【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及光谱测量，具体涉及一种静态表面轮廓的光谱共焦测量系统。
技术介绍
1、光谱共焦测量技术是一种高精度的非接触式测量方法，其利用光学原理来测量物体表面的高度或轮廓。
2、传统的基于光谱共焦的测量方式为单点测量，在每一次测量过程中，只能获取样品表面上一个特定点的高度信息。为了构建整个样品表面的形貌图，需要依赖外部的机械装置，如长行程二维位移台，来逐步移动被测物体，使得光谱共焦传感器能够逐一测量样品表面的不同点。但这种方式不仅测量时间较长，且大范围的机械运动可能引入较大的误差，进而降低测量精度。因此，快照式光谱共焦测量系统应运而生。快照式光谱共焦测量系统能够同时获取被测物体上多个点的高度信息，该系统可以同时捕捉并解析来自样品表面不同区域的光信号。因此，快照式系统不再需要长行程的二维位移台来逐一测量每个点，而是只需要短行程的位移台进行小范围的微调，即可完成对整个样品表面的测量。
3、尽管快照式光谱共焦系统提高了测量效率和精度，但其依然依赖机械装置在二维平面内移动物体，在一定程度上限制了其检测速度，同时机械结构易受磨损，需定期维护，且精度随时间下降。
技术实现思路
1、有鉴于此，本专利技术提供了一种静态表面轮廓的光谱共焦测量系统，以解决现有的光谱共焦测量方式依赖机械装置在二维平面内移动物体，限制了检测速度与检测精度的问题。
2、第一方面，本专利技术提供了一种静态表面轮廓的光谱共焦测量系统，所述系统包括：匀场复色光面光源、面视场色差物镜、数字微镜
3、所述匀场复色光面光源，用于发出光源光束；
4、所述面视场色差物镜，位于所述匀场复色光面光源与被测物体之间，所述面视场色差物镜用于接收所述匀场复色光面光源发出的所述光源光束，并将不同波长的光线照射到所述被测物体的不同深度上，再将所述被测物体返回的光线投射至所述数字微镜器件；
5、所述数字微镜器件，位于所述面视场色差物镜与所述面视场高光谱成像仪之间，所述数字微镜器件用于控制微镜阵列的倾角变化，并模拟出小孔阵列结构，以调控所述面视场色差物镜投射的光线的反射方向；
6、所述面视场高光谱成像仪，用于接收所述数字微镜器件调控后的反射光束，并对所述数字微镜器件调控后的反射光束进行光谱分析和成像处理。
7、在一种可选的实施方式中，所述系统还包括：半反半透镜；
8、所述半反半透镜，位于所述匀场复色光面光源与所述面视场色差物镜之间，以及所述面视场色差物镜与所述数字微镜器件之间；
9、所述半反半透镜，用于接收所述半反半透镜发出的所述光源光束，并对所述半反半透镜发出的所述光源光束进行反射和透射，使从所述匀场复色光面光源发出的所述光源光束反射至所述面视场色差物镜，同时使从所述面视场色差物镜返回的光线透射至所述数字微镜器件。
10、在一种可选的实施方式中，所述面视场色差物镜，位于所述半反半透镜与所述被测物体之间，还用于接收由所述半反半透镜透射的所述光源光束，将不同波长的光线照射到所述被测物体的不同深度上，再将所述被测物体返回的光线通过所述半反半透镜反射至所述数字微镜器件。
11、在一种可选的实施方式中，所述系统还包括成像中继镜头；
12、所述成像中继镜头，位于所述数字微镜器件与所述面视场高光谱成像仪之间；
13、所述成像中继镜头，用于接收所述数字微镜器件调控后的反射光束，进行中继成像，并传输给所述面视场高光谱成像仪。
14、在一种可选的实施方式中，所述面视场高光谱成像仪，还用于接收所述成像中继镜头中继成像后的光束，并对所述成像中继镜头中继成像后的光束进行光谱分析和成像处理，得到所述被测物体的表面深度信息。
15、在一种可选的实施方式中，所述中继镜头的成像比例为1:1。
16、在一种可选的实施方式中，所述光源光束为均匀且连续的复色光束。
17、在一种可选的实施方式中，所述数字微镜器件中包括有所述微镜阵列；
18、所述微镜阵列中的每个微镜的切换状态均包括开状态和关状态，当所述微镜阵列中的第一微镜处于开状态时，则所述第一微镜将投射到所述第一微镜上的光线按照第一反射方向反射至所述面视场高光谱成像仪的接收区域内；当所述微镜阵列中的第二微镜处于关状态时，所述第二微镜将投射到所述第二微镜上的光线按照第二反射方向反射至所述面视场高光谱成像仪的接收区域外的位置。
19、本专利技术提供的技术方案可以包括以下有益效果：
20、在本专利技术的光谱共焦测量系统中，利用数字微镜器件(dmd)的这一特性，通过编程的方式逐步控制微镜阵列中每个微镜的倾角变化。当微镜的倾角发生改变时，入射到微镜上的光线的反射方向也会相应地改变。本专利技术利用数字微镜器件(dmd)模拟小孔阵列扫描，无需被测物体进行扫描运动，可以直接通过控制数字微镜器件(dmd)的状态，快速地获取被测物体表面不同位置的信息，从而能够快速完成被测物体表面轮廓的测量。本专利技术由于不需要被测物体移动，避免了机械结构的使用，不存在机械结构磨损的问题，从而可以保证系统长期稳定地运行，使得系统的测量精度能够长期保持稳定，提高了系统的可靠性和测量结果的准确性。
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1.一种静态表面轮廓的光谱共焦测量系统，其特征在于，所述系统包括：匀场复色光面光源、面视场色差物镜、数字微镜器件以及面视场高光谱成像仪；
2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述系统还包括：半反半透镜；
3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述面视场色差物镜，位于所述半反半透镜与所述被测物体之间，还用于接收由所述半反半透镜透射的所述光源光束，将不同波长的光线照射到所述被测物体的不同深度上，再将所述被测物体返回的光线通过所述半反半透镜反射至所述数字微镜器件。
4.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述系统还包括成像中继镜头；
5.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，所述面视场高光谱成像仪，还用于接收所述成像中继镜头中继成像后的光束，并对所述成像中继镜头中继成像后的光束进行光谱分析和成像处理，得到所述被测物体的表面深度信息。
6.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，所述中继镜头的成像比例为1:1。
7.根据权利要求1至6任一项所述的系统，其特征在于，所述光源光束为均匀且连续的复色光束。
...【技术特征摘要】
1.一种静态表面轮廓的光谱共焦测量系统，其特征在于，所述系统包括：匀场复色光面光源、面视场色差物镜、数字微镜器件以及面视场高光谱成像仪；
2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述系统还包括：半反半透镜；
3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述面视场色差物镜，位于所述半反半透镜与所述被测物体之间，还用于接收由所述半反半透镜透射的所述光源光束，将不同波长的光线照射到所述被测物体的不同深度上，再将所述被测物体返回的光线通过所述半反半透镜反射至所述数字微镜器件。
4.根据权利要求2所述的系统，其特征...
【专利技术属性】
技术研发人员：杨晋，潘明忠，王金雨，谢璐璠，曹义朋，
申请(专利权)人：国科大杭州高等研究院，
类型：发明
国别省市：
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