CN110553820A - 一种镜片多波长折射率检测装置及方法 - Google Patents
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Abstract
一种镜片多波长折射率检测装置，其特征在于：包括输出准直光束的复合光源组件、聚焦组件、分光组件、参考镜片、移动镜片、第一光电探测组件、信号接收组件，所述信号接收组件包括用于从反射回来的复合光中分离出K种不同波长的单色光的单色光分离组件、以及用于分别接收K种单色光干涉信号的第二光电探测组件、第三光电探测组件…第K+1光电探测组件共K个光电探测组件，K≥2。该镜片多波长折射率检测装置操作简单、在线快速无损检测、且对非球面镜片、柱面镜片等非规则面型镜片及成品镜片也适用、且能检测多个波长处的折射率。另外还提供一种镜片多波长折射率检测方法。
Description
技术领域
本发明涉及光学透镜参数检测技术领域，具体涉及一种镜片多波长折射率检测装置及方法。
背景技术
折射率参数是光学透镜的一个重要参数指标，为了确保光学系统有很好的成像质量，需要精确测量光学材料的折射率。目前高精度测量光学玻璃材料的折射率是通过最小偏向角法进行检测，但最小偏向角法进行检测的前提是需要将待测的光学玻璃制作成一个三棱镜，进行光折射，同时需要精确检测三棱镜的相关角度。因此最小偏向角法检测光学玻璃材料的折射率是一种直接检测的方式，它存在以下技术问题：1、需要破坏光学元件，这样必然不适用于成品镜片的检测；2、棱镜制作难度大，周期长，且针对不同批次、不同材料的光学玻璃，需要分别制作相应的棱镜，检测效率较低；3、测试时采用的是三棱镜，因此不适用于非球面镜片、柱面镜片等非规则面型的镜片的检测。最小偏向角法比较适用于玻璃制造商对同一批次的原材料玻璃进行检测，而不适用于对成品镜片进行在线高精度检测，例如对眼镜片的折射率检测，需要在不知道光学元件材料的情况下，且不破坏光学元件本身，来实现其折射率检测，进而确定其材料属性。
目前针对成品镜片的折射率检测方法主要有2种：一种是根据光焦度公式进行逆向计算，即利用机械精密测量方法测定其前后表面曲率、中心厚度和镜片光焦度，根据光焦度公式计算其波长折射率，该方法操作复杂、难度大，难以保证测量精度，且不适用于非球面镜片测量；另外一种方法是改变“环境”折射率方法，即通过改变与透镜前后表面接触介质的折射率，如将镜片置于已知折射率的溶液中，或在镜片前后表面贴附已知折射率的柔性介质，分别检测镜片在空气中和在溶液中的光焦度，根据光焦度的变化和溶液的折射率可计算得到镜片的折射率，该方法同样操作复杂，检测难度大。除此之外,现有的折射率检测装置一般只针对一个波长处检测折射率。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：提供一种操作简单、在线快速无损检测、且对非球面镜片、柱面镜片等非规则面型镜片及成品镜片也适用、且能检测多个波长处的折射率的镜片多波长折射率检测装置。
