本申請(qǐng)屬于光學(xué)元件及三維測(cè)量領(lǐng)域，更具體地，涉及一種光闌及光譜共焦測(cè)量裝置。

背景技術(shù)：

1、隨著我國(guó)先進(jìn)制造業(yè)的快速發(fā)展，對(duì)于精密測(cè)量的需求日益增強(qiáng)，其中光譜共焦位移測(cè)量技術(shù)因其精度高、適應(yīng)性強(qiáng)、效率高等優(yōu)點(diǎn)而得到廣泛關(guān)注。光譜共焦技術(shù)基于共聚焦技術(shù)，結(jié)合光學(xué)色散現(xiàn)象，將不同波長(zhǎng)的光聚焦在不同的軸向位置，通過(guò)分析待測(cè)表面反射光的聚焦波長(zhǎng)，進(jìn)而根據(jù)標(biāo)定得到的波長(zhǎng)與待測(cè)物位置之間的映射關(guān)系求解待測(cè)表面位置。這種技術(shù)在半導(dǎo)體芯片、工業(yè)制造、航空航天、醫(yī)療器械等領(lǐng)域都有著廣泛的應(yīng)用。

2、現(xiàn)有的三維測(cè)量系統(tǒng)利用小孔陣列等方式改進(jìn)單點(diǎn)光譜共焦系統(tǒng)，以實(shí)現(xiàn)多點(diǎn)位快速測(cè)量，測(cè)量效率更高，并且能夠提升獲取的圖像品質(zhì)。同時(shí)，通過(guò)改進(jìn)濾波組件和分光成像組件的設(shè)計(jì)，如增加小孔的數(shù)量、優(yōu)化像面坐標(biāo)的設(shè)計(jì)等，也可以提高系統(tǒng)的檢測(cè)速度和成像精度。此外，通過(guò)調(diào)整照明組件參數(shù)和優(yōu)化色散物鏡組件的設(shè)計(jì)，如將兩者同軸設(shè)置，可以避免產(chǎn)生視野盲區(qū)的問(wèn)題；或者改變色散物鏡組件中透鏡的曲率、材料等，也可以提高系統(tǒng)的成像質(zhì)量。

3、盡管現(xiàn)有的三維測(cè)量系統(tǒng)已經(jīng)在一定程度上提高了測(cè)量精度，但仍存在一些問(wèn)題和限制。首先，現(xiàn)有三維測(cè)量系統(tǒng)的橫向分辨率受小孔間距限制，而且容易混雜待測(cè)表面不規(guī)則結(jié)構(gòu)所引入的漫反射光，信噪比差，測(cè)量區(qū)域較小，導(dǎo)致系統(tǒng)的成像精度有限，無(wú)法滿足高精度測(cè)量需求。其次，色散物鏡雖然有線性響應(yīng)優(yōu)勢(shì)，但多級(jí)次的衍射光斑大大降低了光能利用率，導(dǎo)致回光效率低，出現(xiàn)信噪比較低的問(wèn)題；最后，由于系統(tǒng)中的各個(gè)組件相互影響，任何一部分的設(shè)計(jì)變化都可能對(duì)其他部分產(chǎn)生影響，增加了系統(tǒng)的設(shè)計(jì)復(fù)雜性和難度。

4、綜上所述，可知現(xiàn)有三維測(cè)量系統(tǒng)中噪聲多，信噪比低，成像精度有限的問(wèn)題；如何在不影響系統(tǒng)其他部分性能的前提下，簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)復(fù)雜性，降低設(shè)計(jì)難度的前提提升三維測(cè)量系統(tǒng)的信噪比，提高成像精度成為亟待解決的問(wèn)題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，本申請(qǐng)的目的在于提供一種光闌及光譜共焦測(cè)量裝置，旨在解決現(xiàn)有三維測(cè)量系統(tǒng)的信噪比低，成像精度有限的問(wèn)題。

2、為實(shí)現(xiàn)上述目的，第一方面，本申請(qǐng)?zhí)峁┝艘环N光闌，應(yīng)用于光譜共焦測(cè)量裝置，所述光譜共焦測(cè)量裝置中不同波長(zhǎng)的光束被聚焦在不同的高度，所述光闌包括：遮光件和本體件；

