[發明專利]一種集成微色散透鏡陣列面板和并行彩色共聚焦測量系統

有效

• 申請號: 202010328182.0
• 申請日: 2020-04-23
• 公開（公告）號: CN111487038B
• 公開（公告）日: 2022-04-08
• 發明（設計）人: 余卿;張雅麗;程方;王寅;張一;尚文鍵;鄒景武;周東方;張昆
• 申請（專利權）人: 華僑大學
• 主分類號: G01M11/02
• 分類號: G01M11/02;G01B11/24
• 代理公司: 北京高沃律師事務所 11569
• 代理人: 劉鳳玲

本發明涉及一種集成微色散透鏡陣列面板和并行彩色共聚焦測量系統。該集成微色散透鏡陣列面板包括：基片和微色散透鏡陣列，所述微色散透鏡陣列布設在所述基片上，所述微色散透鏡陣列用于對復色光源發出的光進行分束和并行色散，所述基片用于固定所述微色散透鏡陣列。本發明能夠實現多點并行測量，提高測量效率和精度。

技術領域

本發明涉及微光學元件技術領域，特別是涉及集成微色散透鏡陣列面板和并行彩色共聚焦測量系統。

背景技術

物體表面三維形貌測量作為獲取物體形態特征的一種重要手段，在自動加工、機器視覺、工業檢測以及產品質量控制等領域均具有重要的意義和廣闊的應用前景。隨著科技和生產力的發展，越來越多的科學研究者投身于這一領域并研究出了許多高科技測量方法應用于物體表面三維形貌測量領域。

在眾多測量方法中，基于彩色共聚焦原理，采用復色光作為光源的彩色共聚焦三維形貌測量系統，與傳統的三維形貌測量系統相比，不僅具有軸向層析的能力，還在檢測速度方面有著一定的優勢。彩色共聚焦作為實現物體表面三維形貌測量的一種新興的重要技術，其核心是色散透鏡的設計，色散透鏡是絕對系統測量范圍的關鍵因素，并且它還在很大程度上影響系統的軸向分辨率。

2012年，金博石等人在《光譜共焦測量系統中的色散透鏡組設計》一文中，設計了一組色散透鏡用于光譜共焦，該色散透鏡組利用了衍射透鏡較強的色散能力和折射透鏡的聚焦能力，該設計利用的光譜范圍為500～700nm，位移測量范圍為2.2mm，線性度較好。該色散透鏡組很好地滿足了光譜共焦系統對色散透鏡組的要求，保證了測量系統的高精度、高分辨率等重要性能。

2017年，崔長彩等人在《彩色共焦系統可調制色散物鏡設計》一文中，針對彩色共焦距測量系統中測量范圍和分辨率的調制問題，采用色散和聚焦分離的思路設計了一款色散物鏡，其色散功能由純球面折射透鏡組成的色散管鏡來實現，聚焦功能則采用商業物鏡實現，且色散管鏡結合不同聚焦能力的物鏡能夠具有高線性度的軸向色散區域。該色散物鏡實現了測量范圍和分辨率的調制。

然而，上述的兩種關于色散透鏡的設計均只能實現單點軸向色散，在遠離光軸的位置色散特性較差，測量效率低。

發明內容

本發明的目的是提供一種集成微色散透鏡陣列面板和并行彩色共聚焦測量系統，能夠實現多點并行測量，提高測量效率和精度。

為實現上述目的，本發明提供了如下方案：

一種集成微色散透鏡陣列面板，包括：基片和微色散透鏡陣列，所述微色散透鏡陣列布設在所述基片上，所述微色散透鏡陣列用于對復色光源發出的光進行分束和并行色散，所述基片用于固定所述微色散透鏡陣列。

可選的，所述微色散透鏡陣列由若干個微色散透鏡單元按陣列的方式排列組成。

可選的，各所述微色散透鏡單元均采用折射型透鏡，所述折射型透鏡包括入射光面和出射光面，所述入射光面與所述基片相貼，所述出射光面面向被測物。

可選的，所述基片采用玻璃基片。

可選的，所述基片表面通過耦接方式與所述微色散透鏡陣列相貼。

一種并行彩色共聚焦測量系統，包括：集成微色散透鏡陣列面板和并行彩色共聚焦測量系統本體，所述集成微色散透鏡陣列面板包括基片和微色散透鏡陣列，所述微色散透鏡陣列布設在所述基片上，所述微色散透鏡陣列用于對復色光源發出的光進行分束和并行色散，所述基片用于固定所述微色散透鏡陣列；

所述并行彩色共聚焦測量系統本體包括從上至下依次排列的復色光源、分光鏡、載物臺以及在所述分光鏡一側依次排列的聚焦透鏡、小孔陣列和彩色相機；

所述集成微色散透鏡陣列面板位于所述分光鏡和所述載物臺之間；所述被測物放置在所述載物臺上；