一種基于光學(xué)相位解調(diào)的透鏡中心厚度測(cè)量裝置及利用其的測(cè)量方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種透鏡中心厚度測(cè)量裝置及測(cè)量方法，屬于光學(xué)鏡片檢測(cè)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 在光學(xué)領(lǐng)域中，透鏡是光學(xué)儀器最主要的零件之一，透鏡的三項(xiàng)基本參數(shù)是中心 厚度、折射率和曲率半徑，其中透鏡中心厚度加工的誤差是影響光學(xué)系統(tǒng)成像的重要因素。 例如在航空、航天等高精度光學(xué)系統(tǒng)產(chǎn)品中，對(duì)透鏡的公差有著嚴(yán)格的要求，透鏡的光軸偏 角、徑向偏移和軸向間隙需要根據(jù)鏡頭中透鏡的中心厚度來進(jìn)行精密的調(diào)整。
[0003] 現(xiàn)有的測(cè)量透鏡中心厚度的方法有接觸式測(cè)量和非接觸式測(cè)量?jī)煞N。
[0004] 接觸式測(cè)量中，一般使用卡尺、測(cè)微器等量具來測(cè)定透鏡的中心厚度和鏡組的空 氣間隔。這種類型的方法一來測(cè)量速度緩慢且不夠精確，二來易使被測(cè)透鏡的拋光面或鍍 膜面擦傷，致使組裝成儀器后，額外增加了系統(tǒng)的雜散光。
[0005] 非接觸式測(cè)量是近年來快速發(fā)展的一種測(cè)量技術(shù)，具有快速、準(zhǔn)確、不損傷等優(yōu) 點(diǎn)，雖然現(xiàn)在這項(xiàng)技術(shù)在透鏡中心厚度測(cè)量的領(lǐng)域還未完全普及，但是也在不斷的發(fā)展中。 比如專利CN102435146和專利CN203100685就各提出了 一種基于共焦法測(cè)量透鏡中心厚度 的裝置。上述兩種檢測(cè)裝置比較復(fù)雜、制作成本高、測(cè)量方法繁瑣、精度達(dá)不到最理想的效 果。因此，需要一種新的技術(shù)方案來解決上述技術(shù)問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明的目的是提供一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、制作成本低、測(cè)量操作簡(jiǎn)單的透鏡中心厚度 測(cè)量裝置；本發(fā)明還提供一種利用該裝置的測(cè)量方法。
[0007] 本發(fā)明采用的技術(shù)方案是： 一種基于光學(xué)相位解調(diào)的透鏡中心厚度測(cè)量裝置，其包括激光聚焦光源、分光鏡I、反 射鏡I、反射鏡II、分光鏡II、功率檢測(cè)儀和計(jì)算機(jī)，所述激光聚焦光源、分光鏡I和反射鏡 I處于同一水平直線上，所述分光鏡I位于激光聚焦光源和反射鏡I之間，所述反射鏡II 位于分光鏡I的正下方，所述分光鏡II位于反射鏡I的正下方，所述反射鏡II、分光鏡II和 功率檢測(cè)儀處于同一水平直線上，所述計(jì)算機(jī)接收功率檢測(cè)儀的數(shù)據(jù)。
[0008] 測(cè)量方法為：首先測(cè)量未加入透鏡前的干涉光功率的大小，即接通激光聚焦光源 發(fā)射光束，光束通過分光鏡I分為兩條光路，即測(cè)量光路和參考光路；測(cè)量光路的光束直接 到達(dá)反射鏡I，由反射鏡I折射至分光鏡II ;參考光路的光束由反射鏡II折射至分光鏡II ; 兩條光路的光最終在分光鏡II處進(jìn)行匯聚發(fā)生干涉，功率檢測(cè)儀測(cè)出未加透鏡前的干涉光 功率的大?。蝗缓鬁y(cè)量加入透鏡后的干涉光功率的大小，即將待測(cè)量的透鏡放置在分光鏡 I和反射鏡I之間，且保證透鏡的中心點(diǎn)與激光聚焦光源發(fā)射的光束處于同一直線上，接 通激光聚焦光源發(fā)射光束，光束通過分光鏡I分為兩條光路，即測(cè)量光路和參考光路；測(cè)量 光路的光束插入透鏡后到達(dá)反射鏡I，由反射鏡I折射至分光鏡II ;參考光路的光束由反 射鏡II折射至分光鏡II ;兩條光路的光最終在分光鏡II處進(jìn)行匯聚發(fā)生干涉，功率檢測(cè)儀 測(cè)出加入透鏡后的干涉光功率的大?。挥捎谕哥R中心厚度和兩個(gè)干涉光功率的比值具有一 定的函數(shù)關(guān)系，所以可以通過計(jì)算機(jī)計(jì)算出透鏡中心厚度的大小。
