CN117848205A - 一种线光谱共焦传感器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种线光谱共焦传感器，该线光谱共焦传感器包括十字光源模块、探测模块和检测模块；十字光源模块用于出射十字探测光束至探测模块，十字探测光束包括第一偏振探测光束和第二偏振探测光束，两束探测光束的偏振方向以及轮廓延伸方向均相交；探测模块包括色散单元，探测光束经色散单元色散后入射至待探测物并经待探测物反射形成成像光束；检测模块包括第一十字光阑、光栅单元和成像检测单元；成像光束经第一十字光阑滤波后形成十字成像光束，十字成像光束包括第一偏振成像光束和第二偏振成像光束，两束成像光束的偏振方向相交；两束成像光束经光栅单元色散后分别在成像检测单元成像，实现不同方向的扫描以及成像。

Description

一种线光谱共焦传感器

技术领域

本发明涉及物体表面三维形貌测量技术领域，尤其涉及一种线光谱共焦传感器。

背景技术

光谱共焦传感器的基本测量原理是利用色散元件，使宽谱光源的不同波长在测量面的不同高度处聚焦成测量光斑，不同波长的测量光经被不同高度的被测物反射后，成像到图像传感器的不同位置，使物体表面高度能够与传感器位置建立起一一对应关系。

光谱共焦传感器的传统构成是使用点光源或者线光源作为测量光源、色散镜头作为色散元件、分光棱镜作为分光元件以及直入射结构。

然而，在使用点光源测试时，每次仅能获得物体表面一个位置点的高度数据，测量整个表面所需时间长；为了提高测量效率，出现了以线光源作为测量光源的传感器，该方案在一次测量中可以在一个方向上获得大量数据。但因为测量光线仅扩展了一个维度，当出现扫描物体中间存在大面积不需要扫描的区域或者物体外形存在弯曲变化，在一次安装被测物体的情况下，一维线光源存在有效测量线长减小的问题。

发明内容

本发明提供了一种线光谱共焦传感器，以解决现有技术中的线光谱共焦传感器使用一维线光源作为测试光源时，被扫描物体存在大面积无需扫描区域，或，被扫描物体轮廓与扫描方向不平行时，造成扫描光线浪费或扫描耗时长的问题，实现了有效提高线光谱共焦传感器扫描效率的技术效果。

根据本发明的一方面，提供了一种线光谱共焦传感器，其中包括，十字光源模块、探测模块和检测模块；

所述十字光源模块用于出射十字探测光束至所述探测模块，所述十字探测光束包括第一偏振探测光束和第二偏振探测光束，所述第一偏振探测光束和所述第二偏振探测光束的偏振方向以及轮廓延伸方向均相交；

所述探测模块包括色散单元，所述第一偏振探测光束和第二偏振探测光束经所述色散单元色散后入射至待探测物并经所述待探测物反射形成成像光束，所述成像光束包含所述待探测物不同位置处信息；

所述检测模块包括第一十字光阑、光栅单元和成像检测单元；所述成像光束经所述第一十字光阑滤波后形成十字成像光束，所述十字成像光束包括第一偏振成像光束和第二偏振成像光束，所述第一偏振成像光束和所述第二偏振成像光束的偏振方向相交；所述第一偏振成像光束和所述第二偏振成像光束经所述光栅单元色散后分别在所述成像检测单元成像。

可选的，所述十字光源模块包括光源、第一偏振分光镜、第一聚焦透镜、第二聚焦透镜和第二偏振分光镜；

所述光源用于出射探测光束；

所述第一偏振分光镜位于所述探测光束的传播路径上，用于调制所述探测光束形成第一偏振探测光束和第二偏振探测光束，所述第一偏振探测光束和所述第二偏振探测光束的偏振方向以及轮廓延伸方向均相交；