3、所述本體件，其內(nèi)部設(shè)有通光通道；

4、所述遮光件，設(shè)置于所述本體件內(nèi)部且與所述通光通道同軸設(shè)置，能夠使通過(guò)所述光闌的光束中的至少部分因所述遮光件的遮擋而無(wú)法通過(guò)所述通光通道。

5、可以理解的是，本申請(qǐng)?zhí)峁┑墓怅@，遮光件和通光通道同軸，能夠使不同波長(zhǎng)光束的至少部分因所述遮光件的遮擋而無(wú)法通過(guò)通光通道，削弱非目標(biāo)波長(zhǎng)射入到目標(biāo)高度的光強(qiáng)，提高光譜共焦測(cè)量裝置接收從目標(biāo)高度反射的目標(biāo)波長(zhǎng)的信噪比?？梢?jiàn)，上述光闌應(yīng)用于光譜共焦測(cè)量裝置，能夠有效抑制待測(cè)物表面不規(guī)則結(jié)構(gòu)引入的漫反射光，提高信噪比，從而提高系統(tǒng)的成像質(zhì)量。

6、在一些實(shí)施例中，所述通光通道為圓形通光通道。

7、在一些實(shí)施例中，所述遮光件為圓形不透光的薄片結(jié)構(gòu)。

8、第二方面，本申請(qǐng)?zhí)峁┝艘环N光譜共焦測(cè)量裝置，包括：至少一個(gè)上述第一方面或第一方面的任一些實(shí)施例所描述的光闌，以及照明組件、分光鏡、色散物鏡組件、成像組件；

9、所述照明組件、分光鏡以及色散物鏡組件同軸依次設(shè)置；

10、所述分光鏡，能夠?qū)⒄彰鹘M件輸出的入射光束透射至色散物鏡組件；

11、所述色散物鏡組件，用于將透射的入射光束中不同波長(zhǎng)的光色散展開(kāi)，使得不同波長(zhǎng)的光聚焦在待測(cè)物的不同高度；并接收由待測(cè)物表面反射的反射光束，將所述反射光束出射給所述分光鏡；

12、所述分光鏡，將接收的反射光束反射至所述成像組件；

13、所述成像組件，設(shè)置在所述分光鏡的反射光路上，對(duì)接收的反射光束成像；

14、所述至少一個(gè)光闌，設(shè)置在所述待測(cè)物與成像組件之間的反射光路中。

15、可以理解的是，在上述光譜共焦測(cè)量裝置中設(shè)置至少一個(gè)光闌，能夠有效減少噪聲，提高信噪比，減少成像展寬，提升成像精度。能夠有效解決傳統(tǒng)光譜共焦測(cè)量裝置信噪比低和成像精度有限的問(wèn)題。

16、在一些實(shí)施例中，該裝置還包括：小孔掩膜陣列板；

17、所述小孔掩膜陣列板上設(shè)置有多行多列若干個(gè)間隔設(shè)置的小孔，分別與所述不同高度一一對(duì)應(yīng)設(shè)置，每個(gè)高度反射的波長(zhǎng)的出射光線分別被聚焦至所述小孔掩膜陣列板對(duì)應(yīng)的小孔處，并從對(duì)應(yīng)的小孔處出射。

18、在一些實(shí)施例中，所述小孔掩膜陣列板設(shè)置于所述分光鏡和色散物鏡組件之間；或所述小孔掩膜陣列板包括兩個(gè)，第一小孔掩膜陣列板設(shè)置于照明組件和分光鏡之間，第二小孔掩膜陣列板設(shè)置于分光鏡和成像組件之間。

19、在一些實(shí)施例中，所述至少一個(gè)光闌被設(shè)置在以下位置中的至少一個(gè)位置處：所述待測(cè)物與色散物鏡組件之間、所述色散物鏡組件與分光鏡之間、或所述分光鏡和成像組件之間。

