[發(fā)明專(zhuān)利]后置分光瞳激光差動(dòng)共焦透鏡中心厚度測(cè)量方法與裝置

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201811342449.0
• 申請(qǐng)日: 2018-11-13
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN109186477B
• 公開(kāi)（公告）日: 2020-05-12
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 趙維謙;楊帥;邱麗榮;王允
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 北京理工大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): G01B11/06
• 分類(lèi)號(hào): G01B11/06
• 代理公司: 北京理工正陽(yáng)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11639
• 代理人: 鄔曉楠

1.后置分光瞳激光差動(dòng)共焦透鏡中心厚度測(cè)量方法，其特征在于：具體步驟如下：

步驟一、點(diǎn)光源(1)發(fā)出的光經(jīng)分束鏡(2)、準(zhǔn)直透鏡(4)和會(huì)聚透鏡(5)后形成測(cè)量光束照射在被測(cè)透鏡(6)上；

步驟二、調(diào)整被測(cè)透鏡(6)，使被測(cè)透鏡(6)與測(cè)量光束共光軸，由被測(cè)透鏡(6)反射回來(lái)的光通過(guò)會(huì)聚透鏡(5)和準(zhǔn)直透鏡(4)后被分束鏡(2)反射，被后置光瞳遮擋一半，透過(guò)的一半光束則聚焦為測(cè)量光斑，進(jìn)入分光瞳差動(dòng)共焦探測(cè)系統(tǒng)(11)；

步驟三、沿光軸方向移動(dòng)被測(cè)透鏡(6)，使測(cè)量光束的焦點(diǎn)與被測(cè)透鏡(6)的前表面頂點(diǎn)位置重合；在該位置掃描被測(cè)透鏡(6)，由分光瞳差動(dòng)共焦探測(cè)系統(tǒng)(11)得到差動(dòng)共焦響應(yīng)曲線，通過(guò)差動(dòng)共焦響應(yīng)曲線(17)的絕對(duì)零點(diǎn)來(lái)確定測(cè)量光束精確定焦在被測(cè)透鏡(6)的前表面頂點(diǎn)的位置，并將此時(shí)前表面頂點(diǎn)位置記為Z₁；

步驟四、繼續(xù)沿光軸方向移動(dòng)被測(cè)透鏡(6)，使測(cè)量光束的焦點(diǎn)與被測(cè)透鏡(6)的后表面頂點(diǎn)位置重合；在后表面頂點(diǎn)位置掃描被測(cè)透鏡(6)，由分光瞳差動(dòng)共焦探測(cè)系統(tǒng)(11)得到差動(dòng)共焦響應(yīng)曲線(17)，通過(guò)差動(dòng)共焦響應(yīng)曲線(17)的絕對(duì)零點(diǎn)來(lái)確定測(cè)量光束精確定焦在被測(cè)透鏡(6)的后表面頂點(diǎn)位置，并將此時(shí)后表面頂點(diǎn)位置記為Z₂；

步驟五、根據(jù)建立的光線追跡及其補(bǔ)償模型，得到透鏡中心厚度d的計(jì)算公式如下：

代入已知參數(shù)：測(cè)量光束的數(shù)值孔徑角α₀、被測(cè)透鏡的前表面曲率半徑r₁、空氣折射率n₀、被測(cè)透鏡折射率n和兩次定焦位置之間的距離l＝|Z₂-Z₁|，則可計(jì)算被測(cè)透鏡的中心厚度d。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的后置分光瞳激光差動(dòng)共焦透鏡中心厚度測(cè)量方法，其特征在于：將激光差動(dòng)共焦技術(shù)與光線追跡技術(shù)有機(jī)融合，建立光線追跡及其補(bǔ)償模型，進(jìn)而消除各層析定焦表面參數(shù)間的相互影響，進(jìn)而得出透鏡中心厚度的計(jì)算公式；公式(2)中，r_N為第N個(gè)表面S_N的曲率半徑，n_N為第N個(gè)表面S_N與第N+1個(gè)表面S_N+1之間的材料折射率，d_N-1為第N-1個(gè)表面S_N-1與第N個(gè)表面S_N之間的軸向間隙，l_N′為S_N頂點(diǎn)到S_N出射線與光軸交點(diǎn)的距離，u_N′為S_N出射光線與光軸的夾角；

根據(jù)以上公式可推導(dǎo)得出透鏡中心厚度計(jì)算的公式(1)，進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)透鏡中心厚度精確測(cè)量。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的后置分光瞳激光差動(dòng)共焦透鏡中心厚度測(cè)量方法，其特征在于：所述后置光瞳為D形后置光瞳(7)或圓形后置光瞳(30)，實(shí)現(xiàn)后置分光瞳激光差動(dòng)共焦透鏡中心厚度測(cè)量。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的后置分光瞳激光差動(dòng)共焦透鏡中心厚度測(cè)量方法，其特征在于：采用環(huán)形光瞳(3)對(duì)測(cè)量光束進(jìn)行調(diào)制，形成環(huán)形光束，降低測(cè)量元件參數(shù)時(shí)波像差對(duì)測(cè)量光束的影響，減少測(cè)量誤差。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的后置分光瞳激光差動(dòng)共焦透鏡中心厚度測(cè)量方法，其特征在于：采用差動(dòng)共焦響應(yīng)曲線(17)零點(diǎn)附近的測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行線性擬合，通過(guò)擬合所得直線的絕對(duì)零點(diǎn)來(lái)進(jìn)行快速觸發(fā)定焦，提升定焦精度、定焦速度和抗散射能力。