CN105203036B - 非接触法测量透镜中心厚的装置和方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种非接触法测量透镜中心厚的装置，包括激光干涉仪以及位于所述激光干涉仪正上方的分光镜，所述激光干涉仪中设有CCD探测器，所述分光镜呈45°角设置，所述激光干涉仪发射出来的准直光经过所述分光镜后一束经过转向装置进入上部标准镜头，一束直接进入下部标准镜头，所述分光镜与所述上部标准镜头和下部标准镜头之间均设有遮光板，还包括用于放置待测透镜的调整平台和距离测量平台，所述调整平台位于所述上部标准镜头和下部标准镜头之间。本发明还公开了采用上述装置测量透镜中心厚度的方法。本发明非接触法测量透镜中心厚的方法不仅实现了非接触测量，对透镜无损伤，而且测量范围大，测量精度高，测量精度能达到1~2um。

Description

非接触法测量透镜中心厚的装置和方法

技术领域

本发明涉及一种非接触法测量透镜中心厚的装置和方法，用于透镜中心厚度的非接触高精度测量，属于光学精密测量领域。

背景技术

在光学领域，透镜中心厚度对光学系统的成像质量有着较大影响，特别是对于航天、医疗等仪器上的高精度光学系统，都需要实测透镜的中心厚度来控制像差，测量精度要求达到微米量级。目前，测量透镜中心厚度的方法主要分为接触式测量和非接触式测量。

接触法测量，一般使用千分表或者高度计；这类测量方法有很多弊端：如不能准确找到透镜的中心点（最高点或最低点），测量时需要来回移动透镜，效率不高，容易划伤透镜的玻璃表面。而非接触测量一般采用光学的方法，能有效避免这些测量缺陷，目前采用非接触法测量透镜中心厚度的测量精度一般3-5um。因此一种测量精度高的非接触法测量透镜中心厚的装置和方法的开发很有必要。

发明内容

发明目的：本发明所要解决的技术问题是提供一种非接触法测量透镜中心厚的装置以及采用该装置的测量方法，该方法采用双光路干涉定位的方法，测量精度能达到1~2um。

发明内容：为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案为：

非接触法测量透镜中心厚的装置，包括激光干涉仪以及位于所述激光干涉仪正上方的分光镜，所述激光干涉仪中设有CCD探测器，所述分光镜呈45°角设置，所述激光干涉仪发射出来的准直光经过所述分光镜后一束经过转向装置进入上部标准镜头，一束直接进入下部标准镜头，所述分光镜与所述上部标准镜头和下部标准镜头之间均设有遮光板，还包括用于放置待测透镜的调整平台和距离测量平台，所述调整平台位于所述上部标准镜头和下部标准镜头之间。

其中，所述距离测量平台包括一个千分尺。

其中，所述转向装置中包括多个转向反射镜。

一种采用本发明装置测量透镜中心厚度的方法，包括如下步骤：

步骤1，将已知厚度为A的平片放至调整平台上，用遮光板将上部标准镜头的光路挡住，调节调整平台的高度，通过激光干涉仪CCD探测器采集并显示的干涉图找到平片下表面的猫眼像位置，使下部标准镜头出射的会聚光焦点正好落在平片下表面；

步骤2，用遮光板将下部标准镜头的光路挡住，向上或向下调节上部标准镜头，通过激光干涉仪CCD探测器采集并显示的干涉图找到平片上表面的猫眼像位置，使上部标准镜头出射的会聚光焦点正好落在平片上表面；

步骤3，将距离测量平台上的千分尺数据归零，将待测透镜放至调整平台上，用遮光板将上部标准镜头的光路挡住，调节调整平台的高度，找到透镜下表面的猫眼像位置，使下部标准镜头出射的会聚光焦点正好落在透镜下表面；

步骤4，用遮光板将下部标准镜头的光路挡住，距离测量平台向上或向下调节上部标准镜头，找到透镜上表面的猫眼像位置，使上部标准镜头出射的会聚光焦点正好落在透镜上表面，记下千分尺上上部标准镜头移动的距离B；

步骤5，计算待测透镜的中心厚度d，d=A+B，其中，B向上移动为正值，向下移动为负值。

有益效果：相比于现有技术，本发明非接触法测量透镜中心厚的方法采用双光路干涉定位的方法，高精度定位透镜上下表面的猫眼像位置，不仅实现了非接触测量，对透镜无损伤，而且测量范围大，测量精度高，测量精度能达到1~2um。

