2021-05-31
光谱共焦传感器的测量原理
光谱共焦传感器的测量原理和测量方法相信很多人都不知道是什么，今天我就给大家讲一些关于谱共焦传感器的测量原理，希望对大家有用。
光谱共焦测量原理
众所周知，自然界中的阳光是白光。白光不是纯光，而是由许多单色光组成。人眼可见光的波长范围从400纳米(蓝光)到700纳米(红光)。光在不同介质中传播可能会有角度偏差，但在实际白光照射中，单线光在不同介质中会发生多次折射。
光学材料(透镜)对于不同的单色光具有不同的折射率或折射率角。波长越短，折射率就越大，波长越长，折射率就越小(这就是为什么不同的望远镜有所谓的色差)。相同的薄透镜对于不同的单色光具有不同的焦距，而每种单色光具有不同的焦距。根据不同颜色的光的波长，它们的成像点在光轴上从靠近透镜到远离透镜(不同的单色光有不同的波长)对齐，因此成像产生了所谓的彩色透镜误差。彩色透镜的误差导致图像中出现彩色斑点或光圈。在摄影设备中，应进行特殊处理，以最大限度地减少由透镜误差引起的成像问题。常用的消除方法有双上胶系统和双分离系统。
然而，光谱共焦测量方法利用了这一物理现象的特点。通过使用特殊的透镜，扩大了不同颜色光的聚焦光晕范围，产生特殊的放大色差，使精确波长的光根据物体与透镜之间的距离聚焦在被测物体上。通过测量反射光的波长，可以得到被测物体与透镜之间的精确距离。这种处理方法与摄影器材用各种方法减少色差的方法相反。
为了获得上述特殊的色差，传感器探头中使用了几种特殊的透镜，根据所需的范围将光分开。然后用一个凸透镜将传感器探头发出的光集中在一个轴上，形成所谓的聚焦轴。如果不使用凸透镜，传感器探头发出的光就会散射，无法测量。
白光通过半透镜的表面到达凸透镜。这就是上面描述的特殊色差发生的地方。光线从被测物体反射，通过凸透镜后返回传感器探头中的半透镜。半透镜将反射光折射到穿孔盖板上，这些孔只允许聚焦良好的反射光通过。通过多孔盖层的光是一种模糊光谱，即几种不同波长的光可以通过孔照射到CCD感光矩阵元件上。
然而，只有聚焦在被测物体上的反射光强到足以在CCD感光矩阵上产生一个明显的峰值。在穿孔罩的后面，需要一个分光器来测量反射光的颜色信息。分光器类似于一种特殊的光栅，它根据反射光的波长增加或减少折射率。因此，CCD矩阵上的每个位置都对应着被测物体到探头的距离。