[0009] 由于未加入透鏡之前的相位差是為零，加入透鏡后會(huì)存在相位差，故由前后兩次 干涉光功率的比值得到相位差，根據(jù)光強(qiáng)和功率額正比關(guān)系，可以得到相位與功率比值的 函數(shù)關(guān)系，即
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種基于光學(xué)相位解調(diào)的透鏡中心厚度測(cè)量裝置，其特征在于，包括激光聚焦光源、 分光鏡I、反射鏡I、反射鏡II、分光鏡II、功率檢測(cè)儀和計(jì)算機(jī)，所述激光聚焦光源、分光 鏡I和反射鏡I處于同一水平直線上，所述分光鏡I位于激光聚焦光源和反射鏡I之間， 所述反射鏡II位于分光鏡I的正下方，所述分光鏡II位于反射鏡I的正下方，所述反射鏡 II、分光鏡II和功率檢測(cè)儀處于同一水平直線上，所述計(jì)算機(jī)接收功率檢測(cè)儀的數(shù)據(jù)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述一種基于光學(xué)相位解調(diào)的透鏡中心厚度測(cè)量裝置，其特征在 于，測(cè)量方法為：首先測(cè)量未加入透鏡前的干涉光功率的大小，即接通激光聚焦光源發(fā)射光 束，光束通過分光鏡I分為兩條光路，即測(cè)量光路和參考光路；測(cè)量光路的光束直接到達(dá)反 射鏡I，由反射鏡I折射至分光鏡II;參考光路的光束由反射鏡II折射至分光鏡II;兩條 光路的光最終在分光鏡II處進(jìn)行匯聚發(fā)生干涉，功率檢測(cè)儀測(cè)出未加透鏡前的干涉光功率 的大?。蝗缓鬁y(cè)量加入透鏡后的干涉光功率的大小，即將待測(cè)量的透鏡放置在分光鏡I和 反射鏡I之間，且保證透鏡的中心點(diǎn)與激光聚焦光源發(fā)射的光束處于同一直線上，接通激 光聚焦光源發(fā)射光束，光束通過分光鏡I分為兩條光路，即測(cè)量光路和參考光路；測(cè)量光路 的光束插入透鏡后到達(dá)反射鏡I，由反射鏡I折射至分光鏡II;參考光路的光束由反射鏡 II折射至分光鏡II;兩條光路的光最終在分光鏡II處進(jìn)行匯聚發(fā)生干涉，功率檢測(cè)儀測(cè)出 加入透鏡后的干涉光功率的大??；由于透鏡中心厚度和兩個(gè)干涉光功率的比值具有一定的 函數(shù)關(guān)系，所以可以通過計(jì)算機(jī)計(jì)算出透鏡中心厚度的大小。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述一種基于光學(xué)相位解調(diào)的透鏡中心厚度測(cè)量方法，其特征在 于，所述函數(shù)關(guān)系的計(jì)算公式為：
為加入透鏡后的干涉光強(qiáng)、為未加入透鏡 前的干涉光強(qiáng)，PfjSIt為加入透鏡后的干涉光功率值、為未加入透鏡前的干涉光功率 值。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基于光學(xué)相位解調(diào)的透鏡中心厚度測(cè)量裝置及測(cè)量方法，其特征在于，包括激光聚焦光源、分光鏡Ⅰ、反射鏡Ⅰ、反射鏡Ⅱ、分光鏡Ⅱ、功率檢測(cè)儀和計(jì)算機(jī)，所述激光聚焦光源、分光鏡Ⅰ和反射鏡Ⅰ處于同一水平直線上，所述分光鏡Ⅰ位于激光聚焦光源和反射鏡Ⅰ之間，所述反射鏡Ⅱ位于分光鏡Ⅰ的正下方，所述分光鏡Ⅱ位于反射鏡Ⅰ的正下方，所述反射鏡Ⅱ、分光鏡Ⅱ和功率檢測(cè)儀處于同一水平直線上，所述計(jì)算機(jī)接收功率檢測(cè)儀的數(shù)據(jù)。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是：本裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低、性能可靠，實(shí)現(xiàn)非接觸檢測(cè)，提高了檢測(cè)速度和精度。
【IPC分類】G01B11-06
【公開號(hào)】CN104613882
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510072023
【發(fā)明人】孫玉娟, 吳迪富, 姚紅兵, 李麗淋, 單國(guó)云, 吳廣劍
【申請(qǐng)人】江蘇宇迪光學(xué)股份有限公司
【公開日】2015年5月13日
【申請(qǐng)日】2015年2月12日