆形。然而，这一配置仅为示范性的，并非限制性的。使用其它区形状的实施例也可以提供类似于此处所描述的区形状的好处。
在操作期间，沿光轴OA把来自入/出光纤212的源光从相对透镜结构200固定的纤维孔径295输出，以提供源光。在一个实施例中，入/出光纤212的核心端可以提供纤维孔径295。把源光导向透镜结构200，透镜结构200把源光聚焦在工件表面290上。透镜结构200沿回穿反射光划分结构208的光路径重新聚焦来自工件表面290的所反射的光，并且把光的测量部分222B(高NA区208B所传输的)聚焦在接近纤维孔径295的一个点上(和/或聚焦在纤维孔径295上的一个点上)。高NA区208B沿其外周边向限制射线LR1和LR2延伸，在某些实施例中，可以由可选的外屏蔽区域OMR(图2中用虚轮廓线加以表示的)加以限制。在各种实施例中，外屏蔽区域OMR可以包含光封锁和/或吸收表面结构。在其它一些实施例中，可以省略外屏蔽区域OMR，外壳或者透镜安装等的一部分(例如，图2中所示的部分252)可以提供类似的功能，其可以是束缚所反射的光222的限制孔径。通过定位在反射光划分结构208的低NA区208A中的镜表面把该区中的光射线作为来自所述表面的所反射的光的成像部分222A导向反射器296，从而将其导向照相机部分209。如以上所说明的，把低NA区208A的外围与限制工作射线LR1和LR2之间的光射线作为所反射的光的测量部分222B向纤维孔径295传输。距离FR代表透镜结构200的背部和纤维孔径295之间的间距。
应该意识到，在图2中所示的实施例中，成像光路径沿垂直于彩色共焦距离传感器光笔结构250的光轴OA的延伸不超过透镜结构200的半径和/或光笔外壳的内壁。这允许彩色共焦距离传感器光笔结构250具有容纳和保护整条成像光路径的紧致的圆柱体形外壳。
应该意识到，低NA区208A中的光射线可以包含来自环境光或者来自围绕光笔源光的照射点的一个区域的、来自工件表面的辅助照明(例如，来自环形照明器)的射线，并且可以包含源自光笔源光的低NA光射线。于是，可以对源光照射点之外的工件表面的区域进行成像。
照相机部分209包含成像阵列209A。在某些实施例中，照相机部分209可以包含场透镜209B，以抑制场像差。在某些实施例中，照相机部分209可以包含波长滤波器209C，以过滤未能很好被聚焦的所反射的光222的波长。可以根据已知的方法读出和显示照相机部分209的图像。
图2分别描述了与光笔结构250的工作测量部分222B的限制光射线(例如，针对“后”限制射线的LR1和/或LR2)相关联的后与前收敛/发散角θ1和θ2，以及后与前聚焦维度FR和FF。应该意识到，由于透镜结构200所提供的轴向色散，通常后与前聚焦维度FR和FF将依赖于光的波长。与高NA区208B相关的最大未封锁或者开放的后数值孔径higherNArearMAXOPEN为：
higherNArearMAXOPEN＝sinθ1 (方程1A)
与高NA区208B相关的最小未封锁或者开放的后数值孔径higherNArearMINOPEN为：
higherNArearMINOPEN＝sinθ1' (方程1B)
把与高NA区208B相关的最大未封锁或者开放的前数值孔径higherNAMAXOPEN定义为：
higherNAMAXOPEN＝sinθ2 (方程2A)
另外，把与高NA区208B相关的最小未封锁或者开放的前数值孔径NAfrontMINOPEN定义为：
higherNAMINOPEN＝sinθ2' (方程2B)
角度θ2'内的光部分是与被沿工件表面和/或点成像光路径引导的反射光划分结构208的低NA区208A相关联的光。因此，把与低NA区208A相关的最大未封锁或者开放的前数值孔径lowerNAOPERATIVE定义为：
lowerNAOPERATIVE＝sinθ2' (方程3)
可以认为反射光划分结构208的高NA部分208A所传输的源光的射线具有有效的“平均”前数值孔径higherNAOPERATIVE：
