一种光谱共焦扫描位移传感器装置及其使用方法与流程

一种光谱共焦扫描位移传感器装置及其使用方法
【技术领域】
1.本发明涉及前沿光学检测领域，特别涉及一种光谱共焦扫描位移传感器装置及其使用方法。


背景技术：

2.从市场需求的方面来说，随着产业的发展和技术的进步，以及工艺水平的提高，许多类手机面板的设计也越来越薄，且需求量大，很多生产厂家对于表面形状的测量和效率也要求越来越高。
3.目前，国内使用最广泛的测量方式还是接触式测量，这种测量方式测量慢，容易划伤表面。尽管国内已有的非接触光学测量传感器装置，但其种类不多，且存在适用面不广，成本较高，以及精度不足的问题。而高端无接触光学测量传感器装置主要由国外设计生产，引进购买则成本很高。
4.在目前的光学测量技术中，主要由三角测量法和共焦测量方法，三角测量法由于对于测量角度有一定要求，当测量要求更高时，往往选择光谱共焦传感器装置。对于常见的光谱共焦传感器装置，光学系统设计固定，检测时，移动被测表面，根据光谱仪接收反射的光信号，处理得出所需测量值。这种测量方式仅能获得一组测量数据，容易受误差影响，且这种传感器装置往往需结合光谱仪使用，设计制造成本较高，不便于推广使用。
5.本发明即针对如何在较低成本的情况下，能实现高精度非接触式高效地测量方法。


技术实现要素：

6.本发明提供一种光谱共焦扫描位移传感器装置及其使用方法，通过设置驱动控制件以控制第一聚焦透镜组与照明针孔同时沿轴向移动，加以配合位移平台对被测面板表面进行沿xy移动，实现了无接触测量被测表面的面型、厚度，且通过驱动控制件控制第一聚焦透镜组与照明针孔沿轴向移动可以实现多次测量扫描，进而能够分析测量值在轴向的光谱特性，有效提高了测量精度，本发明设计结构科学合理、测量准确、制造成本经济，且使用方法操作便捷、高效。
7.为解决上述问题，本发明提供一种光谱共焦扫描位移传感器装置，沿入射光轴依次设有多光谱光源、第一准直透镜组、分光镜、第一聚焦透镜组、照明针孔、第二准直透镜组、色散聚焦透镜组和位移平台。
8.所述第一聚焦透镜组与照明针孔相对固定设置，且所述第一聚焦透镜组或照明针孔外侧连接有用于控制第一聚焦透镜组和照明针孔轴向移动的驱动控制件，通过轴向移动以改变色散聚焦透镜组的焦面移动，从而可多次测量扫描。
9.所述多光谱光源用于提供及发射多光谱光束；所述第一准直透镜组用于将多光谱光源发出的光准直为平行光并射向分光镜；所述分光镜用于分光，所述分光镜两相对测分别为第一准直透镜组和第一聚焦透镜组，所述分光镜第三侧依次设有第二聚焦透镜组和光
信号接收组件，所述光信号接收组件与计算机连接。
10.所述第一聚焦透镜组用于聚焦和准直，多光谱光源发出的光束依次经过第一准直透镜组、分光镜和第一聚焦透镜组，当准直后的光束射向第一聚焦透镜组时，所述第一聚焦透镜组将光束聚焦到照明针孔上；当被测面板的反射光经过照明针孔而射到第一聚焦透镜组时，所述第一聚焦透镜组将反射光束准直为平行光束，并射向分光镜。
11.所述照明针孔用于滤波，以过滤边缘杂散光和离焦产生的弥散斑；所述第二准直透镜组用于将通过照明针孔的光准直成平行光束，以及用于将通过色散聚焦透镜组的反射光束聚焦于照明针孔上；所述色散聚焦透镜组用于将第二准值透镜组准直的光聚焦到被测面板表面上，聚焦到被测面板表面的光再反射，色散聚焦透镜组则收集由被测面板表面反射的反射光，并将反射光平行射向第二准直透镜组。
