[发明专利]用于高强度点光源的荧光轮构造

说明书

技术领域

本申请总地涉及一种点光源，更特别的涉及一种适用于精确测量仪器的高强度光源，例如色差点传感器。

背景技术

高强度宽带光源的各种应用是已知的。例如，我们知道在光学高度传感器的色差共焦技术中使用这样的光源。在这样的光学高度传感器中，例如公开号为2006/0109483A1的美国专利申请(在此将其整体引入作为参考)所描述的，具有轴向色差(也被称为轴向或纵向色散)的光学元件，可被用于聚焦宽带光源以使得距离焦点的轴向距离随着波长而变化。这样，只有一个波长会被精确的聚焦到表面上，而表面相对于聚焦元件的高度或位置就决定了哪个波长会被最佳的聚焦。从表面上被反射之后，光再次被聚焦到一个小探测器的孔径内，例如针孔或光纤的末端。从表面反射并传导回来穿过光学系统进入或出射光纤，只有被很好地聚焦到表面上的波长才会被聚焦到光纤上。其他所有的波长都会以很差的方式聚焦到光纤，从而不能有效的将能量耦合进入光纤。因此，对于通过光纤返回的光来说，相应于表面高度或表面位置的波长，其信号水平会得到最大化。光谱仪类型的探测器对每个波长测量信号水平，以判定表面高度。

一些制造商推出了按照上述原理操作的实用小型的系统，并适用于工业设置的色共焦测距。例如色差点传感器(CPS)。与这样的系统一起使用的小型的色散光学组件称为“光笔”。光笔通过光纤连接到CPS的电子部分，其通过光纤传输光并从光笔输出，并提供探测并分析返回光的光谱仪。

在现有技术中，通常使用连续波氙弧灯作为具有测量频率为30kHz量级的CPS的高强度宽带(例如白光)光源。氙弧灯提供的宽带光辐射覆盖了一定光谱范围，并因此决定了CPS的高度测量范围。而且，具有足够能量的高强度光源对于在大约30kHz的测量频率以及大约33us(＝1/30×10^-3)的读取时间下获得好的信噪比是必须的。但是，在实际应用中，氙弧灯会表现出一些不期望的特性，例如短于预期的寿命和弧空间稳定性。一个空间稳定的，长寿命的光源是期望的，这是为了降低由随着弧移动而发生的光源发射光谱的改变而导致的CPS校准中的任何变化，也是为了最小化CPS的故障时间。另外，很多制造的工件包括混合材料，其具有不同的反射特性并因此在不同的亮度下饱和。这样，CPS光源优选地以等于或大于CPS测量频率(例如，30kHz)的速率进行亮度调节(例如，从低亮度到高亮度)，以允许测量混合材料。这样的高速率光调节对于现有的氙弧灯来说是不实际的。相似的光源缺陷也存在于相关的其他仪器应用中，例如光谱仪以及类似的仪器。

公开号为2010/0097779A1的美国专利申请(称为′779文件)(整体引入作为参考)公开了一种高强度光源，其中发光荧光体或类似物分布在可移动件上，该移动件连续移动通过一个固定的被照射斑和发射光输出耦合区域。所公开的结构在很多方面都优于氙光源，众多优点包括特别适于作为具有长工作寿命的、能提供高调制速率的、以及能有效并经济地把光耦合进入光纤的高强度光源。这样，这样的光源非常适合于例如上面所阐述的CPS系统。但是，′779文件没有公开将发光荧光体或类似物应用到可移动件上从而使得光源的工作特性最优化的定制设计参数和/或可兼容的制造方法。这样，定制化的用于增强′779文件的光源工作特性的设计参数和制造方法以及类似的方面是我们所期望的。

发明内容

本发明是用于以简单的形式介绍一些选择的概念，其在下面的详细说明中做进一步说明。本说明无意表明所要求保护主题的关键特征，也无意用于限制所要求保护主题的范围。

已经发现，现有技术设计参数和/或制造方法对于′779文件中的光源或者类似的光源来说并不能提供最优化的工作特性。特别的，从一个光脉冲到下一个光脉冲的波长和/或强度稳定性会表现出较小的变化，这在一些应用中是不满足期望的。这样的较小变化可能与可移动基板上的发光荧光结构的微小特性是有关的。此处所公开的特定设计参数和/或制造方法可用于提供荧光点光源元件，该荧光点光源元件包括可移动基板上的改进的发光荧光结构，其可在光源结构中使用以经济的方式将这些变化减小到实用最小值。