本发明的技术解决方案是：一种镜片多波长折射率检测装置，其特征在于：包括输出准直光束的复合光源组件、聚焦组件、分光组件、参考镜片、移动镜片、第一光电探测组件、信号接收组件，所述第一光电探测组件、参考镜片、分光组件、聚焦组件和复合光源组件沿第一光轴方向由前至后依次设置，所述聚焦组件的焦面位于分光组件与参考镜片之间用于放置被测镜片，所述移动镜片设置在分光组件的一侧，所述信号接收组件设置在分光组件的另一侧，所述复合光源组件沿第一光轴方向传输的光束经聚集组件聚焦到被测镜片上，聚焦后的光束透射过被测镜片和参考镜片后进入到第一光电探测组件中，用于校正被测镜片的中心位置，所述复合光源组件沿第一光轴方向传输的光束还经分光组件后分为两束，一束投射到移动镜片上并由移动镜片反射而原路返回，另一束投射到被测镜片和参考镜片上并由被测镜片的上下表面和参考镜片的上表面反射而原路返回，返回的光束均通过分光组件进入到信号接收组件中，所述信号接收组件包括用于从反射回来的复合光中分离出K种不同波长的单色光的单色光分离组件、以及用于分别接收K种单色光干涉信号的第二光电探测组件、第三光电探测组件…第K+1光电探测组件共K个光电探测组件，K≥2。
本发明镜片多波长折射率检测装置工作原理如下：
移入被测镜片前，复合光源组件沿第一光轴方向传输的光束经聚集组件聚焦到参考镜片的上方，聚焦后的光束透射过参考镜片并进入到第一光电探测组件中，由第一光电探测组件监测投射进来的光束的光斑中心位置，将其作为后续被测镜片位置调整的参考位置；同时复合光源组件沿第一光轴方向传输的光束还经分光组件后分为两束，一束投射到移动镜片上并由移动镜片反射而原路返回，另一束投射到参考镜片上并由参考镜片的上表面反射而原路返回，返回的光束通过分光组件进入到信号接收组件中，由单色光分离组件从反射回来的复合光中分离出K种不同波长的单色光、并利用K个光电探测组件来分别接收各单色光的干涉信号，移动移动镜片，记录第二光电探测组件、第三光电探测组件…第K+1光电探测组件这K个光电探测组件中分别监测到干涉现象时移动镜片所在的位置x01、x02…x0k；移入被测镜片，由第一光电探测组件监测投射进来的光束的实际光斑中心位置，并与之前得到的参考位置进行对比，根据两者的偏差来指导用户调整被测镜片的位置，当实际光斑中心位置与参考位置重合时，被测镜片中心与光路中心重合，即完成被测镜片的位置调整；然后重新调整移动镜片的位置，再次检测参考镜片上表面反射光与移动镜片反射光在第二光电探测组件、第三光电探测组件…第K+1光电探测组件中的干涉信号，并记录上述K个光电探测组件中分别监测到干涉现象时移动镜片所在的位置x11、x12…x1k；另外，被测镜片移入后，被测镜片的上下表面也会产生光反射，也会与移动镜片的反射光发生干涉现象，因此还检测被测镜片下表面反射光与移动镜片反射光在第二光电探测组件、第三光电探测组件…第K+1光电探测组件中的干涉信号，并记录上述K个光电探测组件中分别监测到干涉现象时移动镜片所在的位置x21、x22…x2k，以及检测被测镜片上表面反射光与移动镜片反射光在第二光电探测组件、第三光电探测组件…第K+1光电探测组件中的干涉信号，并记录上述K个光电探测组件中分别监测到干涉现象时移动镜片所在的位置x31、x32…x3k；然后根据x01、x11、x21、x31可计算被测镜片在波长1处的折射率n1，计算公式为：根据x02、x12、x22、x32可计算被测镜片在波长2处的折射率n2，计算公式为：…同理可得，根据x0k、x1k、x2k、x3k可计算被测镜片在波长k处的折射率nk，计算公式为：
采用上述结构后，本发明具有以下优点：
本发明镜片多波长折射率检测装置是通过检测干涉现象来获取计算折射率的相关参数，无需制作棱镜，也无需对棱镜的相关角度进行检测，操作更方便，并且缩短了检测周期，可以实现在线快速检测；无需制作棱镜，就不会破坏待测的光学元件，因此也非常适用于成品镜片的检测；并且干涉现象的检测，也适用于非球面镜片、柱面镜片等非规则面型镜片；此外该检测装置通过单色光分离组件和相应的光电探测组件可检测被测镜片在多个波长处的折射率。
