CN217424314U - 一种振镜扫描光谱共焦测量仪 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一一种振镜扫描光谱共焦测量仪，包括，光谱仪、光源发散模块以及XY扫描模块；所述光源发散模块用于将光源发散并准直成平行光；所述XY扫描模块包括由上而下依次分布的扫描振镜与第一镜头；所述扫描振镜将入射的平行光扫描聚焦到样品表面，形成扫描光；所述第一镜头将扫描光于Z方向分光聚焦，分光聚焦后的扫描光于样品表面处反射并原光路返回；所述扫描振镜接收返回的光线，并将光线于XY平面内扫描，得到样品XY方向的信息；所述光谱仪接收返回的光线，得到样品Z方向的信息；本实用新型，采用扫描振镜扫描实现样品于XY方向的信息收集；光谱仪接收返回的光线，得到样品Z方向的信息；扫描振镜与光谱仪配合，获取样品三维轮廓信息。

Description

一种振镜扫描光谱共焦测量仪

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，具体涉及一种振镜扫描光谱共焦测量仪。

背景技术

光谱共焦三维表面形貌测量技术是以共焦显微技术为基础，引入了彩色编码的光学方法，从而增加了测量景深，解决了传统共焦显微术聚焦深度小的问题，使其能够应用在三维表面形貌测量方面，同时保留了经典共焦显微术的分辨率高的优点。但是现有的光谱共焦测量仪必须依靠高精度XY位移平台进行扫描才能获取样品的全视野信息且位移平台售价昂贵。

本实用新型提出一种振镜扫描光谱共焦测量仪，该方案不需要XY位移平台，采用扫描振镜进行扫描实现样品于XY方向的信息收集，本实用新型具备精度高、成本低、扫描速度快、体积小等优势。

实用新型内容

本实用新型的实用新型目的是提供一种振镜扫描光谱共焦测量仪。

为达到上述实用新型目的，本实用新型采用的技术方案是：一种振镜扫描光谱共焦测量仪，包括，光谱仪、光源发散模块以及XY扫描模块；所述光源发散模块用于将光源发散并准直成平行光；所述XY扫描模块包括由上而下依次分布的扫描振镜与第一镜头；

所述扫描振镜将入射的平行光扫描聚焦到样品表面，形成扫描光；所述第一镜头将扫描光于Z方向分光聚焦，分光聚焦后的扫描光于样品表面处反射并原光路返回；

所述扫描振镜接收返回的光线，并将光线于XY平面内扫描，得到样品XY方向的信息；所述光谱仪接收返回的光线，得到样品Z方向的信息。

其中，XY方向为测量仪探测视野范围，Z方向为测量仪探测深度范围，XY方向与Z方向结合构成三维立方图。

其中，扫描振镜代替xy方向的移动装置，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。

优选地，所述光源发散模块包括沿光源入射光路依次设置的光源、光纤耦合器以及第二镜头。

优选地，所述光源耦合进所述光纤耦合器，形成光纤发散光；光纤发散光被所述第二镜头被准直成所述平行光。

其中，平行光水平射入所述XY扫描模块。

优选地，所述光谱仪包括第三镜头、光栅、第四镜头以及相机；返回的光线，原光路返回进入所述光纤耦合器，被第三镜头准直后入射到光栅，经由光栅分光后入射到第四镜头，第四镜头将不同波长的光线聚焦到相机。

其中，只有聚焦在样品表面的光才能实现反射，相机采集到反射的光线的最大光强信息，从而计算出样品表面高度信息。

优选地，所述第一镜头为色散物镜。

优选地，所述第一镜头为远心光路的色散物镜，可以将扫描光垂直入射到样品表面，且容易采集样品表面反射、漫反射样品信息。

优选地，样品置于所述第一镜头的下方。

优选地，所述光源为宽带光源，光源光谱范围较大，便于第一镜头根据不同的光谱，聚焦到距离第一镜头不的同距离处。

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振镜扫描光谱共焦测量仪，不需要XY位移平台，采用扫描振镜进行扫描实现样品于XY方向的信息收集，光谱仪接收返回的光线，得到样品Z方向的信息；扫描振镜与光谱仪配合，从而获取三维轮廓信息；

2、本实用新型公开了一种振镜扫描光谱共焦测量仪，具备精度高、成本低、扫描速度快、体积小等优势，能够实现三维表面形貌测量；

3、本实用新型公开了一种振镜扫描光谱共焦测量仪，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为本实用新型的结构示意图。

