2021-05-31
光譜共焦傳感器的測量原理
光譜共焦傳感器的測量原理和測量方法相信很多人都不知道是什么，今天我就給大家講一些關于譜共焦傳感器的測量原理，希望對大家有用。
光譜共焦測量原理
眾所周知，自然界中的陽光是白光。白光不是純光，而是由許多單色光組成。人眼可見光的波長范圍從400納米(藍光)到700納米(紅光)。光在不同介質(zhì)中傳播可能會有角度偏差，但在實際白光照射中，單線光在不同介質(zhì)中會發(fā)生多次折射。
光學材料(透鏡)對于不同的單色光具有不同的折射率或折射率角。波長越短，折射率就越大，波長越長，折射率就越小(這就是為什么不同的望遠鏡有所謂的色差)。相同的薄透鏡對于不同的單色光具有不同的焦距，而每種單色光具有不同的焦距。根據(jù)不同顏色的光的波長，它們的成像點在光軸上從靠近透鏡到遠離透鏡(不同的單色光有不同的波長)對齊，因此成像產(chǎn)生了所謂的彩色透鏡誤差。彩色透鏡的誤差導致圖像中出現(xiàn)彩色斑點或光圈。在攝影設備中，應進行特殊處理，以最大限度地減少由透鏡誤差引起的成像問題。常用的消除方法有雙上膠系統(tǒng)和雙分離系統(tǒng)。
然而，光譜共焦測量方法利用了這一物理現(xiàn)象的特點。通過使用特殊的透鏡，擴大了不同顏色光的聚焦光暈范圍，產(chǎn)生特殊的放大色差，使精確波長的光根據(jù)物體與透鏡之間的距離聚焦在被測物體上。通過測量反射光的波長，可以得到被測物體與透鏡之間的精確距離。這種處理方法與攝影器材用各種方法減少色差的方法相反。
為了獲得上述特殊的色差，傳感器探頭中使用了幾種特殊的透鏡，根據(jù)所需的范圍將光分開。然后用一個凸透鏡將傳感器探頭發(fā)出的光集中在一個軸上，形成所謂的聚焦軸。如果不使用凸透鏡，傳感器探頭發(fā)出的光就會散射，無法測量。
白光通過半透鏡的表面到達凸透鏡。這就是上面描述的特殊色差發(fā)生的地方。光線從被測物體反射，通過凸透鏡后返回傳感器探頭中的半透鏡。半透鏡將反射光折射到穿孔蓋板上，這些孔只允許聚焦良好的反射光通過。通過多孔蓋層的光是一種模糊光譜，即幾種不同波長的光可以通過孔照射到CCD感光矩陣元件上。
然而，只有聚焦在被測物體上的反射光強到足以在CCD感光矩陣上產(chǎn)生一個明顯的峰值。在穿孔罩的后面，需要一個分光器來測量反射光的顏色信息。分光器類似于一種特殊的光柵，它根據(jù)反射光的波長增加或減少折射率。因此，CCD矩陣上的每個位置都對應著被測物體到探頭的距離。
