[發明專利]用于偏折測量的超景深鏡頭及其偏折測量系統與測量方法

在審

• 申請號: 202210960596.4
• 申請日: 2022-08-11
• 公開（公告）號: CN115371585A
• 公開（公告）日: 2022-11-22
• 發明（設計）人: 吳珍;魏朝陽;牛振岐;王生水;李曉琳
• 申請（專利權）人: 中國科學院上海光學精密機械研究所
• 主分類號: G01B11/24
• 分類號: G01B11/24;G01M11/02;G02B13/00
• 代理公司: 上海恒慧知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 31317
• 代理人: 張寧展

1.一種用于偏折測量的超景深鏡頭，其特征在于，包括沿光軸依次排列的第一透鏡(A1)、第二透鏡(A2)、奇次位相編碼板(B)、第三透鏡(A3)、第四透鏡(A4)和CCD探測器保護玻璃窗口(C)；

所述第一透鏡(A1)的前表面為凸面、后表面為平面；

所述第二透鏡(A2)為雙膠合透鏡，第一膠合件的前表面為凸面、后表面為凹面，第二膠合件的前表面為凸面、后表面為凹面；

所述奇次位相編碼板(B)的前表面為相位面、后表面為平面；

所述第三透鏡(A3)是由雙凹透鏡和雙凸透鏡膠合而成的雙膠合透鏡；

所述第四透鏡(A4)為雙凸透鏡。

2.根據權利要求1所述的超景深鏡頭，其特征在于：

所述第一透鏡前表面曲率半徑為83.18mm，所述第一透鏡(A1)后表面和第二透鏡(A2)前表面之間的距離是5.31mm；所述第二透鏡中第一膠合件前表面曲率半徑為18.07mm,后表面曲率半徑為56.00mm，第二膠合件前表面曲率半徑為56.00mm,后表面曲率半徑為10.79mm，所述第二透鏡(A2)后表面和第三透鏡(A3)前表面之間的距離是17.73mm；所述第三透鏡中，第一膠合件前表面曲率半徑為-36.98mm,后表面曲率半徑為45.05mm，第二膠合件前表面曲率半徑為45.05mm,后表面曲率半徑為-25.22mm，所述第三透鏡(A3)后表面和第四透鏡(A4)前表面之間的距離是5.31mm；所述第四透鏡(A4)前表面曲率半徑為72.78mm,后表面曲率半徑為-93.39mm。所述奇次位相編碼板(B)的前表面和所述第二透鏡(A2)后表面之間距離是10.822mm,所述奇次位相編碼板(B)的后表面和所述第三透鏡(A3)前表面之間距離是3.909mm。

3.根據權利要求1所述的超景深鏡頭，其特征在于：所述奇次位相編碼板(B)的前表面的面型是：

z＝a(x³+y³)x,y∈[-7,7]

其中，a＝9.2657×10^-5mm，a是奇次相位板面形方程系數，x，y是相位板橫縱歸一化坐標。

4.一種偏折測量系統，包括液晶顯示屏和CCD相機，其特征在于，在所述的CCD相機上安裝有權利要求1-3任一所述的超景深鏡頭。

5.一種利用權利要求4所述的偏折測量系統進行光學元件面形偏折測量方法，其特征在于，包括如下步驟：

①標定偏折測量系統：確定液晶顯示屏、待測元件、CCD相機之間的空間位置關系；

②所述液晶顯示屏依次顯示編碼正弦條紋，利用所述超景深鏡頭和CCD相機，拍攝經待測元件反射后的變形條紋；

③通過相移法對拍攝得到的包含待測元件面形信息的變形條紋進行相位解包，結合步驟①得到所述偏折測量系統的標定信息，獲得待測元件梯度數據，最后通過積分法實現待測元件三維面形檢測。