[其他]光學(xué)元件厚度的光學(xué)測量儀器

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 87200715
• 申請日: 1987-01-20
• 公開（公告）號: CN87200715U
• 公開（公告）日: 1987-12-02
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 徐昌杰
• 申請（專利權(quán)）人: 浙江大學(xué)
• 主分類號: G01B11/02
• 分類號: G01B11/02;G01B9/02
• 代理公司: 浙江大學(xué)專利代理事務(wù)所
• 代理人: 林懷禹

本實(shí)用新型屬于一種測量和測試裝置。

隨著光學(xué)技術(shù)的迅速發(fā)展，對光學(xué)系統(tǒng)的要求也越來越高，為了制造一個(gè)高質(zhì)量的光學(xué)系統(tǒng)，除了其它各項(xiàng)參數(shù)要求外，對光學(xué)系統(tǒng)中各光學(xué)元件的厚度及其表面粗糙度的要求也越來越高，它們的厚度制造誤差往往只有幾微米。

至今國內(nèi)對光學(xué)元件厚度傳統(tǒng)的測量方法是接觸式測量。由于量具測量頭和被測件之間的襯墊物有彈性變形，不能保證有高的測量精度也易于損傷光學(xué)表面的光潔度。

日本鶴田君（Tsuruta）曾提出利用補(bǔ)償色散的邁克爾遜（Michelson）干涉儀白光牛頓環(huán)定位方法來測量透鏡的厚度，在干涉儀的一臂上裝上參考平板，在另一臂上裝上被測透鏡，移動透鏡使參考平板的一表面與被測透鏡相應(yīng)表面出現(xiàn)白光牛頓環(huán)為止。再左右移動透鏡使參考平板另一表面與被測透鏡相應(yīng)表面出現(xiàn)白光牛頓環(huán)，根據(jù)被測透鏡在觀察到兩組白光牛頓環(huán)的移動差和參考平板的厚度即可計(jì)算出被測透鏡的厚度。

鶴田君的測量方法雖然實(shí)現(xiàn)了非接觸測量，但它要求參考平板與被測透鏡的厚度幾乎相等，誤差不大于0.05毫米，而且還要求二者不僅是同一牌號，而且必須是同一塊玻璃中割下來的，以便使兩者色散相同，不然就只能觀察到一組清晰的白光牛頓環(huán)，無法進(jìn)行定位也就無法測量了。而且加工專用參考平板費(fèi)時(shí)，提高了測試成本和延長了測試時(shí)間，在實(shí)用性方面受到限制。

本實(shí)用新型的任務(wù)是提供一種利用雙干涉系統(tǒng)能夠解決目前對透鏡或其他光學(xué)元件厚度的非接觸測量存在的問題的儀器。

本實(shí)用新型的構(gòu)成是，它由麥克爾遜干涉系統(tǒng)組成的，在被測件〔5〕的一側(cè)，由固定鏡〔1〕、透反鏡〔2〕、補(bǔ)償板〔3〕及白光光源〔4〕組成的左麥克爾遜干涉系統(tǒng)和在被測件〔5〕的另一側(cè)。由上與指示器〔10〕相接觸而且能上下移動的可動平面鏡〔6〕、透鏡〔8〕、補(bǔ)償板〔7〕及白光光源〔9〕組成的右麥克爾遜干涉系統(tǒng)構(gòu)成，裝有被測件〔5〕的測量架〔11〕能沿被測件光軸方向左右移動及測量架〔11〕自身在基準(zhǔn)底平面上轉(zhuǎn)動，以調(diào)節(jié)光軸方向與OO軸方向平行。

本實(shí)用新型利用雙干涉系統(tǒng)對當(dāng)前尚未解決的膠合透鏡，可見光不透明的光學(xué)元件，未知材料的光學(xué)元件和無法預(yù)知厚度且誤差不大于百分之五毫米的光學(xué)元件實(shí)現(xiàn)非接觸測量。

圖1是本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)原理圖。

以下結(jié)合圖1對本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳細(xì)描述，先在調(diào)節(jié)架〔11〕上安裝被測光學(xué)元件〔5〕，調(diào)整被測件〔5〕的光軸與平面鏡〔1〕或〔6〕的法線垂直，即將被測光學(xué)元件〔5〕的光軸調(diào)至OO軸線方向，打開白光光源〔4〕，左右移動被測光學(xué)元件〔5〕。直到在左干涉系統(tǒng)中出現(xiàn)由被測光學(xué)元件〔5〕左表面與固定平面鏡〔1〕表面反射的兩束光相干產(chǎn)生白光干涉條紋為止。此時(shí)，固定被測光學(xué)元件〔5〕，打開白光光源〔9〕，上下移動可動平面鏡〔6〕，直到被測光學(xué)元件〔5〕右表面與可動平面鏡〔6〕表面反射兩束光在右干涉系統(tǒng)中出現(xiàn)白光干涉條紋為止，由讀數(shù)指示器〔10〕讀出示值a₁，指示器可以是用千分表或者是測微儀。

在調(diào)整架〔11〕上取下被測光學(xué)元件〔5〕裝上已知厚度為dn的標(biāo)準(zhǔn)塊，標(biāo)準(zhǔn)塊可用任何一種玻璃拋光制成透鏡形或平行平板形。它的厚度dn值可用接觸法直接測得，把標(biāo)準(zhǔn)塊的光軸調(diào)整到OO軸線方向。重復(fù)以上步驟：在標(biāo)準(zhǔn)塊的左表面與固定平面鏡〔1〕表面反射的兩束光相干出現(xiàn)白光干涉條紋時(shí)固定調(diào)節(jié)架〔11〕，然后移動可動平面鏡〔6〕，直到標(biāo)準(zhǔn)塊右表面與可動平面鏡〔6〕表面反射的兩束光相干出現(xiàn)白光干涉條紋為止，由讀數(shù)指示器〔10〕讀出示值a₂。

根據(jù)已知標(biāo)準(zhǔn)塊的厚度dn和可動平面鏡〔6〕移動的距離a＝（a₂－a₁），可測得光學(xué)元件的厚度d＝dn＋a。

標(biāo)準(zhǔn)塊可以做成不同厚度的若干塊，測試時(shí)選用與被測光學(xué)件厚度相近的一塊，以減少可動平面鏡的移動距離，提高測量精度。