higherNAOPERATIVE＝(sinθ2+sinθ2')/2 (方程4)
在各种实施例中，如果把光笔(例如，反射光划分结构208以及其它光元件)配置为higherNAOPERATIVE具有至少1.25、或者1.4、或者1.4以上数倍于lowerNAOPERATIVE的值，可能是有利的。然而，这些比率仅为示范性的，而非限制性的。更一般地讲，应该意识到，与不存在反射光划分结构208的情况相比，由于反射光划分结构208的操作，从工件表面所反射的光的测量部分222B的工作射线具有较高平均数值的孔径。这可能导致彩色共焦距离传感器中工件表面位置测量分辨率的改进。通常可以把低数值孔径与较深的焦深相关联(例如，就质量而言，可以认为与具有相应数值孔径的光射线相关联的焦深与已知的传统关系相关联，在已知的传统关系中，透镜的景深与其数值孔径的平方成反比)。因此，从工件表面反射的光的成像部分222A将具有有利于对具有变化的高度的表面进行成像的较深的景深。在某些实施例中，这可以是与相关于测量部分222B的光的NA的成像部分222A的光的NA相关联的景深的多达4倍的增加，从而是人们对成像以及测量功能希望的结果。
图3为根据此处所公开原理的与可用于光笔结构350的反射光划分结构308和照相机部分309的第二实施例相关联的光路径的示意性侧视图。标有数字3XX的光笔结构350的某些元件可以类似于图2中使用类似“XX”数字前缀的标有数字3XX的元件，或者与这些元件相同，并且可以通过类推加以理解。
如图3中所示，在这一实施例中，反射光划分结构308包含低NA区308A。在这一实施例中，低NA区308A包含聚焦部分，聚焦部分是收集所反射的光的成像部分322A，并且对其进行聚焦的透镜。由环形开口或者透明孔径部分的高NA区308B将其包围。透镜308A把低NA区308A中的任何光射线作为至照相机部分309的所反射的光的成像部分322A加以聚焦，并且通过高NA区308B把低NA区308A的外周边与限制工作射线LR1和LR2之间的任何光射线作为所反射的光的测量部分322B朝纤维孔径395传输。可以把透镜308A安装在附接于光笔外壳的透明元件上，也可以通过不与所反射的光的测量部分322B等明显相互干扰的窄支架将其悬置。
图4为根据此处所公开原理的与可用于光笔结构450的反射光划分结构408和照相机部分409的第三实施例相关联的光路径的示意性侧视图。标有数字4XX的光笔结构450的某些元件可以类似于图2和/或图3中使用类似“XX”数字前缀的标有数字4XX的元件，或者与这些元件相同。如图4中所示，反射光划分结构408包含低NA区408A和高NA区408B。在某些实施例中，反射光划分结构408可以类似于图2中所示的反射光划分结构208或者与其相同。照相机部分409包含场透镜409A和成像阵列409B。场透镜409A允许能够适合于放入光笔结构450的圆柱体形外壳内部的更紧致的配置。
如图4中所示，把入射在低NA区408A上的任何光射线作为成像部分422A反射到照相机部分409，通过高NA部分408B把低NA区408A的外周边与限制工作射线LR1和LR2之间的任何光射线作为测量部分422B朝纤维孔径495传输。
图5为根据此处所公开原理的与可用于光笔结构550的反射光划分结构508和照相机部分509的第四实施例相关联的光路径的示意性侧视图。标有数字5XX的光笔结构550的某些元件可以类似于图2中使用类似“XX”数字前缀的标有数字5XX的元件，或者与这些元件相同，并且可以类推地理解这些元件。
与以上所描述的实施例相比，就它们的反射与透射性能而言，反射光划分结构508包含“相反的”低NA区508A和高NA区508B，因此，这也导致成像与测量光路径“相反”。更具体地，根据这一公开，本领域技术人员将会意识到，把低NA区508A的外周边与限制工作射线LR1和LR2之间的任何光射线朝反射器596反射，其中，把它们作为所反射的光的测量部分522B朝为光笔中“非中心位置”的纤维孔径595反射。反射光划分结构508把高NA区508B中的任何光射线作为所反射的光的成像部分522B传输到照相机部分509。
