光譜共焦傳感器測(cè)量原理及其測(cè)量方法

光譜共焦傳感器測(cè)量原理及其測(cè)量方法相信很多人都不知道是什么，今天就告訴大家一些關(guān)于光譜共焦傳感器的問(wèn)題知識(shí)，希望對(duì)大家有用處。

光譜共焦測(cè)量原理

眾所周知，自然界的陽(yáng)光屬于白光。白光不是純光，而是由許多單色光組成的。人眼可見光的波長(zhǎng)范圍從400納米(藍(lán)光)到700納米(紅光)。光在不同介質(zhì)中傳播時(shí)可能會(huì)有角度偏差，但在實(shí)際白光照射下，單線光在不同介質(zhì)中會(huì)有多次折射。

光學(xué)材料(透鏡)對(duì)于不同的單色光具有不同的折射率，即不同的折射角度。波長(zhǎng)越短，折射率越大，波長(zhǎng)越長(zhǎng)，折射率越小(這也是不同望遠(yuǎn)鏡有所謂色差的原因)。同一薄透鏡對(duì)于不同的單色光具有不同的焦距，并且每個(gè)單色光具有不同的焦距。根據(jù)彩色光的波長(zhǎng)，它們的像點(diǎn)從近到遠(yuǎn)排列在光軸上，遠(yuǎn)離透鏡(不同單色光的波長(zhǎng)不同)，因此成像產(chǎn)生所謂的色差透鏡誤差。色差透鏡誤差導(dǎo)致成像產(chǎn)生彩色斑點(diǎn)或光暈。在照相設(shè)備中，應(yīng)進(jìn)行特殊處理，以盡量減少色差透鏡誤差引起的成像問(wèn)題。常見的消除方法包括雙膠合系統(tǒng)和雙分離系統(tǒng)。

然而，光譜共焦測(cè)量方法正好利用了這種物理現(xiàn)象的特征。通過(guò)使用特殊的透鏡，擴(kuò)展了不同顏色光的聚焦光暈范圍，形成特殊的放大色差，從而可以根據(jù)不同被測(cè)物體與透鏡之間的距離，將精確波長(zhǎng)的光聚焦在被測(cè)物體上。通過(guò)測(cè)量反射光的波長(zhǎng)，可以獲得被測(cè)物體和透鏡之間的精確距離。這個(gè)過(guò)程與照相設(shè)備通過(guò)各種方法減少色差的過(guò)程正好相反。

為了獲得上述特殊的色差，需要在傳感器探頭中使用幾個(gè)特殊的透鏡來(lái)根據(jù)所需的范圍分解光。然后使用凸透鏡將傳感器探頭發(fā)出的光聚集在一個(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)出的光將被散射，無(wú)法進(jìn)行測(cè)量。

白光通過(guò)半透鏡表面到達(dá)凸透鏡。這就是上述特殊色差發(fā)生的地方。光線照射到被測(cè)物體上后發(fā)生反射，穿過(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，小孔只允許聚焦良好的反射光通過(guò)。穿過(guò)多孔蓋板的光是一組模糊的光譜，也就是說(shuō)，幾個(gè)不同波長(zhǎng)的光可以穿過(guò)小孔并照射在CCD光敏矩陣單元上。

然而，只有聚焦在待測(cè)物體上的反射光才具有足夠的光強(qiáng)，從而在CCD光敏矩陣上產(chǎn)生明顯的峰值。在穿孔蓋板后面，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，它可以根據(jù)反射光的波長(zhǎng)來(lái)增強(qiáng)或減弱折射率。因此，電荷耦合器件矩陣上的每個(gè)位置對(duì)應(yīng)于從測(cè)量對(duì)象到探頭的距離。

光譜共焦傳感器的測(cè)量方法

光譜共焦測(cè)量方法利用色差透鏡偏差這種物理現(xiàn)象的特點(diǎn)。通過(guò)使用特殊透鏡，延長(zhǎng)不同顏色光的焦點(diǎn)光暈范圍，形成特殊放大色差，使其根據(jù)不同的被測(cè)物體到透鏡的距離，會(huì)對(duì)應(yīng)一個(gè)精確波長(zhǎng)的光聚焦到被測(cè)物體上。

通過(guò)測(cè)量反射光的波長(zhǎng)，就可以得到被測(cè)物體到透鏡的精確距離。這一過(guò)程與攝影器材通過(guò)各種方法消減色差的過(guò)程正好相反。

為了得到上述特殊的色差，需要在傳感器探頭內(nèi)使用若干特殊透鏡，用來(lái)根據(jù)所需量程將光線分解。最后使用一個(gè)凸透鏡，將傳感器探頭射出的光線聚攏在一條軸線上，形成所謂的焦點(diǎn)軸線。如果不使用凸透鏡，傳感器探頭射出的光將分散開來(lái)，測(cè)量也就無(wú)法進(jìn)行了。

上面就是光譜共焦傳感器測(cè)量原理及其測(cè)量方法，有需要光譜共焦傳感器的可以在海伯森后臺(tái)進(jìn)行咨詢。