CN216898783U - 一种线扫描光谱共焦显微测量仪 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种线扫描光谱共焦显微测量仪，包括线状光源聚焦模块、面阵光谱获取模块以及依次由下而上呈线性排列的色散物镜、分光镜、光谱仪前置物镜、光谱仪准直镜；所述线状光源聚焦模块用于平面内聚焦形成线状光源，所述面阵光谱获取模块用于获取所述光谱仪准直镜入射的光，形成面阵光谱；所述线状光源聚焦模块、色散物镜以及谱仪前置物镜依次设于所述分光镜的入射光路、反射光路以及透射光路上；所述光谱仪准直镜与光谱仪前置物镜之间设有第一狭缝，所述第一狭缝用于光强滤波；本实用单次测量可同时得到线上几千个测量点的深度信息，通过一维扫描即可获得被测物表面的三维形貌。

Description

一种线扫描光谱共焦显微测量仪

技术领域

本实用新型涉及非接触式测量的光学仪器技术领域，具体涉及一种线扫描光谱共焦显微测量仪。

背景技术

传统光谱共焦显微测量仪每次只能测量一个点，需要二维高精度平台的移动测量样品表面全貌，二维高精度移动平台价格昂贵且移动速度慢。

基于点式的光谱共焦测量系统，单次测量仅得到单个测量点的深度信息。为获取被测物表面的三维形貌特征，需要进行二维扫描，这不仅对机械件移动的稳定性提出高要求，还降低了扫描效率。

本课题提出一种线扫描光谱共焦测量系统，单次测量可同时得到线上几千个测量点的深度信息，通过一维扫描即可获得被测物表面的三维形貌。这不仅大幅度减少机械件的移动，还提高了扫描效率，在三维表面形貌的测量中具有广泛适应性。

实用新型内容

本实用新型的实用新型目的是提供一种线扫描光谱共焦显微测量仪。

为达到上述实用新型目的，本实用新型采用的技术方案是：一种线扫描光谱共焦显微测量仪，包括线状光源聚焦模块、面阵光谱获取模块以及依次由下而上呈线性排列的色散物镜、分光镜、光谱仪前置物镜、光谱仪准直镜；所述线状光源聚焦模块用于平面内聚焦形成线状光源，所述面阵光谱获取模块用于获取所述光谱仪准直镜入射的光，形成面阵光谱；所述线状光源聚焦模块、色散物镜以及谱仪前置物镜依次设于所述分光镜的入射光路、反射光路以及透射光路上；所述光谱仪准直镜与光谱仪前置物镜之间设有第一狭缝，所述第一狭缝用于光强滤波。

具体的，未聚焦在被测物表面的光处于离焦状态，被第一狭缝阻挡过滤；聚焦到被测物的光经过反射，才能进入第一狭缝，并采集到最大光强。

优选地，所述面阵光谱获取模块包括依次设置的分光元件、光谱仪聚焦镜以及相机；所述光谱仪准直镜准直的光入射至分光元件，并由光谱仪聚焦镜聚焦于相机上。

优选地，所述分光元件为光栅或者棱镜。

优选地，所述线状光源聚焦模块包括沿入射光路方向依次设置的带有光纤的宽带光源、光源准直镜以及柱透镜。

优选地，所述线状光源聚焦模块包括沿入射光路方向依次设置的面阵宽带光源、第二狭缝以及光源准直镜。

优选地，被测物置于所述色散物镜下方，以便更好的反射探测光。

优选地，所述色散物镜为远心色散物镜；其中，远心色散物镜可以将不同颜色波长聚焦到不同位置形成景深方向色散，并且主光线均平行于光轴形成远心光路；所述远心色散物镜具备大景深、接收镜面反射角大、检测第一狭缝类样品的优势

