CN119124009B - 一种基于横向编码的光谱共聚焦测量系统及其测量方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种基于横向编码的光谱共聚焦测量系统及其测量方法，属于光学检测技术领域。本发明提供的基于横向编码的光谱共聚焦测量系统包括光谱位置测量单元和光谱角度测量单元，通过在现有的共聚焦测量系统中加入色散调校组件、空间滤波组件和光谱接收装置，通过光谱的横向编码技术、空间滤波技术和光谱定位技术，使用一维光谱波长精确的完成待测点的位置测量和角度测量，解决了现有共聚焦测量技术中通过光斑来进行测量，当接收到的光斑形状发生变化、亮度不均匀、光斑能量弱或干扰因素过大时，就不能进行精确测量的技术问题。

Description

一种基于横向编码的光谱共聚焦测量系统及其测量方法

技术领域

本发明属于光学检测技术领域，具体涉及一种基于横向编码的光谱共聚焦测量系统及其测量方法。

背景技术

共聚焦显微镜测量技术是一种强大的三维结构可视化工具，广泛应用于半导体晶圆检测等领域，因其能够精确测量表面轮廓而备受重视。然而，传统共聚焦显微镜测量技术需要逐点扫描，导致图像获取速度较慢。为提高成像速度，常用的技术之一是串联扫描法，即通过Nipkow盘实现对样品多个点的同时照明。然而，多点照明容易引起串扰和散射噪声，从而降低系统的信噪比和整体灵敏度。为了获得较好的信噪比，共焦针孔在盘面上只能占据少量面积，导致照明效率较低。

为改善现有技术中的问题，共聚焦位移传感器技术诞生，该传感器技术无需进行垂直方向的扫描运动。该传感器技术配备了白光光源和光谱仪。当白光通过物镜时，由于色差效应，不同波长的光在物镜后聚焦于不同的焦距位置。样品表面反射的离焦光会被光谱仪前的共焦针孔滤除。基于波长与焦距的已知关系，通过光谱仪分析反射光，可以解码样品表面各点的高度信息。为了获取区域的三维轮廓，需要通过X、Y平移台对样品进行逐点横向扫描。

但现有的共聚焦位移传感器技术在实际应用中面临一些挑战。由于使用光谱共聚焦位移传感器技术测量被测表面空间位置的同时测量表面倾斜角度，主要通过测量返回光束经过色散透镜后加入分光棱镜和二维位置传感探测器或者CCD相机上光斑的移动来判断表面倾斜角度。因此光谱共聚焦位移传感器技术所面临最大的问题是：白光光源相对于单色光而言，存在能量分散、光源效率以及相干性等因素导致的光束能量弱的困扰。因而，二维位置传感探测器与CCD相机的光斑定位精度较低，进而影响角度测量精度。

发明内容

本发明克服现有技术的不足，本发明提供一种基于横向编码的共聚焦测量系统及其测量方法。

基于横向编码的光谱共聚焦测量系统，包括光谱位置测量单元，还包括光谱角度测量单元；其中，

所述光谱位置测量单元包括依次沿光路设置的光源、准直透镜、第一分束镜、第一色散透镜、第二分束镜、第二色散透镜、共焦针孔和第一光谱接收装置；

所述光谱角度测量单元包括依次沿光路设置的色散调校组件、空间滤波组件和第二光谱接收装置；

所述光源发出的光束经所述准直透镜进行准直后，经所述第一分束镜进行分束，分束后的反射光束经所述第一色散透镜散射后，入射至待测物表面后反射，反射后的光束形成具有携带所述待测物信息的信息光束，所述信息光束经所述第一色散透镜透射后，入射至所述第二分束镜，经所述第二分束镜分束后的透射光束透射至所述第二色散透镜和所述共焦针孔，穿过所述共焦针孔后入射至所述第一光谱接收装置，分析所述第一光谱接收装置接收到的光谱信息获取所述待测物表面待测点的位置信息；