所述第一聚焦透镜位于所述第一偏振探测光束的传播路径上，用于聚焦所述第一偏振探测光束形成第一偏振聚焦光束；

所述第二聚焦透镜位于所述第二偏振探测光束的传播路径上，用于聚焦所述第二偏振探测光束形成第二偏振聚焦光束；

所述第二偏振分光镜位于所述第一偏振聚焦光束和第二偏振聚焦光束的传播路径上，用于透射所述第一偏振聚焦光束至所述色散单元，并反射所述第二偏振聚焦光束至所述色散单元；

所述成像检测单元包括成像透镜、第三偏振分光镜、第一成像元件和第二成像元件；

所述成像透镜位于所述第一偏振成像光束和第二偏振成像光束的传播路径上，用于对所述第一偏振成像光束和第二偏振成像光束进行聚焦；

所述第三偏振分光镜用于透射所述第一偏振成像光束至所述第一成像元件，并反射所述第二偏振成像光束至所述第二成像元件；

所述第一成像元件用于根据聚焦后的所述第一偏振成像光束进行成像，所述第二成像元件用于根据聚焦后的所述第二偏振成像光束进行成像。

可选的，所述十字光源模块还包括第二十字光阑；

所述第二十字光阑位于所述第二偏振分光镜与所述色散单元之间的光路中，用于对所述第一偏振探测光束和第二偏振探测光束进行滤波。

可选的，所述探测模块还包括分束镜；

所述分束镜位于所述第一十字光阑与所述色散单元之间的光路中，以及所述第二十字光阑与所述色散单元之间的光路中；

所述第一十字光阑和所述第二十字光阑关于所述分束镜共焦设置。

可选的，所述十字光源模块还包括反射单元，所述反射单元包括第一反射镜和第二反射镜；

所述反射单元位于所述第一偏振分光镜与所述第二聚焦透镜之间的光路中；

所述第一反射镜用于反射所述第二偏振探测光束至所述第二反射镜，所述第二反射镜用于所述第二偏振探测光束至所述第二聚焦透镜。

可选的，所述十字光源模块还包括第一准直透镜，所述第一准直透镜位于所述光源与所述第一偏振分光镜之间的光路中，用于调制所述探测光束形成准直平行探测光束；

所述检测模块还包括第二准直透镜，所述第二准直透镜位于所述第一十字光阑与所述光栅单元之间的光路中，用于调制所述十字成像光束形成准直平行成像光束。

可选的，所述线光谱共焦传感器还包括运动台；

所述运动台用于带动所述十字光源模块和/或所述探测模块运动。

可选的，所述十字光源模块的运动轨迹与所述第一偏振探测光束的轮廓延伸方向之间的夹角为α1，与所述第二偏振探测光束的轮廓延伸方向之间的夹角为α2，其中α1＝α2；

和/或，所述探测模块的运动轨迹与所述第一偏振探测光束的轮廓延伸方向之间的夹角为β1，与所述第二偏振探测光束的轮廓延伸方向之间的夹角为β2，其中β1＝β2。

可选的，所述第一聚焦透镜包括一维聚焦透镜；

第二聚焦透镜包括一维聚焦透镜。

可选的，所述探测光束的最大出射波长为L1，最小出射波长为L2；

其中，0<L1-L2≤300nm。

本发明实施例的技术方案，通过使用一种十字光源作为线光谱共焦传感器的探测光束，该十字探测光束包含两束偏振方向以及轮廓延伸方向均相交的偏振光束，进而可以同时实现待探测物体的不同方向的扫描以及成像，解决了现有线光谱共焦传感器无法适应多种待探测物，进而造成扫描效率低的问题，取到了有效提高探测光束利用率，并有效缩短扫描时间的有益效果。

应当理解，本部分所描述的内容并非旨在标识本发明的实施例的关键或重要特征，也不用于限制本发明的范围。本发明的其它特征将通过以下的说明书而变得容易理解。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为一种线光谱共焦测量法原理示意图；