其中：1、光源；2、光纤耦合器；3、第二镜头；4、扫描振镜；5、第一镜头；6、第三镜头；7、光栅；8、第四镜头；9、相机；10、样品。

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。

请参照图1，本实用新型公开了，一种振镜扫描光谱共焦测量仪，包括，光谱仪、光源1发散模块以及XY扫描模块。

所述光源1发散模块包括沿光源1入射光路依次设置的光源1、光纤耦合器2以及第二镜头3；所述光源1为光谱范围λ1到λn的宽带光源，宽带光源耦合进所述光纤耦合器2，形成光纤发散光；光纤发散光被所述第二镜头3被准直成所述平行光。

所述XY扫描模块包括由上而下依次分布的扫描振镜4与第一镜头5；样品10置于所述第一镜头5的下方。

所述扫描振镜4将入射的平行光扫描聚焦到样品10表面，形成扫描光；所述第一镜头5将扫描光于Z方向分光聚焦，分光聚焦后的扫描光于样品10表面处反射并原光路返回。

其中，第一镜头5为远心光路的色散物镜，可以将扫描光垂直入射到样品10表面，且容易采集样品10表面反射、漫反射样品10信息。

所述色散物镜将光谱λ1、λ2、λ3、…、λn分别聚焦到距离第一镜头5不同距离处，即在Z方向分光聚焦；所述扫描振镜4接收返回的光线，并将光线于XY平面内扫描，得到样品10XY方向的信息。

所述光谱仪包括第三镜头6、光栅7、第四镜头8以及相机9；返回的光线，原光路返回进入所述光纤耦合器2，被第三镜头6准直后入射到光栅7，经由光栅7分光后入射到第四镜头8，第四镜头8将不同波长的光线聚焦到相机9；所述相机9接收返回的光线，得到样品10Z方向的信息。

其中，XY方向为测量仪探测视野范围，Z方向为测量仪探测深度范围。

其中，若λi在样品10表面聚焦，相机9会采集到λi的最大光强信息，而其他光谱能量则被光纤耦合器2滤波，能量较弱；因此通过λi的最大光强信息从而计算出样品10Z方向的信息，即表面高度Z，结合扫描振镜4于XY方向扫描，得到样品10XY方向的信息，可以获取三维轮廓信息。

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 (8)

1.一种振镜扫描光谱共焦测量仪，其特征在于，包括，

光谱仪、光源(1)发散模块以及XY扫描模块；所述光源(1)发散模块用于将光源(1)发散并准直成平行光；所述XY扫描模块包括由上而下依次分布的扫描振镜(4)与第一镜头(5)；

所述扫描振镜(4)将入射的平行光扫描聚焦到样品(10)表面，形成扫描光；所述第一镜头(5)将扫描光于Z方向分光聚焦，分光聚焦后的扫描光于样品(10)表面处反射并原光路返回；

所述扫描振镜(4)接收返回的光线，并将光线于XY平面内扫描，得到样品(10)XY方向的信息；所述光谱仪接收返回的光线，得到样品(10)Z方向的信息。

2.如权利要求1所述的一种振镜扫描光谱共焦测量仪，其特征在于，所述光源(1)发散模块包括沿光源(1)入射光路依次设置的光源(1)、光纤耦合器(2)以及第二镜头(3)。

3.如权利要求2所述的一种振镜扫描光谱共焦测量仪，其特征在于，所述光源(1)耦合进所述光纤耦合器(2)，形成光纤发散光；光纤发散光被所述第二镜头(3)被准直成所述平行光。

4.如权利要求2所述的一种振镜扫描光谱共焦测量仪，其特征在于，所述光谱仪包括第三镜头(6)、光栅(7)、第四镜头(8)以及相机(9)；返回的光线，原光路返回进入所述光纤耦合器(2)，被第三镜头(6)准直后入射到光栅(7)，经由光栅(7)分光后入射到第四镜头(8)，第四镜头(8)将不同波长的光线聚焦到相机(9)。

5.如权利要求1所述的一种振镜扫描光谱共焦测量仪，其特征在于，所述第一镜头(5)为色散物镜。

6.如权利要求1所述的一种振镜扫描光谱共焦测量仪，其特征在于，所述第一镜头(5)为远心光路的色散物镜。

7.如权利要求1所述的一种振镜扫描光谱共焦测量仪，其特征在于，样品(10)置于所述第一镜头(5)的下方。

8.如权利要求2所述的一种振镜扫描光谱共焦测量仪，其特征在于，所述光源(1)为宽带光源。

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