光谱共焦位移传感器镜头设计

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光谱共焦位移传感器镜头设计

光学设计 | 更新时间：2025-09-01

- 光谱共焦位移传感器镜头设计
- Lens design for chromatic confocal displacement sensor
- 光学技术 2019年45卷第6期页码：653-659
- 作者机构：
  
  1:西安邮电大学电子工程学院
- 作者简介：
- 基金信息：
  
  国家自然科学基金资助项目(61202490);陕西省教育厅专项科学研究计划项目(17JK0697);陕西省科技攻关项目(2017GY-189)
- DOI：10.13741/j.cnki.11-1879/o4.2019.06.003
  中图分类号：
- 纸质出版：2019
- 稿件说明：
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梁青, 薛丹, 伍星昱. 光谱共焦位移传感器镜头设计[J]. 光学技术, 2019,45(6):653-659.

Lens design for chromatic confocal displacement sensor[J]. 2019, 45(6): 653-659.
梁青, 薛丹, 伍星昱. 光谱共焦位移传感器镜头设计[J]. 光学技术, 2019,45(6):653-659. DOI： 10.13741/j.cnki.11-1879/o4.2019.06.003.

Lens design for chromatic confocal displacement sensor[J]. 2019, 45(6): 653-659. DOI： 10.13741/j.cnki.11-1879/o4.2019.06.003.

光谱共焦位移传感器是一种以波长信息反映位移变化的非接触式光电位移传感器

色散镜头是传感器重要组成部分

其轴向色散与波长之间的线性度和色散范围会影响系统整体性能。为产生较大的线性轴向色散和良好的线性度

文章阐述了光谱共焦位移传感器的基本原理

分析了轴向色散与玻璃材料及波长之间的的关系

使用ZEMAX光学设计仿真软件的多重结构功能

设置评价函数操作数进行优化得到了一个镜头组。镜头组采用正负透镜组分离结构

在486～656nm波长范围内

色散范围约为1mm

各个单色波长在其焦点位置产生最大的RMS半径为1.552μm且达到衍射极限

同时波长色散离焦量与波长之间通过线性拟合所得判定系数R~2为0.9976

理论分辨率为5nm

镜头在产生大的色散范围同时也拥有着良好的线性性。

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