图2为本发明实施例提供的一种线光谱共焦传感器的结构示意图；

图3为本发明实施例提供的一种十字光阑的结构示意图；

图4为本发明实施例提供的另一种线光谱共焦传感器的结构示意图；

图5为本发明实施例提供的又一种线光谱共焦传感器的结构示意图；

图6为本发明实施例提供的再一种线光谱共焦传感器的结构示意图；

图7为本发明实施例提供的一种十字探测光束扫描方向的示意图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。

需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

图1为一种线光谱共焦测量法原理示意图，如图1所示，宽谱线光源10发出探测光线，经过色散和聚焦后，形成包含不同波长信息的探测光束L₁、L₂、L₃,。由于色散作用，不同波长的线光源成像在待测物表面20的不同高度上，经待测物表面20的不同高度的轮廓反射，成像在一个与待测物面垂直的测量面上。

继续参考图1，被反射的不同波长测量光会重新成像为一条不同位置可能包含不同波长的线。该像通过狭缝光阑30后，被色散成像到图像传感器40上，不同波长的光波分布到传感器40探测面的不同高度。进而，结合图像传感器40上的横纵两轴坐标，可以还原出测量面中被测物表面20的轮廓信息。在被测物上进行扫描，可以得到被测物表面完整的三围轮廓。

图2为本发明实施例提供的一种线光谱共焦传感器的结构示意图，图3为本发明实施例提供的一种十字光阑的结构示意图。如图2所示，该线光谱共焦传感器包括：十字光源模块100、探测模块200和检测模块300。

参阅图2，十字光源模块100用于出射十字探测光束至探测模块200，十字探测光束包括第一偏振探测光束和第二偏振探测光束，第一偏振探测光束和第二偏振探测光束的偏振方向以及轮廓延伸方向均相交。

继续参考图2，探测模块200包括色散单元210，第一偏振探测光束和第二偏振探测光束经色散单元210色散后入射至待探测物400，并经探测物400反射形成成像光束，成像光束包含待探测物400不同位置处信息。

继续参考图2以及图3，检测模块300包括第一十字光阑310、光栅单元320和成像检测单元330；成像光束经第一十字光阑310滤波后形成十字成像光束，十字成像光束包括第一偏振成像光束和第二偏振成像光束，第一偏振成像光束和第二偏振成像光束的偏振方向相交；第一偏振成像光束和第二偏振成像光束经光栅单元320色散后分别在成像检测单元330成像。

其中，十字光源模块100用于出射十字探测光束至探测模块200，包括但不限于将面光源通过偏振分光镜分束为两束偏振方向以及轮廓延伸方向均相交的探测光束，并通过聚焦透镜、反射镜以及十字光阑等光学器件，将两束探测光束入射到探测模块200。十字光源模块100的具体结构，可以在保证能够向探测模块200出射,包括两束偏振方向以及轮廓延伸方向均相交的十字探测光束的基础上进行设置，在此不做限定。第一偏振探测光束和第二偏振探测光束可以分别为P偏振光和S偏振光，两束探测光束的轮廓延伸方向指的是在十字光线模块100的光轴截面上的延伸方向。

继续而言，其中，探测模块200用于将十字探测光束色散成包含不同波长信息的探测光束，进而将包含不同波长信息的探测光束出射至待探测物400；探测模块200包括但不限于色散元件210，也可以在保证能够将十字探测光束色散后入射至待探测物400，并保证十字探测光束经待探测物400反射后可以进入检测模块300的基础上，进行调整，在此不做限定，例如设置分束镜，调整待探测物400反射光束的传播方向；色散单元210包括但不限于色散镜头，用于将十字探测光束色散为包括不同波长信息的探测光束；成像光束包含待探测物400不同位置处信息，包括但不限于待探测物400表面的轮廓信息。