12.所述第二聚焦透镜组用于聚焦，当色散聚焦透镜组收集到被测面板的反射光且反射光依次通过第二准直透镜组聚焦、照明针孔滤波、第一聚焦透镜组准直、分光镜分光后，由第二聚焦透镜组将反射光聚焦传递到光信号接收组件上，使得光信号接收组件接收光信号；所述位移平台可沿轴向和xy平面移动，进行测量时，被测面板位于位移平台上，通过调节位移平台轴向移动，以使得被测面板相应表面与色散聚焦透镜组的焦平面重合。
13.如上所述的一种光谱共焦扫描位移传感器装置，所述驱动控制件为音圈电机。
14.如上所述的一种光谱共焦扫描位移传感器装置，所述光信号接收组件为光谱仪或颜色传感器。
15.本发明还提供一种光谱共焦扫描位移传感器装置的使用方法，使用如上所述的一种光谱共焦扫描位移传感器装置，具体步骤如下：
16.s1、调节多光谱光源、第一准直透镜组、分光镜，第一聚焦透镜组、照明针孔、第二准直透镜组、色散聚焦透镜组和位移平台使之相应等高同轴，以及调节分光镜、第二聚焦透镜组和光信号接收组件，使之相应等高同轴；
17.s2、开启多光谱光源，多光谱光源射出的光束先经过第一准直透镜组准直、分光镜分光，后经过第一聚焦透镜组聚焦在照明针孔上而形成点光源；
18.s3、第二准直透镜组将经过照明针孔的出射光准直而得到平行光束，并射向色散聚焦透镜组；
19.s4、色散聚焦透镜组将经过准直而得到的平行光束聚焦到被测面板表面，由被测面板相应表面进行反射，色散聚焦透镜组则进行收集被测面板表面反射的反射光，收集的反射光经过第二准直透镜组汇聚后射到照明针孔上，经照明针孔进行滤波后的反射光先经第一聚焦透镜组准直为平行光束，再经过分光镜分光而改变光路方向，最后经过第二聚焦透镜组聚焦到光信号接收组件上，使得接收到反射光的信号；
20.s5、当被测面板为透明材料制成时，调节位移平台使之沿轴向移动，被测面板在位移平台沿轴向移动的过程中，被测面板上、下表面将分别与色散聚焦透镜组的焦平面重合，光信号接收组件则可接收到被测面板相应表面的反射光信号，与光信号接收组件连接的计算机则处理接收到的反射光的颜色信号；通过驱动控制件调节第一聚焦透镜组和照明针孔轴向移动，在移动期间，光信号接收组件所接收到的颜色信号也随之改变，根据驱动控制件控制的第一聚焦透镜组和照明针孔在轴向移动区间内颜色信号的变化，计算机则可计算出被测面板的厚度；
21.当被测面板为透明材料制成时，调节位移平台使之沿轴向移动，被测面板在位移平台沿轴向移动的过程中，被测面板上表面或下表面相应与色散聚焦透镜组的焦平面重合，光信号接收组件则可相应接收到被测面板相应表面的反射光信号，与光信号接收组件连接的计算机则处理接收到的反射光的颜色信号；通过驱动控制件调节第一聚焦透镜组和照明针孔同时沿轴向移动，移动期间，光信号接收组件所接收到的颜色信号也随之改变，同时调节位移平台移动，根据驱动控制件控制的第一聚焦透镜组和照明针孔在轴向移动区间内颜色信号的变化，以及位移平台移动的距离，计算机则可计算出被测面板表面相应的面型；
22.当被测面板为非透明材料制成时，调节位移平台使之沿轴向移动，被测面板在位移平台沿轴向移动的过程中，被测面板上表面与色散聚焦透镜组的焦平面重合，光信号接收组件则可相应接收到被测面板上表面的反射光信号，与光信号接收组件连接的计算机则处理接收反射光的颜色信号；通过驱动控制件调节第一聚焦透镜组和照明针孔同时沿轴向移动，移动期间，光信号接收组件所接收到的颜色信号也随之改变，同时调节位移平台移动，根据驱动控制件控制的第一聚焦透镜组和照明针孔在轴向移动区间内颜色信号的变化，以及位移平台移动的距离，计算机则可计算出被测面板上表面相应的面型。
