[發明專利]基于低相干光干涉法的透鏡中心厚度的非接觸測量方法

有效

• 申請號: 201710616580.0
• 申請日: 2017-07-26
• 公開（公告）號: CN107401982B
• 公開（公告）日: 2019-07-09
• 發明（設計）人: 劉經佑;雷楓
• 申請（專利權）人: 淮陰師范學院
• 主分類號: G01B11/06
• 分類號: G01B11/06
• 代理公司: 北京捷誠信通專利事務所(普通合伙) 11221
• 代理人: 王衛東

本發明公開了一種基于低相干光干涉法的透鏡中心厚度的非接觸測量方法，包括：采用白光或低相干光作為入射光源，調整等光程干涉儀兩光路臂之間光程差使其能夠觀察到干涉條紋；在兩光路臂中分別置入棱鏡組和光學平板玻璃，兩路光束分別垂直棱鏡組和光學平板玻璃端面，移動棱鏡組中可動楔形棱鏡調整光程差，直至測量過程中首次看到干涉條紋；在平板玻璃所在光路臂中置入被測透鏡并讓光束垂直通過透鏡中心，繼續移動可動楔形棱鏡直至第二次看到圓形干涉條紋；分別記錄兩次觀察到干涉條紋時可動楔形棱鏡聯動測量尺的位置讀數，計算透鏡中心厚度。本發明操作簡便、非接觸且無損測量，采用透過式干涉測量，特別適用于表面反射率極低的透鏡中心厚度測量。

技術領域

本發明涉及光學精密測量技術領域，具體涉及一種基于低相干光干涉法的透鏡中心厚度的非接觸測量方法。

背景技術

在光學車間或實驗室中，對透鏡中心厚度的測量可以采用機械測量方法和物理測量方法。機械測量方法如采用卡尺、螺旋測微計和高精度機械探針進行測量，由于該測量方法是接觸式的，因此存在精度低、誤差大且會對鏡面產生損傷等缺點，尤其是對成品透鏡，不適宜采用機械測量方法。物理測量方法包括以下方法：圖像法、圖像標定法、軸向色散法、共焦法、差動共焦法、低相干光干涉法、斐索(Fizeau)干涉法以及偏振干涉法等方法，這些測量方法主要利用透鏡上下表面的反射光信息，以實現透鏡中心厚度的測量。

上述測量方法各有優缺點，其中，圖像法實施方法簡單，但精度最低，除低相干光干涉法以外其他測量方法的測量精度都在1μm以上，低相干光干涉法目前是測量精度最高的測量方法，其測量精度可達600nm。但是需要有較復雜的輔助設施和光譜或數據處理方法等，通過對輔助設施和數據處理方法進行改進，可將低相干光干涉法的測量精度由600nm提高到200nm，并且可以對透鏡組各個表面間隔進行掃描測量。

現有的成品透鏡大部分采用復雜的非線性結構，而且其表面蒸鍍增透膜，導致透鏡下表面的反射光非常微弱，不適用于上述測量方法。有鑒于此，急需一種非接觸、易操作且高精度的透鏡中心厚度測量方法。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是提供一種非接觸、易操作且高精度的透鏡中心厚度測量方法。

為了解決上述技術問題，本發明所采用的技術方案是提供一種基于低相干光干涉法的非接觸測量方法，包括以下步驟：

采用白光或低相干光作為等光程干涉儀的入射光源，調整等光程干涉儀的兩光路臂之間的光程差，使其能夠觀察到干涉條紋；

在等光程干涉儀的兩光路臂中分別置入棱鏡組和表面嚴格平行的光學平板玻璃，兩路光束分別垂直棱鏡組的端面和光學平板玻璃的端面，移動棱鏡組中的可動楔形棱鏡，調整兩光路臂之間的光程差，直至測量過程中第一次觀察到干涉條紋；然后，在光學平板玻璃之后或之前置入被測透鏡，繼續移動棱鏡組中的可動楔形棱鏡直至測量過程中第二次觀察到圓形干涉條紋；

分別記錄測量過程中置入被測透鏡之前和之后兩次觀察到干涉條紋時，棱鏡組中的可動楔形棱鏡的聯動測量尺的第一位置讀數和第二位置讀數，并根據記錄的第一位置讀數和第二位置讀數計算被測透鏡的中心厚度。

在上述技術方案中，移動棱鏡組中的可動楔形棱鏡直至觀察到干涉條紋，具體為：

采用相同玻璃材料和相同楔角的楔形上棱鏡和楔形下棱鏡組成所述棱鏡組，將楔形上棱鏡和楔形下棱鏡以傾斜面相接觸或平行且楔角相對的方式放置；

將所述楔形上棱鏡和所述楔形下棱鏡的其中一個設置為可動楔形棱鏡，另一個設置為固定楔形棱鏡，且可動楔形棱鏡的斜邊長大于固定楔形棱鏡的斜邊長；

沿傾斜面方向移動可動楔形棱鏡，使楔形上棱鏡和楔形下棱鏡構成一個可調厚度的等效光學平板，藉此調整兩光路臂之間的光程差，直至觀察到干涉條紋。