继续而言，其中，检测模块300用于传播并收集来自探测模块200的成像光束，并通过成像检测单元330对成像光束进行分析，包括但不限于获取成像光束两个方向上的不同波长的成像光束，进而获取十字成像光束，并通过十字成像光束所包含的不同波长、不同偏振信息，分析待探测物400的不同位置处的信息。第一十字光阑310具备两个出光方向，可以将来自探测模块200的成像光束滤波形成十字成像光束。光栅单元320用于十字成像光束的色散，进而将十字成像光束所包含的不同波长的成像光束衍射到不同方向。成像检测单元330包括但不限于图像传感器，用于分析包含待探测物400不同位置信息的十字成像光束，进而获取待探测物400的三维形貌。

具体而言，十字光源模块100出射十字探测光束至探测模块200，第一偏振探测光束和第二偏振探测光束经色散单元210色散后入射至待探测物400，并经探测物400反射形成成像光束，由于第一偏振探测光束和第二偏振探测光束的偏振方向以及轮廓延伸方向均相交，进而使得成像光束包含不同偏振信息以及待探测物400不同位置处信息，进而实现待探测物400不同方向上的扫描探测。

进一步的，成像光束经第一十字光阑310滤波后形成十字成像光束，十字成像光束包括第一偏振成像光束和第二偏振成像光束，第一偏振成像光束和第二偏振成像光束经光栅单元320色散后分别在成像检测单元330成像，由于十字成像光束包含不同偏振信息以及波长信息，进而通过成像检测单元330成像，获取待探测物400的三维轮廓信息。

本发明实施例的技术方案，通过使用一种十字探测光束作为线光谱共焦传感器的探测光束，该探测光束包含两束偏振方向以及轮廓延伸方向均相交的偏振光束，进而可以同时实现待探测物体的不同方向的扫描以及成像，解决了现有技术中的线光谱共焦传感器扫描效率低的问题，取到了有效提高探测光束利用率，并有效缩短扫描时间的有益效果。

在上述实施例的基础上，图4为本发明实施例提供的另一种线光谱共焦传感器的结构示意图，如图4所示，十字光源模块100包括光源110、第一偏振分光镜120、第一聚焦透镜130、第二聚焦透镜140和第二偏振分光镜150。

参阅图4，光源110用于出射探测光束；第一偏振分光镜120位于探测光束的传播路径上，用于调制探测光束形成第一偏振探测光束和第二偏振探测光束，第一偏振探测光束和第二偏振探测光束的偏振方向以及轮廓延伸方向均相交。

继续参考图4，第一聚焦透镜130位于第一偏振探测光束的传播路径上，用于聚焦第一偏振探测光束形成第一偏振聚焦光束。第二聚焦透镜140位于第二偏振探测光束的传播路径上，用于聚焦第二偏振探测光束形成第二偏振聚焦光束。第二偏振分光镜150位于第一偏振聚焦光束和第二偏振聚焦光束的传播路径上，用于透射第一偏振聚焦光束至色散单元210，并反射第二偏振聚焦光束至色散单元210。

继续参考图4，成像检测单元330包括成像透镜331、第三偏振分光镜332、第一成像元件333和第二成像元件334。成像透镜331位于第一偏振成像光束和第二偏振成像光束的传播路径上，用于对第一偏振成像光束和第二偏振成像光束进行聚焦。

继续参考图4，第三偏振分光镜332用于透射第一偏振成像光束至第一成像元件，并反射第二偏振成像光束至所述第二成像元件334。第一成像元件333用于根据聚焦后的第一偏振成像光束进行成像，第二成像元件334用于根据聚焦后的第二偏振成像光束进行成像。