23.如上所述的一种光谱共焦扫描位移传感器装置的使用方法，在步骤s5中，所述驱动控制件为音圈电机控制第一聚焦透镜组和照明针孔轴向移动以实现多次测量。
24.如上所述的一种光谱共焦扫描位移传感器装置的使用方法，在步骤s5中，所述光信号接收组件为颜色传感器或光谱仪；当光信号接收组件为颜色传感器时，该颜色传感器接收处理通过第二聚焦透镜组的光信号；当光信号接收组件为光谱仪时，该光谱仪接收处理通过第二聚焦透镜组的光信号，原单一颜色信号变为双峰值光信号，光谱仪接收到光信号后，与光谱仪相连的计算机控制驱动控制件以调节第一聚焦透镜组与照明针孔在测量区间移动，获得多组测量值，比对计算后得出被测面板的精确厚度；测面型时，相应调节位移平台移动，由与光谱仪相连的计算机处理单位时间光峰值的变化和位移平台移动距离则可计算出被测面板的面型值，比对计算后可得出被测面板的精确面型值。
25.如上所述的一种光谱共焦扫描位移传感器装置的使用方法，在步骤s5中，当驱动控制件为音圈电机，在通过音圈电机调节第一聚焦透镜组与照明针孔移动时，音圈电机初始置于极大或极小电流，以将焦透镜组与照明针孔置于移动极限位置处。
26.本发明又提供一种光谱共焦扫描位移传感器装置，沿入射光轴依次设有多光谱光源、y型光纤、第二准直透镜组、色散聚焦透镜组和位移平台。
27.所述多光谱光源用于提供及发射多光谱光束，所述y型光纤具有输入端、输出端和接收端，所述y型光纤的输入端与多光谱光源耦合；所述y型光纤的输出端将多光谱光束射向第二准直透镜组，且y型光纤的输入端与驱动控制件连接，可通过驱动控制件调节y型光纤的输入端沿轴向移动以改变色散聚焦透镜组的焦面移动，从而可多次测量扫描；所述y型光纤的接收端连接有光信号接收组件，所述光信号接收组件与计算机连接。
28.所述第二准直透镜组用于将y型光纤输出端射出的光准直成平行光束，以及用于将通过色散聚焦透镜组的反射光束聚焦于y型光纤输出端，之后将反射光信号传递至y型光纤的接收端上，使得光信号接收组件接收光信号。
29.所述色散聚焦透镜组用于将第二准值透镜组准直的光束聚焦到被测面板表面上，
聚焦到被测面板表面的光再反射，色散聚焦透镜组则收集由被测面板表面反射的反射光，并将反射光平行射向第二准直透镜组；所述位移平台可以沿轴向和xy平面移动，进行测量时，被测面板位于位移平台上，通过调节位移平台轴向移动，以使得被测面板相应表面与色散聚焦透镜组的焦平面重合。
30.如上所述的一种光谱共焦扫描位移传感器装置，还包括照明针孔，所述y型光纤输出端射出的光束经过照明针孔后再射向第二准直透镜组，所述照明针孔与驱动控制件连接，可通过驱动控制件调节照明针孔轴向移动以改变色散聚焦透镜组的焦面移动，从而可多次测量扫描，所述色散聚焦透镜组收集由被测面板表面反射的反射光平行射向第二准直透镜组后，第二准直透镜组将反射光聚焦于照明针孔上。
31.本发明再提供一种光谱共焦扫描位移传感器装置，沿入射光轴依次设有多光谱光源、y型光纤、第一准直透镜组、第一聚焦透镜组、照明针孔、第二准直透镜组、色散聚焦透镜组和位移平台。
32.所述第一聚焦透镜组与照明针孔相对固定设置，且所述第一聚焦透镜组或照明针孔外侧连接有用于调节第一聚焦透镜组和照明针孔轴向移动的驱动控制件，通过调节轴向移动以改变色散聚焦透镜组的焦面移动，从而可多次测量扫描。
33.所述多光谱光源用于提供及发射多光谱光束，所述y型光纤具有输入端、输出端和接收端，所述y型光纤的输入端与多光谱光源耦合；所述y型光纤输出端将多光谱光束射向第一准直透镜组；所述y型光纤接收端连接有光信号接收组件，所述光信号接收组件与计算机连接。
