[發(fā)明專利]白光干涉透鏡中心厚度測量系統(tǒng)及方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410390204.0
• 申請日: 2014-08-08
• 公開（公告）號: CN104154869A
• 公開（公告）日: 2014-11-19
• 發(fā)明（設計）人: 彭石軍;苗二龍;王汝冬;高松濤;隋永新;楊懷江
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學院長春光學精密機械與物理研究所
• 主分類號: G01B11/06
• 分類號: G01B11/06
• 代理公司: 長春菁華專利商標代理事務所 22210
• 代理人: 王丹陽

1.白光干涉透鏡中心厚度測量系統(tǒng)，其特征在于，包括超連續(xù)譜光源(1)、光電探測器(2)、1:1光纖耦合器(3)、測量臂(4)、參考臂(5)、第一光纖(6)、第二光纖(7)和數(shù)據(jù)處理單元；

所述測量臂(4)包括第三光纖(8)和調(diào)焦鏡(10)；

所述參考臂(5)包括第四光纖(9)、自聚焦透鏡(12)、掃描角反射鏡(13)、平面反射鏡(14)、位移機構(gòu)(15)和測長干涉儀系統(tǒng)(16)；

所述調(diào)焦鏡(10)和被測透鏡(11)同光軸；

所述位移機構(gòu)(15)包括位移導軌(152)和可以在位移導軌(152)上作掃描運動的移動支架(151)，所述掃描角反射鏡(13)固定在移動支架(151)的一側(cè)，所述測長干涉儀系統(tǒng)(16)的掃描角反射鏡(161)固定在移動支架(151)的另一側(cè)，掃描角反射鏡(13)的光軸與測長干涉儀系統(tǒng)(16)的光軸平行，移動支架(151)沿掃描角反射鏡(13)的光軸方向運動，測長干涉儀系統(tǒng)(16)測量移動支架(151)的位移量，并將位移量傳輸至數(shù)據(jù)處理單元；

所述超連續(xù)譜光源(1)發(fā)射的光經(jīng)第一光纖(6)傳輸至1:1光纖耦合器(3)，分成兩束，一束經(jīng)第三光纖(8)入射調(diào)焦鏡(10)，然后經(jīng)調(diào)焦鏡(10)入射被測透鏡(11)，再經(jīng)被測透鏡(11)的前后表面依次反射后，沿原路返回1:1光纖耦合器(3)，另一束經(jīng)第四光纖(9)入射自聚焦透鏡(12)，然后經(jīng)自聚焦透鏡(12)入射掃描角反射鏡(13)，再經(jīng)掃描角反射鏡(13)反射至平面反射鏡(14)，又經(jīng)平面反射鏡(14)反射后沿原路返回1:1光纖耦合器(3)，測量臂(4)的出射光和參考臂(5)的出射光經(jīng)1:1光纖耦合器(3)耦合進入第二光纖(7)并產(chǎn)生干涉光信號，光電探測器(2)接收來自第二光纖(7)的干涉光信號，并將干涉光信號轉(zhuǎn)換成電信號后傳輸至數(shù)據(jù)處理單元，數(shù)據(jù)處理單元對干涉光信號進行處理，結(jié)合接收的測長干涉儀系統(tǒng)(16)測量的移動支架(151)的位移量，得到極大干涉光信號中心位置對應的移動支架(151)的位移量，并根據(jù)該位移量計算被測透鏡(11)的中心厚度；

所述自聚焦透鏡(12)入射掃描角反射鏡(13)的光路和掃描角反射鏡(13)入射平面反射鏡(14)的光路平行。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的白光干涉透鏡中心厚度測量系統(tǒng)，其特征在于，所述超連續(xù)譜光源(1)的波長范圍是470-1700nm。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的白光干涉透鏡中心厚度測量系統(tǒng)，其特征在于，所述第三光纖(6)和第四光纖(7)的長度相等。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的白光干涉透鏡中心厚度測量系統(tǒng)，其特征在于，所述調(diào)焦鏡(10)為連續(xù)調(diào)焦系統(tǒng)。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的白光干涉透鏡中心厚度測量系統(tǒng)，其特征在于，還包括運行數(shù)據(jù)處理單元的主控計算機(17)，所述主控計算機(17)分別與光電探測器(2)和測長干涉儀系統(tǒng)(16)連接。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的白光干涉透鏡中心厚度測量系統(tǒng)，其特征在于，還包括，控制移動支架(151)運動的機電控制系統(tǒng)(18)。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的白光干涉透鏡中心厚度測量系統(tǒng)，其特征在于，還包括，固定被測透鏡(11)并調(diào)整被測透鏡(11)光軸的調(diào)整架(19)。

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的白光干涉透鏡中心厚度測量系統(tǒng)，其特征在于，還包括對測量環(huán)境的溫度、濕度和氣壓進行控制的環(huán)境控制系統(tǒng)。

9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的白光干涉透鏡中心厚度測量系統(tǒng)，其特征在于，所述極大白光干涉信號的中心位置通過重心算法判斷。

10.權(quán)利要求1-9所述的白光干涉透鏡中心厚度測量系統(tǒng)檢測透鏡中心厚度方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟一、數(shù)據(jù)處理單元根據(jù)輸入的相關參數(shù)計算在溫度T₁、壓強P₁和測長干涉儀系統(tǒng)(16)的激光頭(162)波長λ₁下的空氣折射率n₁，在溫度T₁、壓強P₁和超連續(xù)譜光源(1)波長λ₂下的空氣群折射率n₂，及在溫度T₂、壓強P₂和超連續(xù)譜光源波長λ₂下被測透鏡(11)的群折射率n₃；

步驟二、調(diào)節(jié)被測透鏡(11)和調(diào)焦鏡(10)同光軸，使被測透鏡(11)前后表面的反射光均能通過調(diào)焦鏡(10)返回1:1光纖耦合器(3)；

步驟三、控制移動支架(151)沿掃描角反射鏡(13)光軸方向做掃描運動，數(shù)據(jù)處理單元對光電探測器(2)獲取的干涉光信號進行處理，得到極大干涉光信號中心位置對應的移動支架(151)的位移量Z₁和Z₂；

步驟四、數(shù)據(jù)處理單元根據(jù)以下公式：

D=n2·2(Z2-Z1)n1·n3]]>

計算得到被測透鏡(11)的中心厚度D。