其中，光源110包括但不限于LED光源，可以发出宽谱面光源，光谱的宽度以及光源的波长范围可以根据线光谱共焦传感器的具体规格进行设定，在此不做限定。

具体而言，光源110出射探测光束，经第一偏振分光镜120调制形成第一偏振探测光束和第二偏振探测光束。第一偏振探测光束传播至第一聚焦透镜130，经聚焦形成第一偏振聚焦光束；第二偏振探测光束传播至第一聚焦透镜140，经聚焦形成第二偏振聚焦光束。第一偏振聚焦光束以及第二偏振聚焦光束传播至第二偏振分光镜150。进一步的，第一偏振聚焦光束经第二偏振分光镜150透射至色散单元210，第二偏振聚焦光束经第二偏振分光镜150至色散单元210。两束偏振探测光束经过聚焦，使得探测光束的传播光路精度更高，进而提高了测试精度。

进一步的，十字探测光束经色散单元210色散后入射至待探测物400，并经待探测物400反射形成成像光束，成像光束第一十字光阑310滤波后形成十字成像光束。十字成像光束经光栅单元320色散后入射至成像透镜331，十字成像光束包含第一偏振成像光束和第二偏振成像光束，成像透镜331对第一偏振成像光束和第二偏振成像光束进行聚焦，保证两束偏振成像光束的有效利用。进一步的，经聚焦的第一偏振成像光束和第二偏振成像光束入射至第三偏振分光镜332。第一偏振成像光束经第三偏振分光镜332透射至第一成像元件333，并由第一成像元件333分析成像；第二偏振成像光束经第三偏振分光镜332反射至第二成像元件334，并由第二成像元件334分析成像，进而实现待探测物400不同扫描维度的分别成像。

综上所述，本发明实施例的技术方案，通过进一步细化线光谱共焦传感器的具体结构，实现待探测物三维轮廓的检测，有效提升扫描效率，节省扫描时间的同时，进一步提高了测试精度。

在上述实施例的基础上，图5为本发明实施例提供的又一种线光谱共焦传感器的结构示意图，如图5所示，十字光源模块100还包括第二十字光阑160。

参阅图5，第二十字光阑160位于第二偏振分光镜150与色散单元210之间的光路中，用于对第一偏振探测光束和第二偏振探测光束进行滤波。

其中，第二十字光阑160用于对第一偏振探测光束和第二偏振探测光束进行滤波，包括但不限于对不能入射至色散单元210的探测光束进行过滤。

具体而言，第二十字光阑160位于第二偏振分光镜150与色散单元210之间的光路中，进而对不能入射至色散单元210的探测光束进行过滤，降低干扰光束对探测过程以及结果的影响，保证十字探测光束的宽度。

可选的，探测模块200还包括分束镜220。

继续参考图5，分束镜220位于第一十字光阑310与色散单元210之间的光路中，以及第二十字光阑160与色散单元210之间的光路中；第一十字光阑310和第二十字光阑160关于分束镜220共焦设置。

其中，分束镜220用于十字探测光束以及成像光束的透射和反射。

具体而言，经第二十字光阑160出射的十字探测光束入射至分束镜220，经分束镜220透射而出的十字探测光束入射至色散元件210，色散元件210对十字探测光束进行色散并入射至待探测物400，经待探测物400反射的光束再次入射至分束镜220，一部分光束经分束镜220反射进入第一十字光阑310，经第一十字光阑310滤波后进入后续光路。由于第一十字光阑310和第二十字光阑160关于分束镜220共焦设置，进而保证由第二十字光阑160出射的十字探测光束，经探测模块200传播后，可以更多地进入第一十字光阑310，进而保证了测试扫描结果的精度。

综上所述，本发明实施例的技术方案，通过在十字光源模块增设第二十字光阑，或在十字光源模块增设第二十字光阑，以及在探测模块增设分束镜，进而进一步提高扫描测试结果的精度。

继续参考图3，本发明实施例提供的十字光源模块100还可以包括第一检偏片161和第二检偏片162，第一检偏片161用于过滤第一偏振探测光束之外的串扰光线，第二检偏片162用于过滤第二偏振探测光束之外的串扰光线。具体而言，第一检偏片161和第二检偏片162，可以分别设置于第二十字光阑160的两个方向上，进而防止第二十字光阑160两个方向之外光线的串扰，进一步提高第一偏振探测光束以及第二偏振探测光束的精度，进而提高待测物的扫描结果的精度。

