[发明专利]光谱平衡的共聚焦测量装置及方法

说明书

技术领域

本发明涉及测量技术领域，特别涉及一种光谱平衡的共聚焦测量装置及方法。

背景技术

光谱共聚焦测量方法是使用多波长的光，通过色散在光轴上形成一个焦点带，一次测量就可以测量出一个或多个沿光轴方向的距离。光谱共聚焦测量装置从光源发射光，进入耦合部后传递到采样部，再投射到被测物，在被测物的表面形成载有测量信息的反射光后沿着原有的光路反向返回耦合部，其中部分或全部反射光经过传感部后，最终转换成电信号，以解析获取测量结果。

现在的光谱共聚焦装置普遍采用白光LED作为光源，但现有的白光LED主要采用蓝光芯片激发黄色荧光粉的方案，光谱曲线如图1实线所示，图中的实线为光谱的强度曲线，可见其波动很大，其低谷处的光强仅有尖峰处的15％～25％。图1虚线表示在不考虑其它光谱响应的情况下，在不同波长处得到的电信号，其强度也会相应地变化。另外，传感部普遍采用CCD模组或CMOS模组，其光谱响应曲线差异也很大，如图2示例了一种普遍使用的CCD模组的光谱响应曲线，横坐标为光的波长，纵坐标为响应度，该CCD模组在900nm处的响应度仅有550nm处的20％。

可见，现有的光谱共聚焦装置都没有对光谱进行大幅度的平衡，造成光源发出光谱强度曲线与传感部的光谱响应曲线很不匹配，这样转换处理成电信号后也会在不同的波长处产生很大的差异，大大影响了测量精度。

发明内容

本发明的主要目的是提供一种光谱平衡的共聚焦测量装置及方法，旨在对光源进行优化设置，使光源发出的出射光在不同的波长时的光强分布曲线与传感部的光谱响应曲线在工作波段呈反向的走势，实现了光谱平衡优化，提高了测量精度。

为实现上述目的，本发明提出的一种光谱平衡的共聚焦测量装置，包括：

光源，用于发出预设的光谱分布特性的出射光，所述出射光在不同的波长时的光强分布曲线与传感部、采样部和/或分光部的光谱响应曲线在工作波段呈反向的走势；该描述指传感部、采样部、分光部其中之一或至少两项的组合，优选为全部的组合。以利于使获取的反射光在不同波长强度更平衡。

所述采样部，用于接收所述光源出射的出射光产生轴向色差，使产生该轴向色差的光照射至被测物，且使由所述被测物返回的反射光通过；

所述分光部，用于将不同波长的光按规律分配到传感部，利于所述传感部检测；

所述传感部，用于将所述反射光转换成电信号，以解析获取测量结果；

耦合部，用于耦合所述光源发出的出射光传输经过所述采样部照射在所述被测物上；以及使所述被测物返回的反射光经过所述采样部传输到所述分光部。

优选地，所述光源包括固态激发源和发光物质。

优选地，所述固态激发源为发射波长在350～485nm的发光芯片，所述发光物质包括在激发态下发射峰值在460～520nm的荧光粉、发射峰值在520～641nm的荧光粉和发射峰值大于641nm的荧光粉。

优选地，所述固态激发源为发光芯片，所述发光物质包括量子点发光材料，所述量子点发光材料的发射峰值波长大于激发光波长至少100nm。

优选地，所述固态激发源和/或发光物质为多个，用于产生多种波段的激发光。

优选地，所述光谱平衡的共聚焦测量装置还包括设置在光路中的滤光片，用于使出射光或反射光在不同的波长时的光强分布曲线与传感部、采样部和/或分光部的光谱响应曲线在工作波段呈反向的走势。

本发明还提出的一种光谱平衡的共聚焦测量方法，包括如下步骤：

控制光源发出的出射光以预设的光谱分布特性，使所述出射光在不同的波长时的光强分布曲线与传感部、采样部和/或分光部的光谱响应曲线在工作波段呈反向的走势；

所述出射光经过耦合部耦合后传递至所述采样部；

所述出射光由所述采样部调制后，照射在被测物表面形成反射光；

所述反射光携载所述被测物的测量信息返回，再经过所述采样部传递至所述耦合部；

所述反射光所述反射光通过所述耦合部经由所述分光部，最后进入传感部转换成电信号，以解析获取测量结果。

优选地，所述控制光源发出的出射光以预设的光谱分布特性，使所述出射光在不同的波长时的光强分布曲线与传感部、采样部和/或分光部的光谱响应曲线在工作波段呈反向的走势这一步骤，具体包括：

所述光源采用固态激发源激发发光物质的发光方式，通过对发光物质的成分进行设置，发出所述出射光。

优选地，所述光谱平衡的共聚焦测量方法还包括：