本發(fā)明屬于光學(xué)測量，涉及一種基于折衍混合原理的光譜共焦位移測頭。

背景技術(shù)：

1、光譜共焦位移測量技術(shù)是一種基于共焦光學(xué)原理的非接觸式位移測量技術(shù)，通過色散物鏡將被測位移量調(diào)制為峰值波長變化信息，利用光譜儀獲取峰值波長結(jié)合與軸向距離的對應(yīng)關(guān)系計算出被測物體的位置信息。光譜共焦位移傳感器的測量分辨率可達(dá)納米級，測量頻率可達(dá)數(shù)萬赫茲，探測斜率范圍大，焦點(diǎn)光斑小，可用于位移、粗糙度、厚度以及三維面形掃描測量。

2、傳統(tǒng)光譜共焦位移測頭利用色散透鏡組對白光色散聚焦從而實現(xiàn)軸向測量，一般使用多種不同阿貝數(shù)材料的折射透鏡組合的方式來控制色散范圍以及減小非線性色散，多個折射透鏡的組合結(jié)構(gòu)增加了光譜共焦位移測頭的體積和重量，同時裝調(diào)復(fù)雜。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、針對現(xiàn)有技術(shù)的改進(jìn)需求，本發(fā)明提出了一種基于折衍混合原理的光譜共焦位移測頭。

2、為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提出的基于折衍混合原理的光譜共焦位移測頭，包括：鏡筒、光纖接口、折衍射混合透鏡、非球面、衍射面、光纖、光闌，鏡筒一端設(shè)有光纖接口，用于安裝光纖，折衍射混合透鏡安裝在鏡筒內(nèi)部，位于與光纖接口相對的另一端，折衍射混合透鏡沿光軸從左往右的第一面為非球面，第二面為衍射面，用于光束聚焦和色散，所述鏡筒的另一端設(shè)有光闌，其中復(fù)色光由光纖引入至鏡筒內(nèi)，經(jīng)過折衍射混合透鏡的非球面以及衍射面后進(jìn)行色散聚焦，其焦點(diǎn)在光軸上隨波長線性分布。

3、進(jìn)一步地，所述折衍射混合透鏡的第一面即非球面鍍有增透膜，用于提高光譜透過率。

4、進(jìn)一步地，所述折衍射混合透鏡的衍射面表面為環(huán)形臺階狀微結(jié)構(gòu)。

5、本發(fā)明提出的技術(shù)方案與傳統(tǒng)的光譜共焦測頭相比，有益效果在于：

6、1．基于折衍混合原理的光譜共焦測頭利用非球面與衍射面共同分擔(dān)光焦度，使該折衍混合透鏡獲得了較大的像方數(shù)值孔徑，有利于提高光譜共焦測頭的光學(xué)分辨率。

7、2．基于折衍混合原理的光譜共焦測頭使用一個透鏡即可實現(xiàn)傳統(tǒng)折射透鏡組的功能，減小了光譜共焦測頭的體積、重量以及裝調(diào)的復(fù)雜程度。

8、3．基于折衍混合原理的光譜共焦測頭具有衍射面，使光束焦點(diǎn)位置僅與波長相關(guān)，提高了光譜共焦測頭的色散線性度。

技術(shù)特征：

1.一種基于折衍混合原理的光譜共焦位移測頭，其特征在于，包括：鏡筒(1)、光纖接口(2)、折衍射混合透鏡(3)、非球面(4)、衍射面(5)、光纖(6)、光闌(7)，鏡筒(1)一端設(shè)有光纖接口(2)，用于安裝光纖(6)，折衍射混合透鏡(3)安裝在鏡筒(1)內(nèi)部，位于與光纖接口(2)相對的另一端，折衍射混合透鏡(3)沿光軸從左往右的第一面為非球面(4)，第二面為衍射面(5)，用于光束聚焦和色散，所述鏡筒(1)的另一端設(shè)有光闌(7)，其中復(fù)色光由光纖(6)引入至鏡筒內(nèi)，經(jīng)過折衍射混合透鏡(3)的非球面(4)以及衍射面(5)后進(jìn)行色散聚焦，其焦點(diǎn)在光軸上隨波長線性分布。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于折衍混合原理的光譜共焦位移測頭，其特征在于，所述折衍射混合透鏡的第一面即非球面鍍有增透膜，用于提高光譜透過率。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于折衍混合原理的光譜共焦位移測頭，其特征在于，所述折衍射混合透鏡的衍射面表面為環(huán)形臺階狀微結(jié)構(gòu)。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一種基于折衍混合原理的光譜共焦位移測頭，屬于光學(xué)測量技術(shù)領(lǐng)域，包括鏡筒、光纖接口、折衍射混合透鏡、光纖、光闌，鏡筒一端設(shè)有光纖接口，折衍射混合透鏡安裝在鏡筒內(nèi)部，位于與光纖接口相對的另一端，折衍射混合透鏡沿光軸從左往右的第一面為非球面，第二面為衍射面，用于光束聚焦和色散；所述鏡筒的另一端設(shè)有光闌，其中復(fù)色光由光纖引入至鏡筒內(nèi)，經(jīng)過折衍射混合透鏡的非球面以及衍射面后進(jìn)行色散聚焦，其焦點(diǎn)在光軸上隨波長線性分布。與傳統(tǒng)折射型光譜共焦測頭相比，本發(fā)明提出的測頭具有色散線性度好、結(jié)構(gòu)簡單、易于裝調(diào)、體積小、重量輕等優(yōu)勢。

技術(shù)研發(fā)人員：李杰,王玉龍,侯溪,陳林,劉鑫,鄭伊迪
受保護(hù)的技術(shù)使用者：中國科學(xué)院光電技術(shù)研究所
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/30