[發明專利]棱鏡空氣層厚度測量裝置及測量方法

有效

• 申請號: 201810024780.1
• 申請日: 2018-01-11
• 公開（公告）號: CN108151663B
• 公開（公告）日: 2019-12-10
• 發明（設計）人: 姚建政;徐裕宏
• 申請（專利權）人: 天活松林光學(廣州)有限公司
• 主分類號: G01B11/06
• 分類號: G01B11/06
• 代理公司: 44205 廣州嘉權專利商標事務所有限公司
• 代理人: 鄭澤萍;譚英強

本發明公開了一種棱鏡空氣層厚度測量裝置及測量方法，該測量裝置包括白光光源、整形透鏡、光譜接收器和控制器，白光光源、整形透鏡、待測TIR棱鏡和光譜接收器沿光線傳播方向依次設置，光譜接收器與控制器連接；白光光源發出的光線經整形透鏡后形成平行光束，平行光束從待測TIR棱鏡的入射面入射后，經由待測TIR棱鏡的空氣層折射，然后從待測TIR棱鏡的出射面出射后由光譜接收器接收；光譜接收器將接收到的光譜發送到控制器，控制器用于根據光譜中相鄰兩個波峰值或波谷值計算獲得待測TIR棱鏡的空氣層厚度。本發明結構優良，測量精度高，而且可以用于測量棱鏡任意部位的空氣層厚度，操作簡單、測量效率高，可廣泛應用于光學制造領域中。

技術領域

本發明涉及光學器件領域，特別是涉及棱鏡空氣層厚度測量裝置及測量方法。

背景技術

TIR棱鏡是一種內部全反射棱鏡，目前主要是通過兩個三棱鏡膠合后獲得TIR棱鏡，且其入射面和出射面相互平行，其截面圖如圖1所示，圖1中由A、B、C面構成的三棱鏡和由D、E、F面構成的三棱鏡膠合后，B面、F面分別作為TIR棱鏡的入射面和出射面，兩者互為入射面和出射面。膠合面C面和E面之間會形成很小的空氣層，該空氣層的厚度關系到膠合后的TIR三棱鏡的質量，因此在生產過程中，需要準確測量該空氣層厚度。傳統技術中，是通過顯微鏡或二次元測量儀器來進行厚度測量，但是，由于該空氣層厚度較小，而且受兩側三棱鏡的光學影響，采用傳統技術很難準確地測量該空氣層厚度，測量精度低。

發明內容

為了解決上述的技術問題，本發明的目的是提供棱鏡空氣層厚度測量裝置及測量方法。

本發明解決其技術問題所采用的技術方案是：

棱鏡空氣層厚度測量裝置，用于測量待測TIR棱鏡的空氣層厚度，包括白光光源、整形透鏡、光譜接收器和控制器，所述白光光源、整形透鏡、待測TIR棱鏡和光譜接收器沿光線傳播方向依次設置，所述光譜接收器與控制器連接；

所述白光光源發出的光線經整形透鏡后形成平行光束，所述平行光束從待測TIR棱鏡的入射面入射后，經由待測TIR棱鏡的空氣層折射，然后從待測TIR棱鏡的出射面出射后由光譜接收器接收；

所述光譜接收器將接收到的光譜發送到控制器，所述控制器用于根據光譜中相鄰兩個波峰值或波谷值計算獲得待測TIR棱鏡的空氣層厚度。

進一步，所述控制器通過以下公式計算獲得空氣層厚度：

上式中，d表示空氣層厚度，λ₁、λ₂分別表示光譜的相鄰兩個波峰值或波谷值，A表示空氣層反射角，且A通過下式計算獲得：

A＝arcsin{sin[V-arc(sinI/n_d)]*n_d}

其中，V表示待測TIR棱鏡的入射面與膠合面之間的棱鏡角，I表示平行光束在待測TIR棱鏡的入射面的入射角，n_d表示待測TIR棱鏡的折射率。

進一步，所述白光光源采用LED白光光源。

進一步，所述整形透鏡采用凸透鏡。

本發明解決其技術問題所采用的另一技術方案是：

棱鏡空氣層厚度測量方法，包括以下步驟：

將平行光束從待測TIR棱鏡的入射面入射；

采用光譜接收器接收該平行光束經待測TIR棱鏡的空氣層折射后從出射面出射的光線的光譜，并將接收到的光譜發送到控制器；

控制器根據光譜中相鄰兩個波峰值或波谷值計算獲得待測TIR棱鏡的空氣層厚度。