作为优选，所述复合光源组件包括沿第一光轴方向由前至后依次设置的准直透镜、透光孔和白光光源，所述白光光源设置在准直透镜的后焦点上，用于使白光光源经透光孔发出的光经由准直透镜后成为平行光束。该复合光源组件结构简单、成本低、使用安全，且转换为准直光束，可使光路耦合更可靠。
作为优选，所述聚焦组件包括一聚焦透镜。聚焦组件结构简单、成本低。
作为优选，所述分光组件包括一半透半反的第一分光片，所述移动镜片的中心和第一分光片的中心均位于与第一光轴方向相垂直的第二光轴方向上，当移动镜片设置在第一分光片的左侧时，所述第一分光片的侧面与第二光轴方向的夹角为45°，当移动镜片设置在第一分光片的右侧时，所述第一分光片的侧面与第二光轴方向的夹角为135°。该分光组件结构简单、成本低。
作为优选，所述参考镜片和移动镜片的反射率为1-10％。该设置可使参考镜片和移动镜片的反射率与被测镜片上下表面的反射率接近，从而能更清楚准确地检测到干涉现象。
作为优选，所述单色光分离组件包括第二分光片、第三分光片…第K分光片共K-1个、以及第一滤光片、第二滤光片…第K滤光片共K个，所述第二分光片、第三分光片…第K分光片均为半透半反的分光片且各分光片的侧面与第二光轴方向呈45°或135°夹角，所述第一滤光片、第二滤光片…第K滤光片分别与第二光电探测组件、第三光电探测组件…第K+1光电探测组件配对成K组，配对成组的滤光片和光电探测组件相对设置且滤光片更靠近反射回来的光线，所述第二分光片、第三分光片…第K分光片由内而外依次并排设置在第一分光片的一侧且中心均位于第二光轴方向上，其中一组配对的滤光片和光电探测组件设置在最外侧的第K分光片的外侧，该组滤光片的中心和光电探测组件的中心也位于第二光轴方向上，其余配对成组的滤光片和光电探测组件分别设置在第二分光片、第三分光片…第K分光片的反射面侧，且相应的滤光片的中心和光电探测组件的中心均位于相应的分光片的反射线上。该单色光分离组件结构简单，分光可靠，光路简单，损耗小，有利于获得准确的测量结果。
作为优选，所述单色光分离组件可从复合光中分离出青光、黄光和红光这三种单色光。该设置可利用这三种单色光的折射率来获取被测镜片的色散系数。
作为优选，所述单色光分离组件包括第二分光片、第三分光片共两个、以及第一滤光片、第二滤光片、第三滤光片共三个，所述第二分光片、第三分光片均为半透半反的分光片且各分光片的侧面与第二光轴方向呈45°或135°夹角，所述第一滤光片、第二滤光片、第三滤光片分别为青光滤光片、黄光滤光片和红光滤光片且分别与第二光电探测组件、第三光电探测组件、第四光电探测组件配对成三组，配对成组的滤光片和光电探测组件相对设置且滤光片更靠近反射回来的光线，所述第二分光片、第三分光片由内而外依次并排设置在第一分光片的一侧且中心均位于第二光轴方向上，其中一组配对的滤光片和光电探测组件设置在最外侧的第三分光片的外侧，该组滤光片的中心和光电探测组件的中心也位于第二光轴方向上，其余配对成组的滤光片和光电探测组件分别设置在第二分光片、第三分光片的反射面侧，且相应的滤光片的中心和光电探测组件的中心均位于相应的分光片的反射线上。该设置可利用这三种单色光的折射率来获取被测镜片的色散系数，且单色光分离组件结构简单，分光可靠，光路简单，损耗小，有利于获得准确的测量结果。
本发明要解决的另一技术问题是：提供一种操作简单、在线快速无损检测、且对非球面镜片、柱面镜片等非规则面型镜片及成品镜片也适用、且能检测多个波长处的折射率的镜片多波长折射率检测方法。