34.所述第一准直透镜组用于将y型光纤输出端射出的光束准直为平行光束并发射到第一聚焦透镜组上，所述第一聚焦透镜组用于聚焦和准直，当准直后的平行光束射向第一聚焦透镜组时，所述第一聚焦透镜组将光束聚焦到照明针孔上；当被测面板的反射光经过照明针孔而射到第一聚焦透镜组时，所述第一聚焦透镜组将反射光束准直为平行光束，并射向第一准直透镜组，第一准直透镜组将反射光束聚焦于y型光纤输出端，之后再将反射的光信号传递至y型光纤接收端，使得光信号接收组件接收到光信号；
35.所述照明针孔用于滤波，过滤边缘杂散光和离焦产生的弥散斑；所述第二准直透镜组用于将通过照明针孔的光准直成平行光束，以及用于将通过色散聚焦透镜组的反射光束聚焦于照明针孔上；所述色散聚焦透镜组用于将第二准值透镜组准直的光聚焦到被测面板表面上，聚焦到被测面板表面的光再反射，色散聚焦透镜组则收集由被测面板表面反射的反射光，并将反射光平行射向第二准直透镜组。
36.所述第二聚焦透镜组用于聚焦，当色散聚焦透镜组收集到被测面板的反射光且反射光依次通过第二准直透镜组聚焦、照明针孔滤波、第一聚焦透镜组准直、第一准直透镜组聚焦于y型光纤输出端后，再将反射光信号传递到y型光纤接收端，使得光信号接收组件接收光信号；所述位移平台可以沿轴向和xy平面移动，进行测量时，被测面板位于位移平台上，通过调节位移平台轴向移动，以使得被测面板相应表面与色散聚焦透镜组的焦平面重合。
37.与现有技术相比较，本发明具有如下优点：
38.1、本发明一种光谱共焦扫描位移传感器装置，通过驱动控制件调节第一聚焦透镜组与照明针孔沿轴向移动，在使用同一光学系统测量时，可增加了测量次数，通过多次扫描
获得测量值的轴向光谱进行分析，增加了测量精度,避免被测面板表面颜色吸收而受到影响。
39.2、本发明其光信号接收组件采用颜色传感器，具有响应快，扫描效率高的特点，且颜色传感器价格经济，能有效降低成本。
40.3、本发明其可采用音圈电机作为轴向移动调节的驱动控制件，使用时，将音圈电机的电流极值作为测量控制的初始值，对应的电流极大值和极小值控制的移动范围则作为测量区间，因而音圈电机控制精度可达到最高，可保证本发明装置的测量精度。另外，音圈电机其本身体积小，有利于整体结构紧凑化设计而减小设计体积，且其使用性能稳定可靠，价格经济，在保证性能的前提下可有效降低成本。
41.4、本发明使用方法其便于操作，实现非接触即可高效、稳定、精确地测量被测面板的面型或厚度。
42.5、本发明可采用y型光纤替代分光镜，由于y型光纤具有一定柔性，故可使得本发明装置的结构更紧凑，更便于使用；且当y型光纤的横截面尺寸小到一定程度时，其输出端则相当于一点光源，故而可省去照明针孔，可进一步简化整体结构。
【附图说明】
43.图1为本发明具体实施方式一的结构示意图。
44.图2为本发明具体实施方式二的结构示意图。
45.图3为本发明具体实施方式三的结构示意图。
46.图4为本发明具体实施方式四的结构示意图。
47.图5为本发明中光信号接收组件采用颜色传感器接收扫描信号的示意图。
48.图6为图5的信号3d示意图。
【具体实施方案】
49.下面结合附图对本发明的实施方式作详细说明。
50.如图1
‑