在上述实施例的基础上，本发明实施例所提供的线光谱共焦传感器，还包括反射单元，进而实现压缩光路或调节光路的技术效果。

继续参考图4，十字光源模块100还包括反射单元170，反射单元170包括第一反射镜171和第二反射镜172。

参阅图4，反射单元170位于第一偏振分光镜120与第二聚焦透镜140之间的光路中。第一反射镜171用于反射第二偏振探测光束至第二反射镜172，第二反射镜172用于第二偏振探测光束至第二聚焦透镜140。

其中，第一反射镜171和第二反射镜172可以为平面反射镜；第一反射镜171和第二反射镜172的位置可以根据探测光束的光路进行调整。

具体而言，第一反射镜171反射第二偏振探测光束至第二反射镜172，第二反射镜172反射第二偏振探测光束至第二聚焦透镜140，进而保证第二偏振探测光束能够被第二聚焦透镜140聚焦，进而入射至第二偏振分光镜150。

综上所述，通过在十字光源模块设置反射单元，实现测试光束的光路调节，实现压缩光路或者调节光路的作用，保证十字光源模块结构简单，体积小巧，易于实现整个线光谱共焦传感器的小型化设计。

在上述实施例的基础上，图6为本发明实施例提供的再一种线光谱共焦传感器的结构示意图，如图6所示，十字光源模块100还包括第一准直透镜180，第一准直透镜180位于光源110与第一偏振分光镜120之间的光路中，用于调制探测光束形成准直平行探测光束。

继续参考图6，检测模块300还包括第二准直透镜340，第二准直透镜340位于第一十字光阑310与光栅单元320之间的光路中，用于调制十字成像光束形成准直平行成像光束。

具体而言，光源110发出探测光束并入射至第一准直透镜180，经第一准直透镜180调制，探测光束形成准直平行探测光束，进而入射至第一偏振分光镜120，进而提高了后续光路中，探测光束的传播精度。

具体而言，第一十字光阑310处出射十字成像光束并入射至第二准直透镜340，经第二准直透镜340调制，十字成像光束形成准直平行成像光束，进而入射至光栅单元320，进而提高了后续光路中，探测光束的传播精度，以及扫描测试结果的精度。

综上所述，本发明实施例的技术方案，通过增设设置于十字光源模块以及检测模块的准直透镜，进而提高了后续光路中，探测光束的传播精度，以及扫描测试结果的精度。

在上述实施例的基础上，本发明实施例提供的线光谱共焦传感器还可以包括运动台，运动台用于带动十字光源模块100和/或探测模块200运动。

其中，运动台可以为二维运动台或三维运动台，用于线光谱共焦传感器的光学器件位置的调整，以及扫描方向的调整。

具体而言，运动台带动十字光源模块100和/或探测模块200运动，进而通过适应待探测物400的具体结构，实现扫描效率的最大化，同时节省了扫描测试的时间。

可选的，图7为本发明实施例提供的一种十字探测光束扫描方向的示意图，如图7中的a附图所示，十字光源模块100的运动轨迹与第一偏振探测光束的轮廓延伸方向之间的夹角为α1，与第二偏振探测光束的轮廓延伸方向之间的夹角为α2，其中α1＝α2；和/或，如图7中的b附图所示，探测模块200的运动轨迹与第一偏振探测光束的轮廓延伸方向之间的夹角为β1，与第二偏振探测光束的轮廓延伸方向之间的夹角为β2，其中β1＝β2。

