色散镜头的制作方法

1.本技术涉及光学技术领域。更具体地说，本技术涉及一种色散镜头。


背景技术：

2.色散镜头是应用于光谱共焦传感器的一种特殊镜头，其是光谱共焦传感器的核心器件，决定着分辨率、量程、线长等参数。目前色散镜头存在的设计难点在于：传统色散镜头多数是大数值孔径的镜头，存在球差影响，使得每种波长光线在不同数值孔径角中均会在镜头深度方向上出现多个测量光斑(也即聚焦点)，如图1所示，图1是波长为460nm和470nm光线的光路图，图1中460nm光线产生a1和a2两个测量光斑，470nm光线产生b1和b2两个测量光斑，其中，b1位于a1和a2之间(也即不同波长的测量光斑存在交叉现象)，导致经两种波长测量出的峰值如图2所示，也即两种峰值重合。如此在测量微小厚度的被测物体时，其成像会出现图像混合区域，使得光谱共焦传感器无法测量微小厚度的被测物体。
3.对于上述缺陷，现有技术有通过特殊的物镜，在不缩小量程的情况下提升信噪比，使第二个峰值能够显示出来，但此种方式所产生的两种峰值依旧重合度较高，还是不能达到测量微小厚度的目的。


技术实现要素：

4.本技术的一个目的是解决上述问题，并提供相应的有益效果。
5.本技术的另一个目的是，提供一种色散镜头，解决了如何在不改变量程的情况下，提升测量微小厚度的被测物体的精准度的技术问题。本技术主要通过下述技术方案实现：
6.本技术提供了一种色散镜头，包括：
7.第一透镜组、遮光构件和第二透镜组，其中，所述第一透镜组用于将入射光出射至所述遮光构件，所述遮光构件包括遮光部和透光部，所述遮光部用于遮挡所述入射光的中心光线，所述入射光的边缘光线经所述透光部出射至所述第二透镜组，所述第二透镜组汇聚所述边缘光线，形成与所述边缘光线中每种波长一一对应的测量光斑。
8.本技术的有益效果包括：
9.本技术通过在色散镜头中设置包含遮光部和透光部的遮光构件，使得本技术入射光的中心光线被遮光部遮挡或者拦截，入射光的边缘光线(也即除中心光线以外的光线)可以通过所述透光部入射至第二透镜组，由所述第二透镜组汇聚形成与所述边缘光线中每种波长一一对应的测量光斑。也即，入射光中每种波长的光线，在经本技术提供的色散镜头汇聚后，均只汇聚成一个测量光斑，且相邻两个测量光斑具有一定的距离。与现有技术中每种波长的光线均产生多个测量光斑且相邻两个测量光斑之间存在其他波长的测量光斑相比，本技术在测量微小厚度的被测物体时，其成像不会出现图像混合区域，因此可以有效地避免这种不同波长的多个测量光斑之间存在交叉的现象，进而可以避免由两种波长测量出的峰值重合的情况。因此，本技术可以在不改变量程的情况下，提升测量微小厚度的被测物体的精准度。
10.由于本技术汇聚的多个测量光斑中，相邻两个测量光斑之间存在一定的距离，使得经本技术色散镜头而成的图像的分辨率比传统色散镜头而成的图像的分辨率更高，成像更清晰。
附图说明
11.为了更清楚地说明本技术实施例的技术方案，下面将对本技术实施例的描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
12.图1为传统色散镜头汇聚光线的光路图；
13.图2为传统光谱共焦传感器测量经传统色散镜头出射的光线的峰值示意图；
14.图3为光谱共焦传感器的工作原理示意图；
15.图4为本技术的色散镜头在一些实施例中的光路结构示意图；
16.图5为本技术的色散镜头汇聚光线的光路图；
17.图6为本技术中遮光构件在一些实施例中的结构示意图；
18.附图标记说明：1、色散镜头；10、第一透镜组；11、第一透镜；12、第二透镜；20、遮光构件；21、遮光部；22、透光部；30、第二透镜组；31、第三透镜；32、第四透镜。
具体实施方式
19.为了使本技术实施例的目的、技术方案及优点更加清楚明白，下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。
20.本技术实施例的说明书中的术语“第一”和“第二”等是用于区别不同的对象，而不是用于描述对象的特定顺序。例如，第一透镜组和第二透镜组是用于区别不同的透镜组，而不是用于描述透镜组的特定顺序。
21.在本技术实施例中，“示例性的”或者“例如”等词用于表示作例子、例证或说明。本技术实施例中被描述为“示例性的”或者“例如”的任何实施例或设计方案不应被解释为比其它实施例或设计方案更优选或更具优势。确切而言，使用“示例性的”或者“例如”等词旨在以具体方式呈现相关概念。
