共焦位移傳感器是一種共焦位移傳感器,其包括:頭單元，其包括共焦光學(xué)系統(tǒng)；約束裝置，其包括投光用光源，所述投光用光源被構(gòu)造為產(chǎn)生具有多個波長的光；以及光纖線纜，其包括用于將從所述投光用光源出射的光傳送到所述頭單元的光纖。所述頭單元包括光學(xué)構(gòu)件，所述光學(xué)構(gòu)件被構(gòu)造為在經(jīng)由所述光纖的端面出射的檢測光中引起軸向色像差并且使所述檢測光朝向測量對象會聚。所述約束裝置包括：分光器，其被構(gòu)造為在經(jīng)由所述光學(xué)構(gòu)件照射于所述測量對象的所述檢測光中使通過在聚焦于所述測量對象的同時被反射而穿過所述光纖的端面的檢測光光譜分散，并且產(chǎn)生受光信號；以及測量約束部，其被構(gòu)造為基于所述受光信號計算所述測量對象的位移。所述頭單元包括顯示部。所述測量約束部基于以所述約束裝置的至少一個操作狀態(tài)、表征各波長的受光強度的受光波形和所述位移的測量值為基礎(chǔ)的演算結(jié)果約束所述顯示部的顯示。光譜共焦位移傳感器具有非接觸式測量的優(yōu)勢，可以在微觀尺度下進行精確的位移測量；怎樣選擇光譜共焦使用方法
靶丸內(nèi)表面輪廓是激光核聚變靶丸關(guān)鍵參數(shù)之一，需要進行精密檢測。本文基于白光共焦光譜和精密氣浮軸系，分析了靶丸內(nèi)表面輪廓測量的基本原理，并建立了相應(yīng)的白光共焦光譜測量方法。同時，作者還搭建了靶丸內(nèi)表面輪廓測量實驗裝置，并利用靶丸光學(xué)圖像的輔助調(diào)心方法，實現(xiàn)了靶丸內(nèi)表面低階輪廓的精密測量，獲得了準確的靶丸內(nèi)表面輪廓曲線。作者在實驗中驗證了測量結(jié)果的可靠性，并進行了不確定度分析，結(jié)果表明，白光共焦光譜能夠?qū)崿F(xiàn)靶丸內(nèi)表面低階輪廓的精密測量。高精度光譜共焦主要功能與優(yōu)勢光譜共焦位移傳感器可以實現(xiàn)亞微米級別的位移和形變測量，具有高精度和高分辨率的特點。
這篇文章介紹了一種具有1毫米縱向色差的超色差攝像鏡頭，它具有0.4436的圖像室內(nèi)空間NA和0.991的線性相關(guān)系數(shù)R2，其構(gòu)造達到了原始設(shè)計要求并顯示出了良好的光學(xué)性能。實現(xiàn)線性散射需要考慮一些關(guān)鍵條件，并可以采用不同的優(yōu)化方法來改進設(shè)計。首先，線性散射的實現(xiàn)需要確保攝像鏡頭的各種光譜成分具有相同的焦點位置，以減少色差。為了實現(xiàn)這個要求，需要采用精確的光學(xué)元件制造和裝配，確保不同波長的光線匯聚到同一焦點。同時，特殊的透鏡設(shè)計和涂層技術(shù)也可以減小縱向色差。在優(yōu)化設(shè)計方面，可以采用非球面透鏡或使用折射率不同的材料組合來提高圖像質(zhì)量。此外，改進透鏡的曲率半徑、增加光圈葉片數(shù)量和設(shè)計更復(fù)雜的光學(xué)系統(tǒng)也可以進一步提高性能?？偟膩碚f，這項研究強調(diào)了高線性縱向色差和高圖像室內(nèi)空間NA在超色差攝像鏡頭設(shè)計中的重要性。這種設(shè)計方案展示了光學(xué)工程的進步，表明光譜共焦位移傳感器的商品化生產(chǎn)將朝著高線性縱向色差和高圖像室內(nèi)空間NA的方向發(fā)展，從而提供更加精確和高性能的成像設(shè)備，滿足不同領(lǐng)域的需求。
