当前位置： 测量装置 >> 测量装置前景 >> 光谱共焦原理光谱共焦位移传感器基本原理
激光光谱共聚焦是什么原理呢？今天我们来聊一下光谱共焦位移传感器的基本原理，首先我们看一下这个图。
激光共聚焦首先是一个激光器激光过一个镜头来准直，再通过棱镜分一束光反射下来，被xy扫描振镜去扫描，为什么要加xy扫描振镜，有的传感器是不加这个元器件，如果不加下面就需要加被测物的扫描平台来做xy方向的移动，如果有xy扫描振镜那么被测物就无需添加移动平台，即可进行扫描。最后下来探测的光通过一系列光路反射到最上面的感应相机。相机前面有一个针孔滤波器，这个针孔滤波器和这个相机是完全共焦的，原理上这两个元器件是共焦的，所以称作为共焦原理。
但是这种原理也存在一个明显的缺陷，这个缺陷就是Z轴方向需要一个机械扫描，如果安装了机械扫描装置，那这样的话检测的数据就相对会比较慢。所以早期的光谱共焦位移传感器是不太适合在线的动态测量。传感器的精度和滤波针孔有很直接的关系。目前市面上大多是亚微米级的针孔，为了提高Z轴方向的精度生产厂商一般会采用纳米级的Z轴方向机械移动扫描装置，为什么一定要安装针孔滤波器呢？可以看一下我们图中右下角的曲线，如果不加安装，针孔滤波器，蓝色曲线代表共焦光强，红色曲线代表离焦光强，两个光强都非常强，这样传感器很难把这个峰值给提取出来，所以相机前一定要加一个针孔滤波器来过滤离焦光强，这样的话，相机就可以很准确的去寻找峰值。实际上追根结底光谱共焦原理就是一个寻找光强峰值的原理。
光谱共聚焦—点扫描光谱共聚焦然后在这个基础的原理上发展出来了光谱共聚焦原理。光谱共聚焦原理就是用一个光源，产生白光光源，这个白光光源通过耦合器再通过一个色散物镜打出光。我们传统的镜头是用来消色差的，把不同颜色的光聚焦在同一个位置上。而色散物镜反其道而行之，把不同颜色的光进行分类，比如说把蓝光，红光，绿光分别聚焦到一个固定的位置。比如图中所示的绿光聚焦的位置，如果物体在滤光聚焦的位置，被检测出来，那么此时的绿光所聚焦的强度是最强的，通过光路回过来的光最终回到光谱仪，光谱仪就会判断目前绿光的光子强度最大，这样就会判断出相应的距离位置。同样的道理如果被测物体，在蓝光聚焦位置或者红光聚焦位置同样会被测得出来，那么光谱共聚焦原理比光谱共焦原理更具有哪些优势呢？光谱共聚焦原理通过色散物镜就可以省去Z轴方向的扫描机构，这样就可以进行高速的动态精度检测，从而更适合于我们日常的工业生产。另外光谱共聚焦传感器需要标定。我们需要标定出每一个像素的位置对应的光谱聚焦的位置，这样在测量过程中，像素点的位置就能体现出当前所测量光谱聚焦的位置，从而给出相应的距离。
光谱共聚焦—线扫描光谱共聚焦点光谱共聚焦，只能测量某一个点的位置，如果想测量一个面的话那该怎么办呢？所以我们又更深层次的发展处出线光谱共聚焦原理，图中所示的线光谱共焦原理来自于浙江大学的一篇论文。图中左部分为表面的一些原理，而真正的深层次原理来自于右面部分。可以看到左边光源是一个狭缝光源，这种方式可以用一个光源入射到狭缝上，实现这种效果，也可以用柱透镜来产生线光源，紧接着下方有一个棱镜，此处的棱镜就实现的是一个色散原理，就相当于点光谱中的色散物镜，其效果就是把线光源的光给色向开来形成不同波长的光。紧接着最下方用一个物镜，把所有的光沿一个垂直方向来进行聚焦，右边和左边是完全一个对称的原理，右边用的是一个接收夹缝，这个接收狭缝和出光狭缝是共轴的。然后再通过一个光度仪去接收。最后，它会把不同颜色的光和不同波长的光进行分开，同样它也需要对不同波长的光对应不同像素的点进行标定，实现距离的精准测量。线光谱共焦位移传感器和点光谱共焦原理是非常相似的。
同时这种仪器有它的优点，缺点也一样明显。优点就是它同样可以侧一些，镜面物体，透明物体。那么什么是缺点呢？我们还是看这张图右方。他的光是从左边射下来的然后经过5~6个环节进行珠光，这么庞大的一个高精度系统，在制作过程中也是相当困难的。且制作出来传感器本身的尺寸也是相当庞大的，不利于狭小空间的安装。且体积庞大对稳定性的挑战也非常高，就比如说，发射激光的狭缝，发射到被测物体上，能不能准确的返回到接收狭缝这个位置就是一个非常大的难点。所以产品生产过程中狭缝的装调试至关重要的，通常对准的精度都要求在一微米以内。不光需要精密的装调机械，也需要富有，非常经验丰富的工程师来进行调试，另外一点就是Cmos要和发出的光进行对应。如果进来的光斜着照射到CMOS上那就会发生串扰。同时就会产生横向分辨率的偏差，
所以市面上能制造线光谱光谱位移传感器的厂家非常少。而且在使用过程中，需要固定的支架必须是大理石这种不易形变的抗震平台。