尽管已经说明与描述了本发明的优选实施例，然而，本领域技术人员将会明显意识到，可以根据这一公开对特征与操作序列的所说明与所描述的设置进行诸多修改。例如，此处已经示出了包括光笔的彩色共焦距离传感器。然而，也可以把诸如彩色线传感器的彩色共焦距离传感器配置为根据此处所公开的系统与方法进行操作。因此，应该意识到，可以在不背离本发明的宗旨与范围的情况下，对各实施例进行多方面的修改。

Claims (12)

1.一种用于在要测量的工件表面上提供测量点的图像的彩色共焦距离传感器光笔，所述彩色共焦距离传感器光笔包含：
外壳；
入/出光纤，包括被配置为沿测量光路径输出源光以及沿测量光路径接收所反射的光的纤维孔径；
色散透镜结构，具有定义了彩色共焦距离传感器光笔的测量轴的光轴，
所述透镜结构被配置为：
接收源光并且向具有轴向色散的工件表面输出所聚焦的源光；以及
从工件表面接收所反射的光，并且沿测量光路径把包含所反射的源光的所反射的光的至少一部分聚焦于接近纤维孔径的点；
反射光划分结构，被设置为从色散透镜结构接收所反射的光，并且把所反射的光划分为测量部分和成像部分；以及
照相机部分，包含图像检测器，
其中：
反射光划分结构包含沿光轴设置的低数值孔径(NA)区、以及围绕低NA区的高数值孔径(NA)区；以及
把彩色共焦距离传感器光笔配置为具有沿成像光路径把所反射的光的成像部分导向图像检测器的反射光划分结构的低NA区和高NA区之一，以及沿测量光路径把所反射的光的测量部分导向接近纤维孔径的点的反射光划分结构的高NA区和低NA区中的另一个。
2.根据权利要求1所述的彩色共焦距离传感器光笔，其中，低NA区和高NA区之一为反射区，另一个为透射区。
3.根据权利要求2所述的彩色共焦距离传感器光笔，其中，把彩色共焦距离传感器光笔配置为具有沿成像光路径把所反射的光的成像部分导向图像检测器的反射光划分结构的低NA区，以及沿测量光路径把所反射的光的测量部分导向接近纤维孔径的点的反射光划分结构的高NA区。
4.根据权利要求1所述的彩色共焦距离传感器光笔，其中，把成像光路径包含在外壳中，而且沿垂直于彩色共焦距离传感器光笔的光轴的方向处于色散透镜结构的半径范围。
5.根据权利要求1所述的彩色共焦距离传感器光笔，其中，反射光划分结构包含透射基片，低NA区包含透射基片的屏蔽反射区域，以及高NA区包含透射基片的未屏蔽区域。
6.根据权利要求1所述的彩色共焦距离传感器光笔，其中，把反射光划分结构定位在色散透镜结构和入/出光纤之间。
7.根据权利要求1所述的彩色共焦距离传感器光笔，其中，反射光划分结构包含金属基片，低NA区包含悬置在金属基片中的区域，以及高NA部分包含贯通金属基片的孔。
8.根据权利要求1所述的彩色共焦距离传感器光笔，其中，照相机部分包含波长滤波器。
9.根据权利要求1所述的彩色共焦距离传感器光笔，其中，照相机部分包含接近成像部分的场透镜。
10.根据权利要求1所述的彩色共焦距离传感器光笔，其中，把彩色共焦距离传感器光笔配置为具有沿成像光路径把所反射的光的成像部分导向图像检测器的反射光划分结构的低NA区，以及沿测量光路径把所反射的光的测量部分导向接近纤维孔径的点的反射光划分结构的高NA区。
11.根据权利要求10所述的彩色共焦距离传感器光笔，其中，低NA区包含聚焦部分。
12.根据权利要求1所述的彩色共焦距离传感器光笔，其中，把彩色共焦距离传感器光笔配置为具有沿成像光路径把所反射的光的成像部分导向图像检测器的反射光划分结构的高NA区，以及沿测量光路径把所反射的光的测量部分导向接近纤维孔径的点的反射光划分结构的低NA区。
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