2所示，为本发明一种光谱共焦扫描位移传感器装置，沿入射光轴依次设有多光谱光源1、第一准直透镜组2、分光镜3、第一聚焦透镜组4、照明针孔6、第二准直透镜组7、色散聚焦透镜组8和位移平台10；第一聚焦透镜组4与照明针孔6相对固定设置，且第一聚焦透镜组4或照明针孔6外侧连接有用于调节第一聚焦透镜组4和照明针孔6沿轴向移动的驱动控制件5，分光镜3两相对测分别为第一准直透镜组2和第一聚焦透镜组4，分光镜3第三侧依次设有第二聚焦透镜组11和光信号接收组件，光信号接收组件与计算机连接，光信号接收组件优选采用颜色传感器13，也可以采用光谱仪12。
51.驱动控制件5采用音圈电机或机械精密扫描器件等，本发明优选音圈电机作为驱动控制件5，选取音圈电机是因为其使用时无接触，使用性能稳定、寿命长，能更快响应地测量和保证测量精度，并且可有效控制设计及制造成本，实现结构紧凑及体积最小化。
52.通过音圈电机调节第一聚焦透镜组4和照明针孔6的移动测量区间和初始位置，第一聚焦透镜组4和照明针孔6相对固定，音圈电机初始值为电流极值，当接收到初始光信号后，音圈电机也相应收到计算机的控制信号，开始控制第一聚焦透镜组和照明针孔沿轴向移动，与之对应的是色散聚焦透镜组8的焦面移动，在移动中，扫描获得了多次测量值，为被
测面板表面的轴向光谱变化或颜色变化，经过分析轴向光谱则能提高最终测量精度。且分析处理轴向颜色变化能处理颜色传感器不能直接处理被测面板表面存在的颜色吸收的问题，音圈电机初始置于极值是因为此时电流大，控制精度高。
53.进行测量时，被测面板9放置于位移平台10上，通过调节位移平台10轴向移动，可使得被测面板9相应表面与色散聚焦透镜组8的焦平面重合而在测量范围内。
54.在本发明中，多光谱光源1属于照明光源，用于提供及发射多光谱光束，照明光源是共焦光学系统的重要组成部分，在本发明的整个光学系统中，要求照明光源发射的光束具备较高的准直度和足够的光谱宽度，且还要有稳定的输出和足够的能效。由于驱动控制件5能调节第一聚焦透镜组4和照明针孔6进行轴向移动，所以多光谱光源1发出的光束到达第一聚焦透镜组4应为平行光束，故设置了第一准直透镜组2对多光谱光源1发出的光准直为平行光束，并发射到分光镜3上。分光镜3用于分光，第一聚焦透镜组4用于聚焦和准直，当多光谱光源1发出的光束经过准直、分光后射向第一聚焦透镜组4时，第一聚焦透镜组4将光束聚焦到照明针孔6上，照明针孔6对通过的光束进行滤波，过滤边缘杂散光和离焦产生的弥散斑；当被测面板9的反射光经过照明针孔6射到第一聚焦透镜组4时，第一聚焦透镜组4将反射光束准直为平行光束，并射向分光镜3上。
55.第二准直透镜组7用于将通过照明针孔6的光准直成平行光束，以及用于将通过色散聚焦透镜组8的反射光束聚焦于照明针孔6上。色散聚焦透镜组8用于将第二准值透镜组7准直的光聚焦到被测面板9表面上，聚焦到被测面板9表面的光再反射，色散聚焦透镜组8则收集由被测面板9表面反射的反射光，并将反射光平行射向第二准直透镜组7。
56.当色散聚焦透镜组8收集到被测面板9的反射光且反射光依次通过第二准直透镜组7聚焦、照明针孔6滤波、第一聚焦透镜组4准直、分光镜3分光后，由第二聚焦透镜组11聚焦到光信号接收组件上，使得光信号接收组件接收光信号。
57.如图1所示，作为本发明的一种实施方式，光信号接收组件采用颜色传感器13，通过颜色传感器接收处理经过第二聚焦透镜组11的光信号，采用颜色传感器接收处理光信号，其具有响应快、成本低的特点，且采用光谱扫描差值分析的方式也能解决颜色传感器对被测面板表面的存在颜色吸收的问题。