根據(jù)對光譜共焦位移傳感器原理的理解和分析，可以得出理想的鏡頭應(yīng)具備以下性能：首先，產(chǎn)生較大的軸向色差，通常需要對鏡頭進行消色差措施，而該傳感器需要利用色差進行測量，需要將其擴大化；其次，產(chǎn)生軸向色差后，焦點在軸上會因單色光的球差問題而導(dǎo)致光譜曲線響應(yīng)的FWHM（半峰全寬）變大，影響分辨率；同時，為確保單色光在軸上匯聚到單一點，需要控制其球差；為保證傳感器的線性度并平衡其各聚焦位置的靈敏度，焦點位置應(yīng)盡量與波長成線性關(guān)系。光譜共焦技術(shù)可以實現(xiàn)對樣品內(nèi)部結(jié)構(gòu)的觀察和分析；
隨著機械加工水平的進步，各種的微小的復(fù)雜工件都需要進行精密尺寸測量與輪廓測量，例如：小工件內(nèi)壁溝槽尺寸、小圓倒角等的測量，對于某些精密光學(xué)元件可以進行非接觸的輪廓形貌測量，避免在接觸測量時劃傷光學(xué)表面，解決了傳統(tǒng)傳感器很難解決的測量難題。一些精密光學(xué)元件也需要進行非接觸的輪廓形貌測量，以避免接觸測量時劃傷光學(xué)表面。這些用傳統(tǒng)傳感器難以解決的測量難題，均可用光譜共焦傳感器搭建測量系統(tǒng)以解決。通過自行塔建的二維納米測量定位裝置，選用光譜其焦傳感器作為測頭，實現(xiàn)測量超精密零件的二維尺寸，滾針對渦輪盤輪廓度檢測的問題，利用光譜共焦式位移傳感器使得渦輪盤輪廓度在線檢測系統(tǒng)的設(shè)計能夠得以實現(xiàn)。與此同時，在進行幾何量的整體測量過程中，還需要采取多種不同的方式對其結(jié)構(gòu)體系進行優(yōu)化。從而讓幾何尺寸的測量更為準確。光譜共焦技術(shù)在材料科學(xué)領(lǐng)域可以用于材料的性能測試和分析；高性能光譜共焦測厚度
該技術(shù)可以采集樣品不同深度處的光譜信息進行測量；怎樣選擇光譜共焦使用方法
高像素傳感器設(shè)計方案取決于的光對焦水平，要求嚴格圖象室內(nèi)空間NA的眼鏡片。另一方面，光譜共焦位移傳感器的屏幕分辨率通常采用光譜抗壓強度的全半寬來精確測量。高NA能夠降低半寬，提高分辨率。因而，在設(shè)計超色差攝像鏡頭時，NA應(yīng)盡可能高的。高圖象室內(nèi)空間NA能提高傳感器系統(tǒng)的燈源使用率，使待測表層輪廊以比較大視角或一定方向歪斜?？墒牵琋A的提高也會導(dǎo)致球差擴大，并產(chǎn)生電子光學(xué)設(shè)計優(yōu)化難度。傳感器檢測范圍主要是由超色差鏡片的縱向色差確定。因為光譜儀在各個波長的像素一致，假如縱向色差與波長之間存在離散系統(tǒng)，這類離散系統(tǒng)也會導(dǎo)致感應(yīng)器在各個波長的像素或敏感度存在較大差別，危害傳感器特性?？v向色差與波長的線性相關(guān)選用線形相關(guān)系數(shù)來精確測量，必須接近1。一般有兩種方法能夠形成充足強的色差：運用玻璃的當(dāng)然散射;應(yīng)用衍射光學(xué)元器件。除開生產(chǎn)制造難度高、成本相對高外，當(dāng)能見光根據(jù)時，透射耗損也非常高。怎樣選擇光譜共焦使用方法