20、示例地，上述幾個(gè)位置為可選方案，光闌還可以放置于光譜共焦測(cè)量裝置的其他位置。本領(lǐng)域技術(shù)人員可以根據(jù)實(shí)際需要選擇具體位置對(duì)光譜共焦測(cè)量裝置進(jìn)行降噪，以能夠達(dá)到最佳的降噪效果為準(zhǔn)。

21、總體而言，通過(guò)本申請(qǐng)所構(gòu)思的以上技術(shù)方案與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下有益效果：

22、本申請(qǐng)?zhí)峁┝艘环N光闌及光譜共焦測(cè)量裝置，在光譜共焦測(cè)量裝置中加入光闌后，提升了反射光譜信號(hào)的信噪比，能夠有效解決傳統(tǒng)光譜共焦測(cè)量裝置的信噪比低和成像精度有限的問(wèn)題。進(jìn)一步地，本申請(qǐng)通過(guò)在成像系統(tǒng)中使用光闌提高信噪比和成像精度，可以避免因系統(tǒng)中的各個(gè)組件相互影響而增加的設(shè)計(jì)復(fù)雜性和難度。相比于現(xiàn)有技術(shù)，本申請(qǐng)的設(shè)計(jì)更為簡(jiǎn)潔，易于實(shí)現(xiàn)。

技術(shù)特征：

1.一種光闌，應(yīng)用于光譜共焦測(cè)量裝置，所述光譜共焦測(cè)量裝置中不同波長(zhǎng)的光束被聚焦在不同的高度，其特征在于，所述光闌包括：遮光件和本體件；

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光闌，其特征在于，所述通光通道為圓形通光通道。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光闌，其特征在于，所述遮光件為圓形不透光的薄片結(jié)構(gòu)。

4.一種光譜共焦測(cè)量裝置，其特征在于，包括：至少一個(gè)權(quán)利要求1至3任一項(xiàng)所述的光闌，以及照明組件、分光鏡、色散物鏡組件、成像組件；

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的光譜共焦測(cè)量裝置，其特征在于，還包括：小孔掩膜陣列板；

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的光譜共焦測(cè)量裝置，其特征在于，所述小孔掩膜陣列板設(shè)置于所述分光鏡和色散物鏡組件之間；或所述小孔掩膜陣列板包括兩個(gè)，第一小孔掩膜陣列板設(shè)置于照明組件和分光鏡之間，第二小孔掩膜陣列板設(shè)置于分光鏡和成像組件之間。

7.根據(jù)權(quán)利要求4至6任一項(xiàng)所述光譜共焦測(cè)量裝置，其特征在于，所述至少一個(gè)光闌被設(shè)置在以下位置中的至少一個(gè)位置處：所述待測(cè)物與色散物鏡組件之間、所述色散物鏡組件與分光鏡之間、或所述分光鏡和成像組件之間。

技術(shù)總結(jié)
本申請(qǐng)屬于光學(xué)元件及三維測(cè)量領(lǐng)域，具體公開(kāi)了一種光闌及光譜共焦測(cè)量裝置，光闌應(yīng)用于光譜共焦測(cè)量裝置，應(yīng)用于光譜共焦測(cè)量裝置，所述光譜共焦測(cè)量裝置中不同波長(zhǎng)的光束被聚焦在不同的高度，其特征在于，所述光闌包括：遮光件和本體件；所述本體件，其內(nèi)部設(shè)有通光通道；所述遮光件，設(shè)置于所述本體件內(nèi)部且與所述通光通道同軸設(shè)置，能夠使通過(guò)所述光闌的光束中的至少部分因所述遮光件的遮擋而無(wú)法通過(guò)所述通光通道。通過(guò)本申請(qǐng)，提升了光譜共焦測(cè)量裝置提取的待測(cè)物上反射光譜信號(hào)的信噪比，有效解決傳統(tǒng)三維測(cè)量系統(tǒng)信噪比低和成像精度有限的問(wèn)題。

技術(shù)研發(fā)人員：馮曉帆,鄧俊濤,鄧忠光,周家成,余安瀾,鄭增強(qiáng)
受保護(hù)的技術(shù)使用者：武漢精測(cè)電子集團(tuán)股份有限公司
技術(shù)研發(fā)日：20240814
技術(shù)公布日：2025/5/8