22.光谱共焦传感器工作原理解释：
23.如图3所示，光源从s小孔出射，经过色散物镜聚焦后发生光谱色散，在像面上形成沿着光轴方向不同波长连续分布的单色光焦点，且每个波长的单色光焦点到被测物体的距离都不同。当被测物处于测量范围内某一位置时，只有特定波长的光在被测面上是聚焦状态，该波长的光由于满足共焦条件，可以从被测物表面反射并进入光谱仪，而其他波长的光在被测物面表面处于离焦状态，反射后无法进入光谱仪。通过光谱仪解码得到回波光强最大处的波长值，从而测得被测物对应的距离值。
24.以下结合附图对本技术的具体实施方式进行进一步的说明。
25.如图4所示，为本技术实施例提供的色散镜头1。在图4中，所述色散镜头1包括第一透镜组10、遮光构件20和第二透镜组30，其中，所述第一透镜组10用于将入射光出射至所述遮光构件20，所述遮光构件20包括遮光部21和透光部22，如图6所示，所述遮光部21用于遮挡所述入射光的中心光线，所述入射光的边缘光线经所述透光部22出射至所述第二透镜组30，所述第二透镜组30汇聚所述边缘光线，形成与所述边缘光线中每种波长一一对应的测量光斑。
26.如图5所示，图5为经所述色散镜头1汇聚的波长为460nm和470nm光线的光路图，波长为460nm的光线仅汇聚成一个测量光斑c，波长为470nm的光线同样也是仅汇聚成一个测量光斑d，且两种波长的成像区域存在一定的距离，不会出现重合的现象。由此，本技术可以提升被测物体成像的分辨率，提升测量微小厚度的被测物体的精准度。
27.应当理解的是，本技术实施例所提供的色散镜头1应用于点光谱共焦传感器。
28.所述边缘光线的艾里斑半径的大小并是不会因所述中心光线被所述遮挡部遮挡而变化。
29.所述第一透镜组10用于使较大角度的光能够全部进入所述遮光构件20；所述第二透镜组30用于将不同的光色散到不同的深度位置，也即用于汇聚不同波长的光线。
30.在一些实施方式中，所述第一透镜组10包括第一透镜11和第二透镜12。
31.所述第一透镜11的入射面曲率半径被设置为172.64mm，厚度被设置为2.8mm，材料为h-zf88，半直径被设置为4.11mm。
32.所述第一透镜11的出射面曲率半径被设置为-15.66mm，厚度被设置为0.33mm，半直径被设置为4.30mm。
33.所述第二透镜12的入射面曲率半径被设置为-12.87mm，厚度被设置为2mm，材料为h-zf88，半直径被设置为4.28mm。
34.所述第二透镜12的出射面曲率半径被设置为-19.31mm，厚度被设置为0.20mm，半直径被设置为4.54mm。
35.于本实施例中，所述第一透镜11为双胶合透镜，所述第二透镜12为齐明透镜。所述双胶合透镜和所述齐明透镜可以有效地减小球差，甚至将球差降低为零。
36.在一些实施方式中，所述遮光构件20为光阑。
37.在一些实施方式中，所述遮光部21具有涂黑层。具体的，是所述涂黑层覆盖了整个所述遮光部21。
38.在一些实施方式中，所述第二透镜组30包括第三透镜31和第四透镜32。
39.所述第三透镜31的入射面曲率半径被设置为19.31mm，厚度被设置为2mm，材料为h-zf88，半直径被设置为4.54mm。
40.所述第三透镜31的出射面曲率半径被设置为12.87mm，厚度被设置为0.33mm，半直径被设置为4.28mm。
41.所述第四透镜32的入射面曲率半径被设置为15.66mm，厚度被设置为2.80mm，材料为h-zf88，半直径被设置为4.30mm。
42.所述第四透镜32的出射面曲率半径被设置为-172.64mm，厚度被设置为15.15mm，半直径被设置为4.11mm。
43.所述第三透镜31为齐明透镜，所述第四透镜32为双胶合透镜。
44.在一些实施方式中，所述色散镜头1还包括镜筒，用于固定所述第一透镜组10、所述遮光构件20和所述第二透镜组30。
45.以上对本技术及其实施方式进行了描述，这种描述没有限制性，附图中所示的也只是本技术的实施方式之一，实际的结构并不局限于此。总而言之，如果本领域的普通技术人员受其启示，在不脱离本技术实施例创造宗旨的情况下，不经创造性的设计出与该技术方案相似的结构方式及实施例，均应属于本技术实施例的保护范围。