58.如图2所示，作为本发明的第二种实施方式，光信号接收组件采用光谱仪12，通过光谱仪接收处理经过第二聚焦透镜组11的光信号，由于光谱仪的响应较慢，故其会影响测量效率，该实施方式仅适用高精度测量需求，且对测量效率要求不高的场景。
59.本发明一种光谱共焦扫描位移传感器装置的使用方法，使用如图1、2所示一种光谱共焦扫描位移传感器装置，具体步骤如下：
60.s1、调节多光谱光源1、第一准直透镜组2、分光镜3，第一聚焦透镜组4、照明针孔6、第二准直透镜组7、色散聚焦透镜组8和位移平台10使之相应等高同轴，以及调节分光镜3、第二聚焦透镜组11和光信号接收组件，使之相应等高同轴；
61.s2、开启多光谱光源1，音圈电机置于电流极值处，第一聚焦透镜组4和照明针孔6置于移动距离的极限位置；多光谱光源1射出的光束先经过第一准直透镜组2准直、分光镜3分光，后经过第一聚焦透镜组4聚焦在照明针孔6上而形成点光源；
62.s3、第二准直透镜组7将经过照明针孔6的出射光准直得到平行光束，并射向色散聚焦透镜组8；
63.s4、色散聚焦透镜组8将经过准直得到的平行光束聚焦到被测面板9表面，由被测面板9相应表面进行反射，色散聚焦透镜组8则进行收集被测面板9表面反射的反射光，收集的反射光经过第二准直透镜组7聚焦于照明针孔6上，此时照明针孔6进行滤波，焦点在照明针孔6上的反射光经过照明针孔6后，先经由第一聚焦透镜组4准直为平行光束，再经过分光镜3分光而改变光路方向，最后经过第二聚焦透镜组11聚焦到光信号接收组件上，使之接收到反射光的信号；
64.s5、当被测面板9为透明材料制成时，调节位移平台10使之沿轴向移动，被测面板在位移平台10沿轴向移动的过程中，被测面板9上、下表面将分别与色散聚焦透镜组8的焦平面重合，光信号接收组件则可接收到被测面板9相应表面的反射光信号，与光信号接收组件连接的计算机则处理接收到的反射光的颜色信号；通过驱动控制件5调节第一聚焦透镜组4和照明针孔6沿轴向移动，在移动期间，光信号接收组件所接收到的颜色信号也随之改变，根据驱动控制件5调节第一聚焦透镜组4和照明针孔6在轴向移动区间内颜色信号的变化，计算机则可计算出被测面板9的厚度；
65.当被测面板9为透明材料制成时，调节位移平台10使之沿轴向移动，被测面板在位移平台10沿轴向移动的过程中，被测面板9上表面或下表面相应与色散聚焦透镜组8的焦平面重合，光信号接收组件则可相应接收到被测面板9相应表面的反射光信号，与光信号接收组件连接的计算机则处理接收到反射光的颜色信号；通过驱动控制件5调节第一聚焦透镜组4和照明针孔6同时沿轴向移动，在移动期间，光信号接收组件所接收到的颜色信号也随之改变，同时调节位移平台10移动，根据驱动控制件5调节第一聚焦透镜组4和照明针孔6在轴向移动区间内颜色信号的变化，以及位移平台10移动的距离，计算机则可计算出被测面板9相应的面型；
66.当被测面板9为非透明材料制成时，调节位移平台10使之沿轴向移动，被测面板在位移平台10沿轴向移动的过程中，被测面板9上表面与色散聚焦透镜组8的焦平面重合，光信号接收组件则可相应接收到被测面板9上表面的反射光信号，与光信号接收组件连接的计算机则处理接收到反射光的颜色信号；通过驱动控制件5调节第一聚焦透镜组4和照明针孔6同时沿轴向移动，在移动期间，光信号接收组件所接收到的颜色信号也随之改变，同时调节位移平台10移动，根据驱动控制件5调节第一聚焦透镜组4和照明针孔6在轴向移动区间内颜色信号的变化，以及位移平台10移动的距离，计算机则可计算出被测面板9相应的面型。