本发明的另一技术解决方案是：一种镜片多波长折射率检测方法，其特征在于：它包括以下步骤：
(1)移入被测镜片前，由第一光电探测组件监测投射进来的光束的光斑中心位置，将其作为后续被测镜片位置调整的参考位置；同时由单色光分离组件从反射回来的复合光中分离出K种不同波长的单色光、并利用第二光电探测组件、第三光电探测组件…第K+1光电探测组件共K个光电探测组件来分别接收各单色光的干涉信号，移动移动镜片，记录上述K个光电探测组件中分别监测到干涉现象时移动镜片所在的位置x01、x02…x0k；
(2)移入被测镜片，由第一光电探测组件监测投射进来的光束的实际光斑中心位置，并与之前得到的参考位置进行对比，根据两者的偏差来指导用户调整被测镜片的位置，当实际光斑中心位置与参考位置重合时，被测镜片中心与光路中心重合，即完成被测镜片的位置调整；
(3)重新调整移动镜片的位置，再次检测参考镜片上表面反射光与移动镜片反射光在第二光电探测组件、第三光电探测组件…第K+1光电探测组件中的干涉信号，并记录上述K个光电探测组件中分别监测到干涉现象时移动镜片所在的位置x11、x12…x1k；同时还检测被测镜片下表面反射光与移动镜片反射光在第二光电探测组件、第三光电探测组件…第K+1光电探测组件中的干涉信号，并记录上述K个光电探测组件中分别监测到干涉现象时移动镜片所在的位置x21、x22…x2k，以及检测被测镜片上表面反射光与移动镜片反射光在第二光电探测组件、第三光电探测组件…第K+1光电探测组件中的干涉信号，并记录上述K个光电探测组件中分别监测到干涉现象时移动镜片所在的位置x31、x32…x3k；
(4)根据x01、x11、x21、x31可计算被测镜片在波长1处的折射率n1，计算公式为：
根据x02、x12、x22、x32可计算被测镜片在波长2处的折射率n2，计算公式为：
…同理根据x0k、x1k、x2k、x3k可计算被测镜片在波长k处的折射率nk，计算公式为：
采用上述方法后，本发明具有以下优点：
本发明镜片折射率检测方法是通过检测干涉现象来获取计算折射率的相关参数，无需制作棱镜，也无需对棱镜的相关角度进行检测，操作更方便，并且缩短了检测周期，可以实现在线快速检测；无需制作棱镜，就不会破坏待测的光学元件，因此也非常适用于成品镜片的检测；并且干涉现象的检测，也适用于非球面镜片、柱面镜片等非规则面型镜片；此外该检测装置通过单色光分离组件和相应的第二光电探测组件可检测被测镜片在多个波长处的折射率。
作为优选，所述步骤(1)中由单色光分离组件从反射回来的复合光中分离出青光、黄光和红光这三种不同波长的单色光，并利用第二光电探测组件、第三光电探测组件、第四光电探测组件这三个光电探测组件来分别接收上述三种单色光的干涉信号；所述步骤(4)中，n1为被测镜片在青光波长处的折射率，n2为被测镜片在黄光波长处的折射率，n3为被测镜片在红光波长处的折射率，然后还根据n1、n2、n3，计算被测镜片的色散系数vd，计算公式为：
该设置可进一步计算被测镜片的色散系数，检测功能更强大。
附图说明：
图1为实施例1中的镜片多波长折射率检测装置的光学示意图；
图2为实施例2中的镜片多波长折射率检测装置的光学示意图；
图3为实施例3中的镜片多波长折射率检测装置的光学示意图；
图4(a)为实施例4中第一光电探测组件在移入待测镜片前检测到的光斑的参考位置；
图4(b)为实施例4中第一光电探测组件在移入待测镜片后检测到的光斑的实际位置；
图4(c)为实施例4中第一光电探测组件在调整好镜片中心位置后检测到的光斑的实际位置；
