2021-05-31
光譜共焦傳感器的測(cè)量原理
光譜共焦傳感器的測(cè)量原理和測(cè)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(guān)于譜共焦傳感器的測(cè)量原理，希望對(duì)大家有用。
光譜共焦測(cè)量原理
眾所周知，自然界中的陽(yáng)光是白光。白光不是純光，而是由許多單色光組成。人眼可見(jiàn)光的波長(zhǎng)范圍從400納米(藍(lán)光)到700納米(紅光)。光在不同介質(zhì)中傳播可能會(huì)有角度偏差，但在實(shí)際白光照射中，單線光在不同介質(zhì)中會(huì)發(fā)生多次折射。
光學(xué)材料(透鏡)對(duì)于不同的單色光具有不同的折射率或折射率角。波長(zhǎng)越短，折射率就越大，波長(zhǎng)越長(zhǎng)，折射率就越小(這就是為什么不同的望遠(yuǎn)鏡有所謂的色差)。相同的薄透鏡對(duì)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(zhǎng)，它們的成像點(diǎn)在光軸上從靠近透鏡到遠(yuǎn)離透鏡(不同的單色光有不同的波長(zhǎng))對(duì)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(dǎo)致圖像中出現(xiàn)彩色斑點(diǎn)或光圈。在攝影設(shè)備中，應(yīng)進(jìn)行特殊處理，以最大限度地減少由透鏡誤差引起的成像問(wèn)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(cè)量方法利用了這一物理現(xiàn)象的特點(diǎn)。通過(guò)使用特殊的透鏡，擴(kuò)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(zhǎng)的光根據(jù)物體與透鏡之間的距離聚焦在被測(cè)物體上。通過(guò)測(cè)量反射光的波長(zhǎng)，可以得到被測(cè)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(kāi)。然后用一個(gè)凸透鏡將傳感器探頭發(fā)出的光集中在一個(gè)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(huì)散射，無(wú)法測(cè)量。
白光通過(guò)半透鏡的表面到達(dá)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(cè)物體反射，通過(guò)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(guò)。通過(guò)多孔蓋層的光是一種模糊光譜，即幾種不同波長(zhǎng)的光可以通過(guò)孔照射到CCD感光矩陣元件上。
然而，只有聚焦在被測(cè)物體上的反射光強(qiáng)到足以在CCD感光矩陣上產(chǎn)生一個(gè)明顯的峰值。在穿孔罩的后面，需要一個(gè)分光器來(lái)測(cè)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(zhǎng)增加或減少折射率。因此，CCD矩陣上的每個(gè)位置都對(duì)應(yīng)著被測(cè)物體到探頭的距離。