由于上述技术方案运用，本实用新型与现有技术相比具有下列优点：

1、本实用新型公开了一种线扫描光谱共焦显微测量仪，单次测量可同时得到线上几千个测量点的深度信息，通过一维扫描即可获得被测物表面的三维形貌；

2、本实用新型公开了一种线扫描光谱共焦显微测量仪，可以高速、简洁、高精度实现线扫描方案通过一维扫描，来获得被测物表面的三维形貌；

3、本实用新型公开了一种线扫描光谱共焦显微测量仪，可以大幅度减少机械件的移动，提高了扫描效率，在三维表面形貌的测量中具有广泛适应性；

4、本实用新型公开了一种线扫描光谱共焦显微测量仪，光谱仪准直镜与光谱仪前置物镜之间设有第一狭缝，未聚焦在被测物表面的光处于离焦状态，可以被第一狭缝阻挡过滤；

5、本实用新型的结构简单，成本较低，适于推广应用。

附图说明

图1为本实用新型实施例1的结构示意图；

图2为本实用新型实施例1线色散光谱探测光的示意图；

图3为本实用新型实施例1第一狭缝的示意图；

图4为本实用新型实施例2的结构示意图；

图5为本实用新型实施例2第二狭缝的示意图。

其中：1、色散物镜；2、分光镜；3、面阵宽带光源；4、光谱仪前置物镜；5、光谱仪准直镜；6、第一狭缝；7、第二狭缝；8、光纤；9、宽带光源；10、光源准直镜；11、柱透镜；12、分光元件；13、光谱仪聚焦镜；14、相机。

具体实施方式

为了能够更加清楚地理解本实用新型的上述目的、特征和优点，下面结合附图和具体实施方式对本发明进行进一步的详细描述，这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本发明的基本结构，因此其仅显示与本发明有关的构成，需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是本发明还可以采用其他不同于在此描述的其他方式来实施，因此，本发明的保护范围并不受下面公开的具体实施例的限制。

实施例1

请参照图1，一种线扫描光谱共焦显微测量仪，包括线状光源聚焦模块、面阵光谱获取模块以及依次由下而上呈线性排列的色散物镜1、分光镜2、色散物镜1、光谱仪前置物镜4、光谱仪准直镜5；

所述线状光源聚焦模块用于平面内聚焦形成线状光源，所述线状光源聚焦模块包括沿入射光路方向依次设置的带有光纤8的宽带光源9、光源准直镜10以及柱透镜11；

所述面阵光谱获取模块用于获取所述光谱仪准直镜5入射的光，形成面阵光谱；所述面阵光谱获取模块包括依次设置的分光元件12、光谱仪聚焦镜13以及相机14；所述光谱仪准直镜5准直的光入射至光栅，并由光谱仪聚焦镜13聚焦于相机14上。

其中，第一狭缝6、光谱仪准直镜5以及面阵光谱获取模块组成常规意义上的光谱仪。

在本实用新型一种线扫描光谱共焦显微测量仪的使用步骤如下，

步骤1、带有光纤8的宽带光源9经过光源准直镜10进行准直后，经过柱透镜11在oxy平面内聚焦形成线状光源；

步骤2、线状光源经过分光镜2反射，沿着反射光路穿过色散物镜1得到探测光，探测光于被测物处进行反射；

其中，所述色散物镜1为远心色散物镜，可以将不同颜色波长聚焦到不同位置并形成景深方向色散，其中主光线均平行于光轴形成远心光路；

远心色散物镜具备大景深、接收镜面反射角大、检测第一狭缝6类样品的优势；请参照图2，为远心色散物镜产生的线色散光谱探测光，视野x方向为一条线，景深z方向为色散光谱。

步骤3、探测光经由被测物表面反射后，沿着透射光路依次经过色散物镜1、分光镜2以及光谱仪前置物镜4；

步骤4、光谱仪前置物镜4将反射后的探测光，聚焦到第一狭缝6，第一狭缝6进行光强滤波；

其中，请参照3，为第一狭缝6在xoy平面内的示意图；

步骤5、经过第一狭缝6滤波后的光由光谱仪准直镜5入射到分光元件12，分光元件12的分光由光谱仪聚焦镜13聚焦到相机14，获取面阵光谱；

其中，所述分光元件12为光栅；此外只有聚焦到被测物的光经过反射，才能进入第一狭缝6，并采集到最大光强；未聚焦在被测物表面的光处于离焦状态，被第一狭缝6阻挡过滤。

步骤6、通过光强寻峰算法获取被测物表面轮廓信息。

实施例2

请参照图4，一种线扫描光谱共焦显微测量仪，包括线状光源聚焦模块、面阵光谱获取模块以及依次由下而上呈线性排列的色散物镜1、分光镜2、色散物镜1、光谱仪前置物镜4、光谱仪准直镜5；

