[發明專利]一種光譜黑洞共焦測量面型或厚度的裝置及方法

在審

• 申請號: 202111230914.3
• 申請日: 2021-10-22
• 公開（公告）號: CN113916151A
• 公開（公告）日: 2022-01-11
• 發明（設計）人: 孫保福;宋素霜
• 申請（專利權）人: 珠海橫琴美加澳光電技術有限公司
• 主分類號: G01B11/24
• 分類號: G01B11/24;G01B11/06
• 代理公司: 中山馳鼎專利商標代理事務所(普通合伙) 44706
• 代理人: 凌信景

本發明公開了一種光譜黑洞共焦測量面型或厚度的裝置及方法，通過科學合理地設計由多光譜光源、第一聚焦透鏡組、透光反射件、準直透鏡組、色散聚焦透鏡組、XY位移平臺、第二聚焦透鏡組和光信號處理組件夠成的光學系統，或由多光譜光源、Y型光纖、光信號處理組件、準直透鏡組、色散聚焦透鏡組和XY位移平臺夠成的光學系統，可獲取光學系統中共焦焦點周圍的部分離焦光，進而使得光信號處理組件得到一具有一定寬度波峰以及中間夾有一銳利的波谷的光譜信號，根據得到的光譜信號中的波谷和兩側的波峰值數據進行處理并多次計算，依據計算值與被測面板在單位時間內的位移關系，則可實現高效準確以無接觸地計算被測面板的面型或厚度。

【技術領域】

本發明涉及前沿光學檢測領域，特別涉及一種光譜黑洞共焦測量面型或厚度的裝置及方法。

【背景技術】

隨著產業的發展，技術的進步和工藝水平的提高，許多類似手機透明面板的生產廠家，對于面板表面形狀和厚度的測量需求越來越大，要求精度越來越高。以手機面板的生產為例，其設計越來越薄，對于直屏透明面板則應滿足其平面度要求，部分曲面透明面板則應滿足曲面面型要求，同時還應保證較高的測量效率。而其他有透明面板需求的行業對于精密測量的需求量同樣巨大，其要求也更為復雜。對于這種情形，能實現非接觸、測量快、精度高、成本經濟的光學測量傳感器已成為熱門選擇。

目前，國內使用最廣泛的測量方式還是接觸式測量，這種測量方式測量慢，容易劃傷被測面板或殘留有指紋或異物。對于國內非接觸光學測量傳感器，目前其還存在種類不多、適用面不廣、成本較高和精度不足的問題，且高端無接觸光學測量傳感器主要由國外設計生產，引進購買成本很高。

對于常見的共焦光譜檢測方法，是在光譜上獲取銳利峰值信號進行分析,現有共焦光譜系統中為了提高測量精度要求光點越小越好,由于需要寬光譜光源,通常會盡可能縮小小孔或光纖尺寸，縮小尺寸后，獲得的光點效果會更好，得到的光譜峰值信號更尖銳，測量信號為趨近單一的被測共焦焦點波長，從而獲得精度更高的測量值，但是這樣會使得光耦合到光纖會更困難或者光源通過小孔后使得光能變弱很多，從而導致被測面板表面所反射的光信號更弱，采用該檢測方法若要提高分辨率，其難度會不斷加大，制作設計成本也會提高。并且，在獲得銳利的峰值信號后，也存在峰寬小于分辨采樣區間，此時測量精度還會存在下降的問題。

本發明即針對現有技術的不足而研發提出。

【發明內容】

為解決上述問題，本發明提出光譜黑洞共焦測量設計方案，通過科學合理地設計由多光譜光源、第一聚焦透鏡組、透光反射件、準直透鏡組、色散聚焦透鏡組、XY位移平臺、第二聚焦透鏡組和光信號處理組件夠成的光學系統，或由多光譜光源、Y型光纖、光信號處理組件、準直透鏡組、色散聚焦透鏡組和XY位移平臺夠成的光學系統，可獲取光學系統中共焦焦點周圍的部分離焦光，進而使得光信號處理組件得到一光譜信號，且該光譜信號具有一定寬度波峰以及中間夾有一銳利的波谷，與光信號處理組件連接的計算機則處理得到相應的光譜信號，根據得到的光譜信號中的波谷和兩側的波峰值數據進行處理計算，由于波峰具有一定寬度，可獲得多組數據以進行多次計算，依據計算值與被測面板在單位時間內的位移關系，則可實現高效準確以無接觸地計算被測面板的面型或厚度。

第一種技術方案，本發明一種光譜黑洞共焦測量面型或厚度的裝置，沿光軸依次設有：

多光譜光源1、第一聚焦透鏡組2、透光反射件3、準直透鏡組7、色散聚焦透鏡組8和XY位移平臺10。

所述多光譜光源1、第一聚焦透鏡組2、準直透鏡組7、色散聚焦透鏡組8和XY位移平臺10均位于透光反射件3一側，所述透光反射件3另一側依次設有第二聚焦透鏡組4和光信號處理組件13，所述多光譜光源1、第一聚焦透鏡組2的光軸線與準直透鏡組7、色散聚焦透鏡組8的光軸線關于透光反射件3的法線對稱。

所述多光譜光源1用于提供及發射多光譜光束。

所述第一聚焦透鏡組2用于將多光譜光源1發出的光束聚焦到透光反射件3上。