67.如图2所示，在步骤s4中，使用光谱仪12接受处理通过第二聚焦透镜组11的光信号，当使用光谱仪12作为光信号接收组件时，接收到的光信号为双峰值光信号，光谱仪12接收到光信号后，与光谱仪12相连的计算机也控制音圈电机工作，使得第一聚焦透镜组4与照明针孔6在测量区间移动，从而获得多组测量值，比对计算则得出被测面板的精确厚度。测面型时，位移平台也相应移动，由与光谱仪12相连的计算机处理单位时间光峰值的变化和位移平台移动距离，则计算得出被测面板9的面型值，比对得出精确值。
68.如图1、2所示，照明针孔6、第二准直透镜组7、色散聚焦透镜组8、被测面板9一起组成多光谱共焦系统。光束经过第一聚焦透镜组4聚焦而通过照明针孔6后而形成点光源，再由色散聚焦透镜组8轴向色散，收集被测面板表面反射光后，依次经过色散聚焦透镜组8、第二准直透镜组7，且反射光路的焦点在被测面板表面的反射光才能反射回并聚焦在照明针
孔上，离焦的反射光在照明针孔处为弥散斑，故而无法通过照明针孔，即由照明针孔进行滤波，进而分离得到光信号后，之后相应由颜色传感器或光谱仪接收处理。
69.如图2所示，使用光谱仪12接收处理光信号，通过轴向层析特性及光学色散原理建立距离与波长间的对应关系，并分析光谱仪得到的峰值信号找出对应的波长，从而获得位置信息，进而测量出被测面板的厚度或面型，当扫描完成后，获得被测面板的厚度或面型的轴向光谱变化，经过比对处理，故而可提高测量精度。
70.如图1所示，光信号接收组件采用颜色传感器13接收处理光信号，如图5所示，为光信号接收组件采用颜色传感器接收扫描信号的示意图，进行扫描测量时，颜色传感器接收到被测面板相应表面反射光的rgb颜色信号后，与之相连的计算机获取rgb颜色信号,根据色度学原理,rgb颜色信号需用如下公式转换而获得标准归一化颜色(x,y,v)值：
[0071][0072][0073][0074]
x+y+v＝1。
[0075]
用c表示一个x,y,v颜色，c(z,d)表示测量颜色，其中z表示被测面高度,d表示照明针孔移动的距离，当d是固定时，如果被测面板表面强吸收则无法测量。但是一般被测面板的表面不会是黑体一样而吸收所有的光谱。当d的变化会使得在较大的光谱范围扫描聚焦到被测面板表面时，则可避免由于被测面板表面对特定光谱的较大吸收导致无法测量。
[0076]
如图5所示，由rgb组成的虚线三角形22是颜色传感器的颜色响应范围，三角形22的顶点r、g、b是颜色传感器测量滤光片的色度坐标，xy轴为色度坐标，马蹄曲线21是标准色度区域，当d变化时，所测得不同z时的测量结果曲线23、24。
[0077]
图6是图5的3d显示的示意图，两条测量结果曲线23、24是不同z时扫描d距离的结果。有两条测量结果曲线在垂直方向的距离可以得到精确的z值，由于在大光谱范围采样，其测量结果不会因被测面板表面的个别光谱被吸收而影响。同时，多次采样也进一步提高测量精度。
[0078]
如图3所示，作为本发明的第三种实施方式，沿入射光轴依次设有多光谱光源1、y型光纤15、第二准直透镜组7、色散聚焦透镜组8和位移平台10；y型光纤15具有输入端16、输出端和接收端18，y型光纤15的输入端与多光谱光源1耦合；多光谱光源1发出的光束从y型光纤15的输出端射向第二准直透镜组7，且y型光纤15的输出端与驱动控制件5连接，可通过驱动控制件5控制y型光纤15的输入端沿轴向移动以改变色散聚焦透镜组8的焦面移动，从而可多次测量扫描；y型光纤15的接收端连接有与计算机连接的光谱仪12或颜色传感器13。
[0079]