经所述第二分束镜分束后的反射光束依次入射至所述色散调校组件进行色散和光束校正后，入射至所述空间滤波组件进行光束信号滤波和汇聚后，入射至第二光谱接收装置，分析所述第二光谱接收装置接收到的光谱信息获取所述待测物表面待测点的角度信息。

进一步地，所述色散调校组件包括第一棱镜和第二棱镜，经所述第二分束镜分束后的反射光束入射至所述第一棱镜，所述第一棱镜将光束色散为不同波长不同角度的光束后，入射至所述第二棱镜，经所述第二棱镜折射和校正后，变成不同波长的平行光束入射至所述空间滤波组件。

进一步地，所述第一棱镜和所述第二棱镜的形状为三角形或梯形。

进一步地，所述第一棱镜和所述第二棱镜的材质相同。

进一步地，所述空间滤波组件包括沿光路设置的微透镜阵列和光纤；

所述微透镜阵列将所述第二棱镜出射的不同波长的平行光束中的杂乱光束信号滤除，并同时将有效光谱信息进行汇聚；

所述有效光谱信息入射至所述光纤中进行滤波的同时传输至所述第二光谱接收装置。

本发明还提供基于横向编码的光谱共聚焦测量系统的测量方法，包括如下步骤：

S1、将平面反射镜放置在待测物处，启动基于横向编码的光谱共聚焦测量系统，根据此时所述第二光谱接收装置接收的光谱信息获取基准中心波长；

S2、将所述待测物放置于所述基于横向编码的光谱共聚焦测量系统中，分别获取所述第一光谱接收装置和所述第二光谱接收装置接收的光谱信息；

S3、通过分析所述第一光谱接收装置接收的光谱信息，获得相应的所述待测物表面待测点的位置信息；

通过分析所述第二光谱接收装置接收的光谱信息和所述基准中心波长，获得相应的所述待测物表面待测点的角度信息。

进一步地，获得相应的所述待测物表面待测点的角度信息的具体方式为：

根据所述第二光谱接收装置接收的光谱信息，获取此时接收到所述待测物表面待测点的中心波长；

根据所述待测物表面待测点的中心波长、所述基准中心波长和基于横向编码的光谱共聚焦测量系统参数，计算所述待测物表面待测点的角度信息，计算公式（1）具体如下所示：

（1）

其中，表示所述待测物表面待测点的角度信息；L表示所述第一棱镜和所述第二棱镜的质心距离；表示测量待测物表面待测点时所述第二光谱接收装置接收波长时对应的出射角度；表示所述基准中心波长；表示所述微透镜阵列的焦距；表示获取基准中心波长时所述第二光谱接收装置接收波长时对应的出射角度。

进一步地，根据所述第二光谱接收装置接收的光谱信息，获取此时接收到所述待测物表面待测点的中心波长的具体方式为：质心法或高斯拟合法。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：

本发明是一种基于横向编码的光谱共聚焦测量系统及其测量方法，通过在现有的共聚焦测量系统中加入色散调校组件、空间滤波组件和光谱接收装置，通过光谱的横向编码技术、空间滤波技术和光谱定位技术，使用一维光谱波长精确的完成待测点的位置和角度测量，改变现有共聚焦测量技术中通过光斑来进行测量，当接收到的光斑形状发生变化、亮度不均匀、光斑能量弱或干扰因素过大时，就不能进行精确测量的情况。并且本发明的系统和方法不仅能够测量待测物的三维位置信息，获得待测物的空间成像信息，还能够对待测物表面测量点的倾斜角度进行测量，从而有效克服了现有共聚焦测量技术在测量位置和倾斜角度方面的局限性。

附图说明

图1是本发明实施例中的基于横向编码的光谱共聚焦测量系统的结构示意图；

图2是本发明实施例中的基于横向编码的光谱共聚焦测量方法的流程示意图。

其中的附图标记如下：

1-光源、2-准直透镜、3-第一分束镜、4-第一色散透镜、5-待测物、6-第二分束镜、7-第二色散透镜、8-共焦针孔、9-第一光谱接收装置、10-第一棱镜、11-第二棱镜、12-微透镜阵列、13-光纤、14-第二光谱接收装置。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明的实施方式作进一步详细描述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互结合。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例一

