(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210369494.5 (22)申请日 2022.04.08 (71)申请人 聚时科技 （上海） 有限公司 地址 200090 上海市杨 浦区杨树浦路23 00 号3B层B02- 59室 (72)发明人 董兆国　 (74)专利代理 机构 武汉天领众智专利代理事务 所(普通合伙) 42300 专利代理师 刘诚 (51)Int.Cl. G01N 21/25(2006.01) G01N 21/01(2006.01) G01B 11/06(2006.01) G01B 11/00(2006.01) (54)发明名称 一种点阵推扫光谱 共聚焦装置 (57)摘要 本申请涉及一种点阵推扫光谱共聚焦 装置， 包括光斑发射组件， 成像组件、 分光棱镜、 探测组 件； 所述光斑发射组件用于输出点阵状光斑； 所 述成像组件包括依次设置的第一准直镜头、 色差 物镜， 点阵状光斑穿过所述第一准直镜头与色差 物镜， 用于对 所述光斑发射组件发出的点阵状光 斑进行成像； 所述探测组件包括依次设置的探测 点阵、 第二准直镜头、 衍射光栅、 第三准直镜头、 探测器， 用于接收经所述分光棱镜反射的光线。 本发明通过检测点错位设计， 避免串扰， 解决了 线光谱共焦存在单点光斑弥散影响与周围检测 点串扰问题； 本发明的振荡反射镜高频率周期 震 荡， 提高在非扫描轴的采样密度； 本发明在扫描 方向运动硅片， 以线扫相机高频率采样， 提高产 率。 权利要求书1页 说明书5页 附图7页 CN 114720393 A 2022.07.08 CN 114720393 A 1.一种点阵推扫光谱共聚焦装置， 其特征在于， 包括光斑发射组件， 成像组件、 分光棱 镜(4)、 探测组件； 所述光斑发射组件用于输出点阵状光斑； 所述成像组件包括依次设置的 第一准直镜头(5)、 色差物镜(7)， 点阵状光斑穿过所述第一准直镜头(5)与色差物镜(7)， 用 于对所述光斑发射组件发出的点阵状光斑进 行成像； 所述探测组件包括依次设置的探测点 阵(8)、 第二准直镜头(9)、 衍射光栅(10)、 第三准直镜头(11)、 探测器(12)， 经所述分光棱镜 (4)反射的光线依次经过所述探测点阵(8)、 所述第二准直镜头(9)、 所述衍射光栅(10)、 所 述第三准直镜头(11)及所述探测器(12)。 2.根据权利要求1所述的点阵推扫光谱共聚焦装置， 其特征在于， 所述光斑发射组件包 括光源(1)、 照明镜头(2)、 投影点阵(3)， 所述照明镜头(2)设置于所述光源(1)与所述投影 点阵(3)之间； 所述光源(1)照射的光束 经过所述照明镜头(2)的传导后， 入射至所述投影点 阵(3)， 所述投影点阵(3)将光束投影成点阵状光斑。 3.根据权利要求2所述的点阵推扫光谱共聚焦装置， 其特征在于， 所述投影点阵(3)包 括遮光层(14)、 透光 孔(15)， 所述透光 孔(15)呈点阵状设置在所述遮光层(14)上。 4.根据权利要求3所述的点阵推扫光谱共聚焦装置， 其特征在于， 所述透光孔(15)内径 不大于所述第一 准直镜头(5)的艾 里斑直径。 5.根据权利要求1所述的点阵推扫光谱共聚焦装置， 其特征在于， 所述成像组件还包括 倾斜设置的振荡反射镜(6)， 所述振荡反射镜(6)设置在所述第一准直镜头(5)与所述色差 物镜(7)之间。 6.