附图说明

图1为本发明非接触法测量透镜中心厚方法的原理图；

图2为本发明待测透镜上下表面猫眼像位置的猫眼图像；

图3为本发明非接触法测量透镜中心厚装置的结构示意图。

具体实施方式

根据下述实施例，可以更好地理解本发明。然而，本领域的技术人员容易理解，实施例所描述的内容仅用于说明本发明，而不应当也不会限制权利要求书中所详细描述的本发明。

结合图1~3，本发明的非接触法测量透镜中心厚装置，包括激光干涉仪1以及位于激光干涉仪1正上方的分光镜2，分光镜2呈45°角设置，激光干涉仪1发射出来的准直光经过分光镜2后一束经过转向装置进入上部标准镜头6，一束直接进入下部标准镜头4，分光镜2与上部标准镜头6和下部标准镜头4之间均设有遮光板3，上部标准镜头6和下部标准镜头4的中轴线在同一条直线上，本发明装置还包括用于放置待测透镜的调整平台8和距离测量平台9，调整平台8用来固定待测透镜5和调整待测透镜5的中心，使待测透镜5中心与测量系统光轴重合，再通过调整平台8和距离测量平台9找到待测透镜5上下表面的猫眼像位置，该位置处的猫眼图像如图2所示，当调节到图像上只有2~3个条纹即为找到了猫眼像位置；调整平台8位于上部标准镜头6和下部标准镜头4之间，距离测量平台9包括一个千分尺，能够测量上部标准镜头6的移动量，转向装置7中包括多个转向反射镜10，激光干涉仪1中设有CCD探测器和显示器，用来采集和显示干涉图，判断待测透镜5上下表面猫眼像位置。

本发明装置测量透镜中心厚度的方法，包括如下步骤：

步骤1，将已知厚度为A的平片放至调整平台8上，用遮光板3将上部标准镜头6的光路挡住，调节调整平台8的高度，通过激光干涉仪1CCD探测器采集并显示的干涉图找到平片下表面的猫眼像位置，使下部标准镜头4出射的会聚光焦点正好落在平片下表面；

步骤2，用遮光板3将下部标准镜头4的光路挡住，向上或向下调节上部标准镜头6，通过激光干涉仪1CCD探测器采集并显示的干涉图找到平片上表面的猫眼像位置，使上部标准镜头6出射的会聚光焦点正好落在平片上表面；

步骤3，将距离测量平台9上的千分尺数据归零，将待测透镜5放至调整平台8上，用遮光板3将上部标准镜头6的光路挡住，调节调整平台8的高度，找到透镜下表面的猫眼像位置，使下部标准镜头4出射的会聚光焦点正好落在透镜下表面；

步骤4，用遮光板3将下部标准镜头4的光路挡住，距离测量平台9向上或向下调节上部标准镜头6，找到透镜上表面的猫眼像位置，使上部标准镜头6出射的会聚光焦点正好落在透镜上表面，记下千分尺上上部标准镜头6移动的距离B；

步骤5，计算待测透镜5的中心厚度d，d=A+B，其中，B向上移动为正值，向下移动为负值。

Claims (4)

1.非接触法测量透镜中心厚的装置，其特征在于，包括激光干涉仪以及位于所述激光干涉仪正上方的分光镜，所述激光干涉仪中设有CCD探测器，所述分光镜呈45°角设置，所述激光干涉仪发射出来的准直光经过所述分光镜后一束经过转向装置进入上部标准镜头，一束直接进入下部标准镜头，所述分光镜与所述上部标准镜头和下部标准镜头之间还设有遮光板，还包括用于放置待测透镜的调整平台和距离测量平台，所述调整平台位于所述上部标准镜头和下部标准镜头之间。

2.根据权利要求1所述的非接触法测量透镜中心厚的装置，其特征在于，所述距离测量平台包括一个千分尺。

3.根据权利要求1所述的非接触法测量透镜中心厚的装置，其特征在于，所述转向装置中包括多个转向反射镜。

4.一种采用权利要求1所述装置测量透镜中心厚度的方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤1，将已知厚度为A的平片放至调整平台上，用遮光板将上部标准镜头的光路挡住，调节调整平台的高度，通过激光干涉仪CCD探测器采集并显示的干涉图找到平片下表面的猫眼像位置，使下部标准镜头出射的会聚光焦点正好落在平片下表面；

步骤2，用遮光板将下部标准镜头的光路挡住，向上或向下调节上部标准镜头，通过激光干涉仪CCD探测器采集并显示的干涉图找到平片上表面的猫眼像位置，使上部标准镜头出射的会聚光焦点正好落在平片上表面；

步骤3，将距离测量平台上的千分尺数据归零，将待测透镜放至调整平台上，用遮光板将上部标准镜头的光路挡住，调节调整平台的高度，找到透镜下表面的猫眼像位置，使下部标准镜头出射的会聚光焦点正好落在透镜下表面；

步骤4，用遮光板将下部标准镜头的光路挡住，距离测量平台向上或向下调节上部标准镜头，找到透镜上表面的猫眼像位置，使上部标准镜头出射的会聚光焦点正好落在透镜上表面，记下千分尺上上部标准镜头移动的距离B；

步骤5，计算待测透镜的中心厚度d，d=A+B，其中，B向上移动为正值，向下移动为负值。