[發明專利]大間距鏡頭鏡片距離測量裝置及其測量方法

在審

• 申請號: 201710245176.7
• 申請日: 2017-04-14
• 公開（公告）號: CN106840009A
• 公開（公告）日: 2017-06-13
• 發明（設計）人: 何友武;李志芳;李暉
• 申請（專利權）人: 福建師范大學
• 主分類號: G01B11/14
• 分類號: G01B11/14;G01B11/06
• 代理公司: 北京方圓嘉禾知識產權代理有限公司11385
• 代理人: 董芙蓉

技術領域

本發明屬于光學測量領域，具體涉及大間距鏡頭鏡片距離測量裝置及其測量方法，它適用于對鏡頭或鏡頭組的空氣間隔檢測，也可作為鏡頭安裝過程中的安裝位置定位。

背景技術

光學表面間距包括鏡片厚度和空氣間隙厚度是鏡頭的重要參數，其間距是否符合設計要求直接關系到鏡頭的質量，所以光學間距測量在鏡頭加工、檢驗等環節中有著重要意義。目前對光學表面的測量方法分成接觸式測量方法和非接觸式方法，但是都存在某些缺點。接觸式測量儀器主要百分尺、千分尺等，接觸式方法中為避免劃傷光學表面需要在測量工具與被測表面之間加一層保護紙，這不僅降低了測量精度，而且容易破壞一些特殊表面鍍膜，而且對于已經封裝好的光學鏡頭顯得無能為力。但是目前國內仍然普遍沿用接觸式方法進行測量。非接觸式測量方法方面，在先技術中國專利申請號“01133730.3”中提出了一種新型非接觸式光學系統空氣間隔測量方法，通過使干涉儀標準鏡頭的焦點聚于被測透鏡的頂點上，由光電成像轉換器將被測透鏡鏡面頂點波前翻轉自準干涉而進行定位，指示光柵與干涉儀的標準鏡頭聯動，通過光柵傳感器和數顯表組成的讀數系統讀取標準鏡頭的移動量從而獲取光學系統的空氣間隔值。該測量方法實現了非接觸式無損測量，大大提高了測量精度；可用于鍍膜等特殊透鏡的裝校檢測；讀數方便簡單。該測量方法雖然實現了非接觸式測量，但其自身仍然存在很多缺陷：標準鏡頭的焦點定位由調整干涉條紋的彎曲程度實現，調整過程中操作繁瑣，工作量較大，引入了較大的人為誤差。在先技術中國專利申請號“201110357756.8”中提出用基于邁克爾遜干涉原理的光學相干層析成像的方法進行測量，參考臂端用快速掃描延遲線改變掃描光程，由于其掃描范圍為1-3mm，而一個鏡頭光學表面間的光程差可達上百毫米。通過在樣品臂用電控導軌平移光纖準直鏡的方法進行光程匹配。該方法可以對光學鏡片組進行高精度測量，但是其結構復雜，參考臂的快速延遲線結構復雜，調節難度大，還需要搭配高精度導軌進行光程匹配。信號處理需要經過計算機進行DAQ采集，這無疑增加了系統成本和實現難度。

發明內容

本發明的針對現有技術中存在的不足之處，提出一種大間距鏡頭鏡片距離測量裝置及其測量方法，可以非接觸地測量鏡頭中光學表面中心間距，同時具有測量精度高、數據處理簡單、可以實現實時引導、使用靈活的優點。

本發明的技術解決方案如下：

大間距鏡頭鏡片距離測量裝置，包括以下部件：寬帶低相干光源，第一光纖耦合器，第二光纖耦合器，第一光纖準直鏡，光程掃描裝置，第二光纖準直鏡，第三光纖耦合器，探測顯示電路；待測量光學鏡頭內依次設置多個鏡片；

按照以下光路設置各個部件：

寬帶低相干光源出的光通過進入第一光纖耦合器，再進入第二光纖耦合器分成兩路光，分別為光A和光B；

其中一路光A作為參考臂光經過第一光纖準直鏡準直后，再進入光程掃描裝置，光經過光程掃描裝置中的反射鏡反射返回第二光纖耦合器，再次分成兩路后分別進入第一光纖耦合器和第三光纖耦合器進行分光，其中第一光纖耦合器分出的光M和第三光纖耦合器分出的光N一起進入探測電路；

另一路光B作為樣品臂光經過第二光纖準直鏡準直后，進入待測量光學鏡頭中心，經待測量光學鏡頭內各光學表面反射返回后，同樣進入第二光纖耦合器，與光程掃描裝置返回的光發生干涉后再次分成兩路，分別進入第一光纖耦合器和第三光纖耦合器進行分光，其中第一光纖耦合器分出的光M和第三光纖耦合器分出的光N一起進入探測電路；

探測顯示電路接發光二極管。

還包括紅光指示光源，所述的紅外指示光按照以下光路設置，紅外指示光發出的光經過第三光纖耦合器的后進入第二光纖耦合器，分成兩路光分別經過第一光纖準直鏡和第二光纖準直鏡，然后分別進入光程掃描裝置和待測鏡頭起到指示作用。

光程掃描裝置包括外套筒和內圓筒，所述的外套筒套在內圓筒外，內圓筒帶有標尺，標尺與內圓筒軸心線平行，外套筒和內圓筒相對滑動；外套筒的一端設置有反射鏡。

測量方法：

待測量光學鏡頭內設置多個鏡片，鏡片的光學表面依次標記為第1個光學表面、第2個光學表面、第3個光學表面等；

寬帶低相干光源發出的光進入第一光纖耦合器，再進入第二光纖耦合器分成兩路光，分別為光A和光B；

其中一路光A作為參考臂光經過第一光纖準直鏡準直后，再進入光程掃描裝置，光經過光程掃描裝置中的反射鏡反射返回第二光纖耦合器，再次分成兩路后分別進入第一光纖耦合器和第三光纖耦合器進行分光，其中第一光纖耦合器分出的光M和第三光纖耦合器分出的光N一起進入探測電路；