本发明提供一种基于横向编码的光谱共聚焦测量系统。

图1示出了本发明实施例的基于横向编码的光谱共聚焦测量系统的结构示意图。

如图1所示，一种基于横向编码的光谱共聚焦测量系统，包括光谱位置测量单元和光谱角度测量单元。本发明实施例中，光谱位置测量单元包括依次沿光路设置的光源1、准直透镜2、第一分束镜3、第一色散透镜4、第二分束镜6、第二色散透镜7、共焦针孔8和第一光谱接收装置9。光谱角度测量单元包括依次沿光路设置的色散调校组件、空间滤波组件和第二光谱接收装置14。本发明所提供的实施例中第一光谱接收装置9和第二光谱接收装置14均为光谱仪，在实际使用中能够结合波长长度测量波长和定位信息的仪器即可。

本发明所提供的实施例中光源1发出400-700nm波长的发散的复色连续白色光束经准直透镜2进行准直为平行光束后，经第一分束镜3进行分束，分束后的反射光束经第一色散透镜4散射，由于第一色散透镜4的作用，不同波长的白色光束沿着光轴方向上轴向线性展开，入射至待测物5表面后反射，经过反射后的光束形成具有携带待测物5信息的信息光束，信息光束反射至第一色散透镜4，经第一色散透镜4透射后，以平行光束的形式入射至第二分束镜6，经第二分束镜6分束后的透射光束为位置测量光束，位置测量光束透射至共焦针孔8，穿过共焦针孔8后入射至第一光谱接收装置9，分析第一光谱接收装置9接收到的位置测量光束的光谱信息，获取待测物5表面待测点的位置信息。

本发明所提供的实施例中光谱位置测量单元部分属于现有技术中经典的共聚焦位移测量技术，共焦针孔8的作用至关重要，共焦针孔8位置和待测物5的待测点的空间位置互为共轭关系。共聚焦位移测量技术延续经典的共聚焦显微镜发展而来。因此轴向响应函数可以根据共聚焦显微镜的响应函数进行推导，在共聚焦位置处所探测到的光能与轴向离焦量的关系。本发明实施例中光谱位置测量单元部分使用发散的复色连续白色的光源1，光谱位置测量单元可以看做无数个共聚焦显微镜的集成，波长和位移一一对应，形成映射关系。分析第一光谱接收装置9接收到的位置测量光束的光谱信息，对于任意在焦状态的波长，其光强显著高于其他波长，通过峰值提取其波长信息，再通过映射关系找到待测物5表面的待测点的位移信息，实现待测物5的位置测量。

经第二分束镜6分束后的反射光束为角度测量光束，角度测量光束依次入射至色散调校组件进行色散和光束校正后，入射至空间滤波组件进行光束信号滤波和汇聚后，入射至第二光谱接收装置14，分析第二光谱接收装置14接收到的光谱信息获取待测物5表面待测点的角度信息。

本发明所提供的实施例中色散调校组件包括第一棱镜10和第二棱镜11。经第二分束镜6分束后的反射光束入射至第一棱镜10，第一棱镜10将光束色散为不同波长、不同角度的光束后，入射至第二棱镜11，经第二棱镜11折射和校正后，变成不同波长的平行光束入射至空间滤波组件。

本发明实施例提供一种优选方式，第一棱镜10和第二棱镜11的形状为三角形或梯形。本发明使用三角形棱镜或梯形棱镜，是为了方便计算角度测量光束入射角度和出射角度，即为了便于后续计算待测点的角度信息。本发明所提供的实施例中使用第一棱镜10和第二棱镜11的材质相同，是为了统一棱镜材料的折射率，即为了便于后续计算待测点的角度信息。第一棱镜10和第二棱镜11材质可以选择光学玻璃，如BK7或Fused Silica，这些材料在可见光范围内具有良好的光学性能。具体计算过程在将在后续实施例中进行叙述。在实际应用中色散调校组件使用的光学器件只要能够将角度测量光束分光色散为不同波长的平行光束即可，形状和材质可以根据具体应用选择，本发明实施例对比不进行限定。