所述线状光源聚焦模块用于平面内聚焦形成线状光源，所述线状光源聚焦模块包括沿入射光路方向依次设置的面阵宽带光源3、第二狭缝7以及光源准直镜10。

面阵宽带光源3于第二狭缝7滤波形成线光源，再经由准直镜准直，于平面内聚焦形成线状光源。

所述面阵光谱获取模块用于获取所述光谱仪准直镜5入射的光，形成面阵光谱；所述面阵光谱获取模块包括依次设置的分光元件12、光谱仪聚焦镜13以及相机14；所述光谱仪准直镜5准直的光入射至分光元件12，并由光谱仪聚焦镜13聚焦于相机14上。

其中，第一狭缝6、光谱仪准直镜5以及面阵光谱获取模块组成常规意义上的光谱仪。

在本实用新型一种线扫描光谱共焦显微测量仪的使用步骤如下，

步骤1、面阵宽带光源3于第二狭缝7滤波形成线光源，再经由准直镜准直，于oxy平面内聚焦形成线状光源；

请参照图5，为第二狭缝7在xoz平面内示意图；

步骤2、线状光源经过分光镜2反射，沿着反射光路穿过色散物镜1得到探测光，探测光于被测物处进行反射；

其中，所述色散物镜1为远心色散物镜，可以将不同颜色波长聚焦到不同位置并形成景深方向色散，其中主光线均平行于光轴形成远心光路；

远心色散物镜具备大景深、接收镜面反射角大、检测第一狭缝6类样品的优势。

步骤3、探测光经由被测物表面反射后，沿着透射光路依次经过色散物镜1、分光镜2以及光谱仪前置物镜4；

步骤4、光谱仪前置物镜4将反射后的探测光，聚焦到第一狭缝6，第一狭缝6进行光强滤波；

其中，请参照图，为第一狭缝6在xoy平面内的示意图；

步骤5、经过第一狭缝6滤波后的光由光谱仪准直镜5入射到分光元件12，分光元件12的分光由光谱仪聚焦镜13聚焦到相机14，获取面阵光谱；

其中，所述分光元件12为棱镜；此外只有聚焦到被测物的光经过反射，才能进入第一狭缝6，并采集到最大光强；未聚焦在被测物表面的光处于离焦状态，被第一狭缝6阻挡过滤。

步骤6、通过光强寻峰算法获取被测物表面轮廓信息。

在本申请的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本实用新型。对上述实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本实用新型的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本实用新型将不会被限制于本文所示的上述实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (7)

1.一种线扫描光谱共焦显微测量仪，其特征在于，

包括线状光源聚焦模块、面阵光谱获取模块以及依次由下而上呈线性排列的色散物镜(1)、分光镜(2)、光谱仪前置物镜(4)、光谱仪准直镜(5)；

所述线状光源聚焦模块用于平面内聚焦形成线状光源，所述面阵光谱获取模块用于获取所述光谱仪准直镜(5)入射的光，形成面阵光谱；

所述线状光源聚焦模块、色散物镜(1)以及谱仪前置物镜依次设于所述分光镜(2)的入射光路、反射光路以及透射光路上；

所述光谱仪准直镜(5)与光谱仪前置物镜(4)之间设有第一狭缝(6)，所述第一狭缝(6)用于光强滤波。

2.如权利要求1所述的一种线扫描光谱共焦显微测量仪，其特征在于，所述面阵光谱获取模块包括依次设置的分光元件(12)、光谱仪聚焦镜(13)以及相机(14)；所述光谱仪准直镜(5)准直的光入射至分光元件(12)，并由光谱仪聚焦镜(13)聚焦于相机(14)上。

3.如权利要求2所述的一种线扫描光谱共焦显微测量仪，其特征在于，所述分光元件(12)为光栅或者棱镜。

4.如权利要求1所述的一种线扫描光谱共焦显微测量仪，其特征在于，所述线状光源聚焦模块包括沿入射光路方向依次设置的带有光纤(8)的宽带光源(9)、光源准直镜(10)以及柱透镜(11)。

5.如权利要求1所述的一种线扫描光谱共焦显微测量仪，其特征在于，所述线状光源聚焦模块包括沿入射光路方向依次设置的面阵宽带光源(3)、第二狭缝(7)以及光源准直镜(10)。

6.如权利要求1所述的一种线扫描光谱共焦显微测量仪，其特征在于，被测物置于所述色散物镜(1)下方。

7.如权利要求1所述的一种线扫描光谱共焦显微测量仪，其特征在于，所述色散物镜(1)为远心色散物镜。

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