其中，α1＝α2的具体数值根据第一偏振探测光束与第二偏振探测光束的夹角适应调整，在此不做限定，例如α1＝α2＝45°。

具体而言，十字光源模块100的运动轨迹，和/或，探测模块200的运动轨迹，与第一偏振探测光束与第二偏振探测光束存在相同的夹角，如此运动轨迹保证可以在第一偏振探测光束与第二偏振探测光上存在相同的分量，保证第一偏振探测光束与第二偏振探测光束的效果相同，保证探测结果灵敏度高。同时可以获得比原一维线光源传感器多一倍的有效数据，利用后续对冗余数据的处理，可以增加线光谱共焦传感器的测量性能。

需要说明的是，图7仅示出了本发明实施例的技术方案可以实施的情形之一，根据需要扫描的待测物的具体结构，也可以适应调整十字光源模块100的运动轨迹与第一偏振探测光束的轮廓延伸方向之间的夹角α1，与第二偏振探测光束的轮廓延伸方向之间的夹角α2的数值，以及探测模块200的运动轨迹与第一偏振探测光束的轮廓延伸方向之间的夹角β1，与第二偏振探测光束的轮廓延伸方向之间的夹角β2的数值，例如α1≠α2，β1≠β2，进而实现多种待测物不同扫描区域以及不同扫描形状的扫描，本发明实施例对此不进行限定。

综上所述，本发明实施例的技术方案通过增设运动台，进而实现提高扫描测试效率，以及提高传感器性能的技术效果。

可选的，第一聚焦透镜130包括一维聚焦透镜；第二聚焦透镜140包括一维聚焦透镜。

具体而言，第一聚焦透镜130包括一维聚焦透镜；第二聚焦透镜140包括一维聚焦透镜，进而实现探测光束的一维聚焦形成线光源。如此保证第一聚焦透镜130和第二聚焦透镜140可以对单一偏振方向以及轮廓延伸方向上的光线进行良好聚焦，保证聚焦效果良好。

可选的，探测光束的最大出射波长为L1，最小出射波长为L2；其中，0<L1-L2≤300nm。

具体而言，探测光束为宽光谱光源，波长范围在0<L1-L2≤300nm，进而可以保证传感器的数据处理结果精度以及可信度更高。

应该理解，可以使用上面所示的各种形式的流程，重新排序、增加或删除步骤。例如，本发明中记载的各步骤可以并行地执行也可以顺序地执行也可以不同的次序执行，只要能够实现本发明的技术方案所期望的结果，本文在此不进行限制。

上述具体实施方式，并不构成对本发明保护范围的限制。本领域技术人员应该明白的是，根据设计要求和其他因素，可以进行各种修改、组合、子组合和替代。任何在本发明的精神和原则之内所作的修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明保护范围之内。

Claims (10)

1.一种线光谱共焦传感器，其特征在于，包括十字光源模块、探测模块和检测模块；

所述十字光源模块用于出射十字探测光束至所述探测模块，所述十字探测光束包括第一偏振探测光束和第二偏振探测光束，所述第一偏振探测光束和所述第二偏振探测光束的偏振方向以及轮廓延伸方向均相交；

所述探测模块包括色散单元，所述第一偏振探测光束和第二偏振探测光束经所述色散单元色散后入射至待探测物并经所述待探测物反射形成成像光束，所述成像光束包含所述待探测物不同位置处信息；

所述检测模块包括第一十字光阑、光栅单元和成像检测单元；所述成像光束经所述第一十字光阑滤波后形成十字成像光束，所述十字成像光束包括第一偏振成像光束和第二偏振成像光束，所述第一偏振成像光束和所述第二偏振成像光束的偏振方向相交；所述第一偏振成像光束和所述第二偏振成像光束经所述光栅单元色散后分别在所述成像检测单元成像。

2.根据权利要求1所述的线光谱共焦传感器，其特征在于，所述十字光源模块包括光源、第一偏振分光镜、第一聚焦透镜、第二聚焦透镜和第二偏振分光镜；

所述光源用于出射探测光束；

所述第一偏振分光镜位于所述探测光束的传播路径上，用于调制所述探测光束形成第一偏振探测光束和第二偏振探测光束，所述第一偏振探测光束和所述第二偏振探测光束的偏振方向以及轮廓延伸方向均相交；

