高精度线扫式光谱共焦位移传感器光学系统设计

作     者：杨伟光 张周锋 齐美捷 闫佳悦 程默涵 YANG Wei-guang;ZHANG Zhou-feng;QI Mei-jie;YAN Jia-yue;CHENG Mo-han

作者机构：中国科学院光谱成像技术实验室中国科学院西安光学精密机械研究所陕西西安710119 中国科学院大学北京100049 

基　　金：国家重点研发计划项目(2021YFD2000102-1)资助 

出 版 物：《光谱学与光谱分析》 (Spectroscopy and Spectral Analysis)

年 卷 期：2024年第44卷第10期

页      码：2900-2908页

摘      要：光谱共焦位移传感器是一种新型几何量精密测量传感器,具有高精度,高效以及非接触的技术优势,目前被广泛应用于微观或宏观几何量的精密测量。传统的几何量测量传感器采用接触式机械探针,对物体表面造成损伤,难以满足现代化制造业无损测量的需求。不同于传统的光学系统需要校正轴向色差,光谱共焦位移传感器利用轴向色差建立位移和波长之间的关系。然而目前针对光谱共焦位移传感技术的研究大多集中于点扫式,仅能获取单个点位的几何量信息,在实际应用中需要较大区域的精密测量,故而效率受到极大的限制,并且对后端数据处理要求较高,数据重构较为繁琐。针对该技术弊端,设计出一种线扫式光谱共焦位移传感器系统,达到了亚微米的分辨率。对线扫式光谱共焦位移传感器进行原理分析,开展了大量程色散物镜、高光谱分辨率成像光谱仪的详细设计。通过对色散物镜和成像光谱仪光路结构的优化及像差的平衡,使得全系统各视场RMS半径小于5.5μm,得到了很好的成像质量。结果表明,全系统在扫描线长10 mm,轴向量程范围3 mm,分辨率达到0.8μm。该研究在高效、高精度几何量精密测量领域具有广阔的应用前景。

主 题 词：精密测量 光谱共焦 色散物镜 

学科分类：08[工学] 0803[工学-仪器类] 

核心收录：

馆 藏 号：203143997...