根据权利要求5所述的点阵推扫光谱共聚焦装置， 其特征在于， 所述振荡反射镜(6) 沿光轴中心周期振荡。 7.根据权利要求1所述的点阵推扫光谱共聚焦装置， 其特征在于， 所述衍射光栅(10)为 振荡式衍 射光栅， 其沿光轴中心周期振荡。 8.根据权利要求1所述的点阵推扫光谱共聚焦装置， 其特征在于， 所述第三准直镜头 (11)为汇聚镜 头。权　利　要　求　书 1/1 页 2 CN 114720393 A 2一种点阵推扫光谱共聚焦装 置 技术领域 [0001]本发明涉及光谱 共聚焦装置技 术领域， 具体涉及一种点阵推扫光谱 共聚焦装置 。 背景技术 [0002]白光由许多单色光组成的。 光在不 同介质中传播可能会有角度偏差 的现象产生， 而实际的白光照射下不同介质将有很多单线光的折射。 光学材料对于不同单色光的折射率 是不同的， 也就是折射角度不同波长愈 短折射率愈大， 波长愈长折射率愈小。 同一薄透镜对 不同单色光， 每一种单色光 都有不同的焦距， 按色光的波长由短到长， 它们的像点离开透镜 由近到远地排列在光轴 上， 这样成像就产生了色差透镜错误。 色差透镜错误使成像产生色 斑或晕环。 光谱共焦测量方法利用这种物理现象的特点， 通过使用特殊透镜， 延 长不同颜色 光的焦点光晕范围， 形成特殊放大色差， 使其根据不同的被测产品到透镜的距离， 会对应一 个精确波长的光聚焦到被测产品上。 通过测量反射光的波长， 就可以得到被测产品到透镜 的精确距离 。 [0003]光谱共焦技术是一种基于轴向色差和色彩编码技术的光学检测方法， 将传感器发 射端发出的复色光色散为波长连续的光谱， 通过色彩编 码， 将波长准确映射到被测产品， 通 过测量反射 光的波长， 建立传感器距离与波长间的对应关系， 获取被测产品的位置信息 。 [0004]如图1所示， 光源发出的光通过光纤耦合器后可以近似看作点光源， 经过准直和色 散物镜聚焦后发生光谱色散， 在像面上形成沿着光轴方向不同波长连续分布的单色光焦 点， 且每个波长的单色光焦点到被测产品的距离都不同。 当被测产品处于测 量范围内某一 位置时， 只有 特定波长的光在被测面上是聚焦状态， 该波长的光由于满足共焦条件， 可以从 被测产品表面反射回光纤耦合器并进入光谱仪， 而其他波长的光在被测产品面表面处于离 焦状态， 反射回的光在光源处的分布远大于光纤纤芯直径， 所以大部分其余波长的光线无 法进入光谱仪。 通过光谱仪解码得到回波光强最大处的波长值， 从而测得被测产品对应的 距离值。 由于采用了共焦技术， 因此该方法具有良好的层析特性， 提高了分辨力， 并且对被 测产品特性和环境杂光 不敏感。 [0005]光谱共焦技术主要应用于3C/半导体领域的三维形貌、 平整度、 粗糙度的测量及 检 测， 如手机面板玻璃轮廓度及边缘检测， 电路缺陷检测， 精密结构件尺寸检测， 芯片封装外 观检测， 芯片焊珠共面 性检测， 晶圆检测等。 [0006]但是， 目前线光谱共焦传感器系统还存在以下设计难点： 线光谱共焦技术中， 经常 会出现单点光斑不能会聚于一点， 形成一个扩散的光斑， 出现弥散的现象。 单点光斑弥散会 让其余周围检测点串扰， 进 而出现检测效率低， 数据量大等问题。 发明内容 [0007]本申请实施例提供一种点阵推扫光谱 共聚焦装置， 以解决上述问题。 [0008]为达到以上目的， 本发明采取的技 术方案是： [0009]一种点阵推扫光谱共聚焦装置， 包括光斑发射组件， 成像组件、 分光棱镜、 探测组说　明　书 1/5 页 3 CN 114720393 A 3