第一棱镜10将入射的平行白色光书色散为不同波长、不同角度的光束。由于不同波长的光束在棱镜中的折射率不同，折射角度也不同，这会导致光束在第一棱镜10中发生不同程度的偏折角度变化。第二棱镜11用于校正第一棱镜10引入的偏折角度变化，使不同波长的光束经过色散后依然保持平行。在色散调校组件的设计中，两块棱镜可以通过适当的角度排列来校正第一棱镜10产生的光束散开效应，使得出射光束重新平行。

本发明所提供的实施例中空间滤波组件包括沿光路设置的微透镜阵列12和光纤13，微透镜阵列12将第二棱镜11出射的不同波长的平行光束中的杂乱光束信号滤除，并同时将平行光束进行聚焦，即将有效光谱信息进行汇聚，有效光谱信息入射至光纤13中传输至第二光谱接收装置14。本发明所提供的实施例中光纤13不仅承担传输有效光谱信息的作用，还承担相当于针孔的滤波作用，过滤微透镜阵列12聚焦引入的杂光。在实际应用中，也可以使用光学掩膜板代替微透镜阵列12，但光学掩模板的聚焦和滤光的效果劣于微透镜阵列12，并且光学掩模板只有一个聚焦透镜，会使整个测量系统的光束全部聚集，对于后续获取待测物5表面待测点的中心波长提取的压力过大，影响测量的精度，因此可以根据具体情况进行选择，本发明对此不进行限定。

本发明所提供的实施例中空间滤波组件使用微透镜阵列12和光纤13，可以通过光纤13接收微透镜阵列12其中任意一个透镜的光束进行后续分析，这样只提取了整个系统中的部分光束且进行两次滤光。首先使用微透镜阵列12进行整个光学系统的大部分杂光滤光，防止杂光影响后续待测点的中心波长的判断；再通过使用光纤13二次过滤微透镜阵列12引入的杂光，进一步提取有效的光谱信息，方便后续利用峰值探测技术对待测物5表面待测点的中心波长进行提取。

现有技术中的共聚焦测量系统主要通过测量返回光束经过色散透镜后加入分光棱镜和二维位置传感探测器上光斑的质心移动，或者加入分光棱镜和CCD相机上光斑的质心移动来判断待测物5表面待测点的倾斜角度。白光光源相对于单色光而言，存在能量分散、光源效率以及相干性等因素导致的光束能量弱的困扰。因此由于二维位置传感探测器或CCD相机的光斑定位精度较低，进而影响角度测量精度。在对于光斑的识别和处理依赖于图像处理技术，图像处理技术算法的精度直接影响对于光斑的质心移动的计算，且设备分辨率、光斑形态和成像噪声等多方面的因素也会对测量角度的准确性造成影响。本发明所提供的基于横向编码的光谱共聚焦测量系统，在测量待测物5表面角度信息时，不同于现有技术通过光斑的质心位移进行计算，而是通过测量波长的偏移来替代光斑质心移动，利用波长识别技术分辨率高于图像处理技术的空间分辨率，且每个波长在光谱中都有明确的定位，可以精确测量光谱线的位移或变化。本发明所提供的基于横向编码的光谱共聚焦测量系统，使用基于横向编码的光谱测量技术，利用的是光的本征特性，不受图像模糊、形变等因素的干扰，可以获得更高的测量精度和稳定性。可以精确到小数点后几位波长的变化，因此提高了待测点的角度测量的精度。

实施例二

本发明提供一种基于横向编码的光谱共聚焦测量系统。

图2示出了本发明实施例的基于横向编码的光谱共聚焦测量系统的测量方法的流程示意图。

如图2所示，一种基于横向编码的光谱共聚焦测量系统的测量方法，包括如下步骤：

S1、将平面反射镜放置在待测物5处，启动基于横向编码的光谱共聚焦测量系统，获取此时第二光谱接收装置14接收的光谱信息，根据此时第二光谱接收装置14接收的光谱信息获取基准中心波长。本发明所提供的实施例中第一光谱接收装置9和第二光谱接收装置14均采用光谱仪。

