共焦传感器的工作原理、分类与典型规格

本文介绍了共焦传感器的工作原理、分类与典型规格。  

共焦传感器是一种根据下图所示的共焦原理工作的位移测量传感器。

共焦原理基于通过透镜聚焦并通过针孔或光圈的孔径传输的光。光电探测器测量穿过针孔的通量，该通量与针孔和聚焦透镜焦点F之间的距离z有关。

单色共焦传感器

一个简单的单色共焦传感器使用激光二极管聚焦到物体上的光，物体的位移将被测量。在物体反射后，光重新进入聚焦透镜，并被引向分束器，被偏转到针孔上。透射光由传感器检测。

当聚焦透镜的焦点与物体表面重合时，穿过针孔的通量最大（a）。当物体表面移出焦点时，透射通量会减少（b）。

单色共焦传感器的两种典型规格：

彩色共焦传感器

共焦色度传感器系统的物理原理如图所示。来自宽带光源（例如卤素灯）的多色光被耦合到连接到彩色聚焦透镜的光纤中。彩色聚焦透镜是一种具有大纵向色差的透镜（超色透镜）。或者，可以使用衍射聚焦元件，通过衍射引入专门设计的纵向色差。

光纤的另一端通过聚焦透镜成像在样品表面上。由于其色差，只有一种颜色处于焦点，而所有其他颜色都处于焦点之外。反射光被耦合回光纤，光纤的末端充当针孔，根据不同的颜色引入不同的共焦效应。通过使用光纤分路器，返回的光被发送到光谱仪以确定其光谱分量。

彩色共焦传感器的一些典型规格：

参考文献

[1] Handbook of Optical Systems, Volume 5 Metrology of Optical Components and Systems.