所述第一聚焦透镜位于所述第一偏振探测光束的传播路径上，用于聚焦所述第一偏振探测光束形成第一偏振聚焦光束；

所述第二聚焦透镜位于所述第二偏振探测光束的传播路径上，用于聚焦所述第二偏振探测光束形成第二偏振聚焦光束；

所述第二偏振分光镜位于所述第一偏振聚焦光束和第二偏振聚焦光束的传播路径上，用于透射所述第一偏振聚焦光束至所述色散单元，并反射所述第二偏振聚焦光束至所述色散单元；

所述成像检测单元包括成像透镜、第三偏振分光镜、第一成像元件和第二成像元件；

所述成像透镜位于所述第一偏振成像光束和第二偏振成像光束的传播路径上，用于对所述第一偏振成像光束和第二偏振成像光束进行聚焦；

所述第三偏振分光镜用于透射所述第一偏振成像光束至所述第一成像元件，并反射所述第二偏振成像光束至所述第二成像元件；

所述第一成像元件用于根据聚焦后的所述第一偏振成像光束进行成像，所述第二成像元件用于根据聚焦后的所述第二偏振成像光束进行成像。

3.根据权利要求2所述的线光谱共焦传感器，其特征在于，所述十字光源模块还包括第二十字光阑；

所述第二十字光阑位于所述第二偏振分光镜与所述色散单元之间的光路中，用于对所述第一偏振探测光束和第二偏振探测光束进行滤波。

4.根据权利要求3所述的线光谱共焦传感器，其特征在于，所述探测模块还包括分束镜；

所述分束镜位于所述第一十字光阑与所述色散单元之间的光路中，以及所述第二十字光阑与所述色散单元之间的光路中；

所述第一十字光阑和所述第二十字光阑关于所述分束镜共焦设置。

5.根据权利要求2所述的线光谱共焦传感器，其特征在于，所述十字光源模块还包括反射单元，所述反射单元包括第一反射镜和第二反射镜；

所述反射单元位于所述第一偏振分光镜与所述第二聚焦透镜之间的光路中；

所述第一反射镜用于反射所述第二偏振探测光束至所述第二反射镜，所述第二反射镜用于所述第二偏振探测光束至所述第二聚焦透镜。

6.根据权利要求2所述的线光谱共焦传感器，其特征在于，所述十字光源模块还包括第一准直透镜，所述第一准直透镜位于所述光源与所述第一偏振分光镜之间的光路中，用于调制所述探测光束形成准直平行探测光束；

所述检测模块还包括第二准直透镜，所述第二准直透镜位于所述第一十字光阑与所述光栅单元之间的光路中，用于调制所述十字成像光束形成准直平行成像光束。

7.根据权利要求1所述的线光谱共焦传感器，其特征在于，所述线光谱共焦传感器还包括运动台；

所述运动台用于带动所述十字光源模块和/或所述探测模块运动。

8.根据权利要求7所述的线光谱共焦传感器，其特征在于，所述十字光源模块的运动轨迹与所述第一偏振探测光束的轮廓延伸方向之间的夹角为α1，与所述第二偏振探测光束的轮廓延伸方向之间的夹角为α2，其中α1＝α2；

和/或，所述探测模块的运动轨迹与所述第一偏振探测光束的轮廓延伸方向之间的夹角为β1，与所述第二偏振探测光束的轮廓延伸方向之间的夹角为β2，其中β1＝β2。

9.根据权利要求2所述的线光谱共焦传感器，其特征在于，所述第一聚焦透镜包括一维聚焦透镜；

第二聚焦透镜包括一维聚焦透镜。

10.根据权利要求1所述的线光谱共焦传感器，其特征在于，所述探测光束的最大出射波长为L1，最小出射波长为L2；

其中，0<L1-L2≤300nm。