本发明实施例提供一种优选方式，基准中心波长的计算方法可以现有使用现有技术中的质心法或高斯拟合法进行计算。本发明以质心法为例进行叙述，计算公式（1）如下所示：

（1）

其中， 表示基准中心波长；表示第i个测量点的波长，表示第i个波长对应的光强能量值。

S2、将待测物5放置于基于横向编码的光谱共聚焦测量系统中，分别获取第一光谱接收装置9和第二光谱接收装置14接收的光谱信息。

S3、分析第一光谱接收装置9接收到的位置测量光束的光谱信息。对于任意在焦状态的波长，其光强显著高于其他波长，通过峰值提取其波长信息，再通过映射关系找到待测物5表面待测点的位移信息，实现待测物5表面待测点的位置测量。

通过分析第二光谱接收装置14接收的光谱信息和基准中心波长，获得相应的待测物5表面待测点的角度信息。

本发明实施例所提供的角度测量方法原理如下：

针对本发明实施例提供的测量方法中，为了方便待测物5表面待测点的角度信息的计算和保证入射光束的对称性，本发明实施例中第一棱镜10和第二棱镜11的形状为等腰直角三角形；第一棱镜10和第二棱镜11两个棱镜的材质也相同。其他形状和材质的棱镜的计算原理相同，本发明实施例仅以此为例进行详述。

经第二分束镜6分束后的反射光束依次入射至第一棱镜10和第二棱镜11，在第一棱镜10和第二棱镜11内均会发生光束的折射。为方便阐述，以一个棱镜为例，对光学原理进行讲解，两个棱镜时同理。根据斯涅尔定律，光束的折射可以用以下公式（2）表示：

（2）

其中，n₁表示入射介质的折射率，本发明所提供的实施例中为空气；n₂表示第一棱镜10和第二棱镜11材料的折射率；θ_i表示入射角；θ_r表示折射角。以一个棱镜为例，对光学原理进行讲解，两个棱镜时同理。当光束穿过棱镜的第一个面时，斯涅尔定律适用，计算得到折射角 θ_r。然后，光束在棱镜内部传播，最终到达棱镜的第二个面。

棱镜材料的折射率并不是常数，而是与光束的波长有关，这种现象称为色散。棱镜材料的折射率 n(λ) 可以用以下公式（3）表示：

（3）

其中，A、B和C分别表示棱镜材料的色散常数；表示波长为λ时棱镜的折射率；λ表示波长。在实际应用中棱镜材质选择光学玻璃，如 BK7或Fused Silica，这些材料在可见光范围内具有良好的光学性能。本发明所提供的实施例中采用对于BK7玻璃作为棱镜的材料，则棱镜的折射率可以用以下公式（4）表示：

（4）

本发明所提供的实施例中，光束以入射角θ_i角度入射，在棱镜内部以折射角θ_r角度传播，并到达棱镜的第二个出射面。这里的几何角度取决于棱镜的形状，本发明所提供的实施例中选择等腰直角形状的第一棱镜10和第二棱镜11，就可以利用几何关系来计算光束到达棱镜第二个面的入射角度。

本发明所提供的实施例中，采用等腰直角形状的第一棱镜10和第二棱镜11，即棱镜的顶角为 θ_p=45°，那么光束在第一棱镜10内部传播时会与第二个出射面形成角度。这个角度就是光束在第二棱镜11第二个面上的入射角度，它可以通过棱镜的几何角度关系公式（5）表示：

（5）

其中，θ_p表示第一棱镜10和第二棱镜11的顶角，表示光束在第二棱镜11第二个面上的入射角度。

光束从第二棱镜11的第二个面折射回到空气中，再次应用斯涅尔定律来计算出射角，具体计算公式（6）如下所示：

（6）

其中，表示光束在第二棱镜11第二个面上的出射角度。

本发明所提供的实施例中，第一棱镜10和第二棱镜11的质心距离为L，利用横向位移公式计算每个波长光束在出射平面上的位置。本发明所提供的实施例中，光源1发出400-700nm波长的发散连续白色光束，可以分别计算其在第二棱镜11第二个面上的位置，并根据光的色散特性，得到不同波长光束的横向分布位置的偏移关系，具体计算公式（7）如下所示：