在第三种实施方式中，第二准直透镜组7用于将y型光纤15输出端射出的光准直成平行光束，以及用于将通过色散聚焦透镜组8的反射光束聚焦于y型光纤15输出端，之后将反射光信号传递至y型光纤15的接收端上，使得光信号接收组件接收光信号。色散聚焦透镜组8用于将第二准值透镜组7准直的光聚焦到被测面板9表面上，聚焦到被测面板9表面的光
再反射，色散聚焦透镜组8则收集由被测面板9表面反射的反射光，并将反射光平行射向第二准直透镜组7。进行测量时，位移平台10可以沿轴向和xy平面移动，被测面板9位于位移平台10上，通过调节位移平台10轴向移动，以使得被测面板9相应表面与色散聚焦透镜组8的焦平面重合。
[0080]
在第三种具体实施方式中，如果y型光纤15截面尺寸足够小，其输出端则可直接形成点光源而无需通过照明针孔进行滤波。采用y型光纤15替代分光镜，可使得本发明装置的结构更紧凑，更便于操作使用。
[0081]
当y型光纤15输出端射出的光所形成的点光源达不到要求时，可增加一照明针孔6，即使得y型光纤15输出端射出的光束先经过照明针孔6后再射向第二准直透镜组7，照明针孔6与驱动控制件5连接，可通过驱动控制件5控制照明针孔6轴向移动以改变色散聚焦透镜组8的焦面移动，从而可多次测量扫描。
[0082]
如图4所示，作为本发明的第四种实施方式，沿入射光轴依次设有多光谱光源1、y型光纤15、第一准直透镜组2、第一聚焦透镜组4、照明针孔6、第二准直透镜组7、色散聚焦透镜组8和位移平台10，第一聚焦透镜组4与照明针孔6相对固定设置，且第一聚焦透镜组4或照明针孔6外侧连接有用于调节第一聚焦透镜组4和照明针孔6沿轴向移动的驱动控制件5，y型光纤15的输入端16与多光谱光源1耦合，y型光纤15的输出端射向第一准直透镜组2，y型光纤15的接收端18连接有光信号接收组件。本发明中，光信号接收组件为光谱仪12或颜色传感器13，光信号接收组件与计算机连接，第四种实施方式在进行扫描测量被测面板的操作方式与前述第一、二实施方式的区别仅是用y型光纤15替换了分光镜。
[0083]
第四种实施方式中多光谱光源1发出的光束依次经过y型光纤15输出端、第一准直透镜组2和第一聚焦透镜组4，第一准直透镜组2将y型光纤15的输出端射出的光准直为平行光并发射到第一聚焦透镜组4上，接着第一聚焦透镜组4将光束聚焦到照明针孔6上。当被测面板9的反射光经过照明针孔6射到第一聚焦透镜组4时，第一聚焦透镜组4将反射光束准直为平行光束，并射向第一准直透镜组2，第一准直透镜组2则将反射的平行光束聚焦于y型光纤15的输出端上，之后由y型光纤15的接收端将反射光信号传给光信号接收组件。
[0084]
第二准直透镜组7用于将通过照明针孔6的光准直成平行光束，以及用于将通过色散聚焦透镜组8的反射光束聚焦于照明针孔6上。色散聚焦透镜组8用于将第二准值透镜组7准直的光聚焦到被测面板9表面上，聚焦到被测面板9表面的光再反射，色散聚焦透镜组8则收集由被测面板9表面反射的反射光，并将反射光平行射向第二准直透镜组7。
[0085]
当色散聚焦透镜组8收集到被测面板9的反射光且反射光依次通过第二准直透镜组7聚焦、照明针孔6滤波、第一聚焦透镜组4准直、第一准直透镜组2聚焦至y型光纤15的输出端上，由y型光纤15的接收端发射给光信号接收组件上，使得光信号接收组件接收光信号。位移平台10可以沿轴向和xy平面移动，进行测量时，被测面板9位于位移平台10上，通过调节位移平台10轴向移动，以使得被测面板9相应表面与色散聚焦透镜组8的焦平面重合。