[发明专利]一种光谱共焦的面阵位移测量装置、测量方法及标定方法

权利要求书

1.一种光谱共焦的面阵位移测量装置，其特征在于，包括：宽光谱面阵光源、半反半透分光镜、色散物镜和光谱分析单元；其中，

所述宽光谱面阵光源包括面光源和第一阵列光阑，所述面光源发光经过所述第一阵列光阑形成阵列光源，所述阵列光源出射后依次经由所述半反半透分光镜和所述色散物镜后照射在待测目标上，所述待测目标上的反射光依次经由所述色散物镜和所述半反半透分光镜后成像在所述光谱分析单元；

所述光谱分析单元包括第二阵列光阑、面阵感光芯片阵列和后端处理电路，所述反射光经过所述第二阵列光阑后照射在所述面阵感光芯片阵列上，所述面阵感光芯片阵列用于对接收到的光线进行光谱分析，并生成电平信号发送到所述后端处理电路，所述后端处理电路用于对所述电平信号进行处理以生成位移测量结果。

2.根据权利要求1所述的光谱共焦的面阵位移测量装置，其特征在于，所述第一阵列光阑与所述第二阵列光阑相对于所述半反半透分光镜呈对称关系，所述第一阵列光阑上的小孔分布与所述第二阵列光阑上的小孔分布相对于所述半反半透分光镜呈镜像关系。

3.根据权利要求1所述的光谱共焦的面阵位移测量装置，其特征在于，所述面阵感光芯片阵列中的每个芯片单元包括四个部分，分别用于探测红光、绿光、蓝光的光谱分量以及总光通量。

4.根据权利要求1所述的光谱共焦的面阵位移测量装置，其特征在于，所述面光源与所述第一阵列光阑的距离为150-250微米，所述第一阵列光阑上的小孔按照矩阵排列，且中心间距为200-250微米。

5.根据权利要求1所述的光谱共焦的面阵位移测量装置，其特征在于，所述半反半透分光镜的表面镀有增透膜。

6.一种光谱共焦的面阵位移测量方法，其特征在于，应用于权利要求1-5任一所述的光谱共焦的面阵位移测量装置，包括：

开启宽光谱面阵光源，以产生阵列光源并依次经由半反半透分光镜和色散物镜后照射在待测目标上；

接收所述待测目标反射回来并依次经由所述色散物镜和所述半反半透分光镜的反射光，并采集所述反射光中的红光、绿光、蓝光的光谱分量以及总光通量；

根据所述光谱分量以及所述总光通量匹配预设标定表中的标定数据；

根据匹配结果确定所述待测目标的位移值。

7.根据权利要求6所述的光谱共焦的面阵位移测量方法，其特征在于，所述根据所述光谱分量以及所述总光通量匹配预设标定表中的标定数据，包括：

从所述标定数据中筛选近似数据；

计算每个所述近似数据与所述光谱分量以及所述总光通量之间的均方差；

根据所述均方差确定所述近似数据中的目标标定数据作为匹配结果。

8.根据权利要求6所述的光谱共焦的面阵位移测量方法，其特征在于，在所述采集所述反射光中的红光、绿光、蓝光的光谱分量以及总光通量之后，还包括：

对所述光谱分量以及所述总光通量进行归一化。

9.一种光谱共焦的面阵位移测量装置的标定方法，其特征在于，应用于权利要求1-5任一所述的光谱共焦的面阵位移测量装置，包括：

将待测目标置于位移平台上，并根据预设标定点数移动所述位移平台；

每将所述位移平台移动至目标位置后，开启宽光谱面阵光源，以产生阵列光源并依次经由半反半透分光镜和色散物镜后照射在所述待测目标上；然后接收所述待测目标反射回来并依次经由所述色散物镜和所述半反半透分光镜的反射光，并采集所述反射光中的红光、绿光、蓝光的光谱分量以及总光通量，同时记录平台位置，以得到标定数据；

对所述标定数据进行归一化，并写入所述测量装置。

10.根据权利要求9所述的光谱共焦的面阵位移测量装置的标定方法，其特征在于，所述预设标定点数为500-2000。