（7）

其中，表示不同波长光束的横向分布位置的偏移；和分别表示不同波长光束。

本发明所提供的实施例中，第一棱镜10和第一棱镜10的形状和材质相同，因此均用相同公式进行描述。

当测量光束聚焦到待测物5表面的待测点时，如果待测物5表面待测点倾斜了σ度，则经待测物5表面待测点反射的测量光束在出瞳面上的偏移可以通过几何光学原理进行计算，具体计算公式（8）如下所示：

（8）

其中， 表示经待测物5表面待测点反射的测量光束在出瞳面上的偏移；表示待测物5表面待测点的角度信息；表示微透镜阵列12的焦距。

经待测物5表面待测点反射的测量光束在出瞳面上的偏移量与焦距和待测物5表面待测点的倾斜角度成正比。当待测物5发生角度倾斜时，在光谱角度测量单元分离出的每个波长的移动量也是近乎线性，此时即。获取待测物5发生倾斜时，系统测量待测物5表面待测点时第二光谱接收装置14接收波长时对应的出射角度。

因此，计算待测物5表面待测点的角度信息，具体计算公式（9）具体如下所示：

（9）

综上，本发明所提供的基于横向编码的光谱共聚焦测量系统的测量方法，通过测量光谱的位移变化，将待测物5表面待测点的角度和光谱位移间建立联系，获取测量光束的横向位移形成一个波长与位移之间的函数关系。通过光谱测量波长的方式，来进行待测物5表面待测点倾斜角度的精确测量。本发明所提供的基于横向编码的光谱共聚焦测量系统的测量方法，利用的是光的本征特性，不受图像模糊、形变等因素的干扰，可以获得更高的测量精度和稳定性。本发明所提供的基于横向编码的光谱共聚焦测量系统的测量方法中光谱角度测量的方案更具抗干扰性，尤其是在复杂的实验或工业环境中。通过光谱仪测量波长依赖于光的物理性质，不会受到环境光线变化、灰尘、温度波动等外部因素的直接干扰。现有技术中的测量方法，通过CMOS或CCD相机捕捉光斑质心的位置移动则容易受到外部因素的影响。且现有技术的成像系统在不同光强、不同温度或机械振动等环境下会产生误差。图像的稳定性依赖于相机的曝光、对焦状态以及镜头成像质量，质心计算过程中的光斑畸变、光斑的非理想高斯分布形态都会引入误差。因此，本发明所提供的基于横向编码的光谱共聚焦测量系统的测量方法具有更好的环境适应性和抗干扰能力，尤其适合对外界环境干扰较为敏感的高精度测量任务。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制。本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

以上本发明的具体实施方式，并不构成对本发明保护范围的限定。任何根据本发明的技术构思所做出的各种其他相应的改变与变形，均应包含在本发明权利要求的保护范围内。

Claims (8)

1.一种基于横向编码的光谱共聚焦测量系统，包括光谱位置测量单元，其特征在于，还包括光谱角度测量单元；其中，

所述光谱位置测量单元包括依次沿光路设置的光源（1）、准直透镜（2）、第一分束镜（3）、第一色散透镜（4）、第二分束镜（6）、第二色散透镜（7）、共焦针孔（8）和第一光谱接收装置（9）；

所述光谱角度测量单元包括依次沿光路设置的色散调校组件、空间滤波组件和第二光谱接收装置（14）；

所述光源（1）发出的光束经所述准直透镜（2）进行准直后，经所述第一分束镜（3）进行分束，分束后的反射光束经所述第一色散透镜（4）散射后，入射至待测物（5）表面后反射，反射后的光束形成具有携带所述待测物（5）信息的信息光束，所述信息光束经所述第一色散透镜（4）透射后，入射至所述第二分束镜（6），经所述第二分束镜（6）分束后的透射光束透射至所述第二色散透镜（7）和所述共焦针孔（8），穿过所述共焦针孔（8）后入射至所述第一光谱接收装置（9），分析所述第一光谱接收装置（9）接收到的光谱信息，获取所述待测物（5）表面待测点的位置信息；

经所述第二分束镜（6）分束后的反射光束依次入射至所述色散调校组件进行色散和光束校正后，入射至所述空间滤波组件进行光束的信号滤波和汇聚后，入射至所述第二光谱接收装置（14），分析所述第二光谱接收装置（14）接收到的光谱信息，获取所述待测物（5）表面待测点的角度信息。

2.根据权利要求1所述的基于横向编码的光谱共聚焦测量系统，其特征在于，所述色散调校组件包括第一棱镜（10）和第二棱镜（11）；

经所述第二分束镜（6）分束后的反射光束入射至所述第一棱镜（10），所述第一棱镜（10）将光束色散为不同波长不同角度的光束后，入射至所述第二棱镜（11），经所述第二棱镜（11）折射和校正后，变成不同波长的平行光束入射至所述空间滤波组件。

3.根据权利要求2所述的基于横向编码的光谱共聚焦测量系统，其特征在于，所述第一棱镜（10）和所述第二棱镜（11）的形状为三角形或梯形。

4.根据权利要求3所述的基于横向编码的光谱共聚焦测量系统，其特征在于，所述第一棱镜（10）和所述第二棱镜（11）的材质相同。

5.根据权利要求4所述的基于横向编码的光谱共聚焦测量系统，其特征在于，所述空间滤波组件包括沿光路设置的微透镜阵列（12）和光纤（13）；

所述微透镜阵列（12）将所述第二棱镜（11）出射的不同波长的平行光束中的杂乱光束信号滤除，并同时将有效光谱信息进行汇聚；

所述有效光谱信息入射至所述光纤（13）中进行滤波的同时传输至所述第二光谱接收装置（14）。

6.一种使用权利要求1-5中任一项所述的基于横向编码的光谱共聚焦测量系统的测量方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1、将平面反射镜放置在所述待测物（5）处，启动基于横向编码的光谱共聚焦测量系统，根据此时所述第二光谱接收装置（14）接收的光谱信息获取基准中心波长；

S2、将所述待测物（5）放置于所述基于横向编码的光谱共聚焦测量系统中，分别获取所述第一光谱接收装置（9）和所述第二光谱接收装置（14）接收的光谱信息；

S3、通过分析所述第一光谱接收装置（9）接收的光谱信息，获得相应的所述待测物（5）表面待测点的位置信息；

通过分析所述第二光谱接收装置（14）接收的光谱信息和所述基准中心波长，获得相应的所述待测物（5）表面待测点的角度信息。

7.根据权利要求6所述的基于横向编码的光谱共聚焦测量系统的测量方法，其特征在于，获得相应的所述待测物（5）表面待测点的角度信息的具体方式为：

根据所述第二光谱接收装置（14）接收的光谱信息，获取此时接收到所述待测物（5）表面待测点的中心波长；

根据所述待测物（5）表面待测点的中心波长、所述基准中心波长和基于横向编码的光谱共聚焦测量系统参数，计算所述待测物（5）表面待测点的角度信息，计算公式如下所示：

其中，表示所述待测物（5）表面待测点的角度信息；L表示第一棱镜（10）和第二棱镜（11）的质心距离；表示测量待测点时所述第二光谱接收装置（14）接收中心波长时对应的出射角度；表示所述基准中心波长；表示微透镜阵列（12）的焦距；表示获取所述基准中心波长时所述第二光谱接收装置（14）接收中心波长时对应的出射角度。

8.根据权利要求7所述的基于横向编码的光谱共聚焦测量系统的测量方法，其特征在于，根据所述第二光谱接收装置（14）接收的光谱信息，获取此时接收到所述待测物（5）表面待测点的中心波长的具体方式为：质心法或高斯拟合法。