图中：1-复合光源组件，2-聚焦组件，3-分光组件，4-参考镜片，5-移动镜片，6-第一光电探测组件，7-信号接收组件，8-单色光分离组件，9-第二光电探测组件，10-第三光电探测组件，11-第四光电探测组件，12-第五光电探测组件，13-准直透镜，14-透光孔，15-白光光源，16-聚焦透镜，17-第一分光片，18-第二分光片，19-第三分光片，20-第四分光片，21-第一滤光片，22-第二滤光片，23-第三滤光片，24-第四滤光片，25-被测镜片，A-第一光轴方向，B-第二光轴方向，C-反射线。
具体实施方式
下面结合附图，并结合实施例对本发明做进一步的说明。
实施例1：
一种镜片多波长折射率检测装置，包括输出准直光束的复合光源组件1、聚焦组件2、分光组件3、参考镜片4、移动镜片5、第一光电探测组件6、信号接收组件7，所述第一光电探测组件6、参考镜片4、分光组件3、聚焦组件2和复合光源组件1沿第一光轴方向A由前至后依次设置，所述聚焦组件2的焦面位于分光组件3与参考镜片4之间用于放置被测镜片25，所述移动镜片5设置在分光组件3的一侧，所述信号接收组件7设置在分光组件3的另一侧，所述复合光源组件1沿第一光轴方向A传输的光束经聚集组件聚焦到被测镜片25上，聚焦后的光束透射过被测镜片25和参考镜片4后进入到第一光电探测组件6中，用于校正被测镜片25的中心位置，所述复合光源组件1沿第一光轴方向A传输的光束还经分光组件3后分为两束，一束投射到移动镜片5上并由移动镜片5反射而原路返回，另一束投射到被测镜片25和参考镜片4上并由被测镜片25的上下表面和参考镜片4的上表面反射而原路返回，返回的光束均通过分光组件3进入到信号接收组件7中，所述信号接收组件7包括用于从反射回来的复合光中分离出K种不同波长的单色光的单色光分离组件8、以及用于分别接收K种单色光干涉信号的第二光电探测组件9、第三光电探测组件10…第K+1光电探测组件共K个光电探测组件，K≥2；所述复合光源组件1包括沿第一光轴方向A由前至后依次设置的准直透镜13、透光孔14和白光光源15，所述白光光源15设置在准直透镜13的后焦点上，用于使白光光源15经透光孔14发出的光经由准直透镜13后成为平行光束；所述聚焦组件2包括一聚焦透镜16；所述分光组件3包括一半透半反的第一分光片17，所述移动镜片5的中心和第一分光片17的中心均位于与第一光轴方向A相垂直的第二光轴方向B上，当移动镜片5设置在第一分光片17的左侧时，所述第一分光片17的侧面与第二光轴方向B的夹角为45°，当移动镜片5设置在第一分光片17的右侧时，所述第一分光片17的侧面与第二光轴方向B的夹角为135°；所述参考镜片4和移动镜片5的反射率为1-10％；还包括设置在靠近聚焦组件2焦面处的镜架以及用于驱动镜架左右移动的电机，用于驱动安装在镜架上的被测镜片25自动移动。
本实施例中，设置移动镜片5位于第一分光片17的左侧，设置K＝2，即单色光分离组件8分离出两种不同波长的单色光，用于分别接收这两种单色光干涉信号的是第二光电探测组件9和第三光电探测组件10共两个光电探测组件；所述单色光分离组件8包括第二分光片18共一个、以及第一滤光片21、第二滤光片22共两个，所述第二分光片18为半透半反的分光片且该分光片的侧面与第二光轴方向B呈45°或135°夹角，本实施例中设置为45°夹角，所述第一滤光片21、第二滤光片22分别与第二光电探测组件9、第三光电探测组件10配对成两组，配对成组的滤光片和光电探测组件相对设置且滤光片更靠近反射回来的光线，所述第二分光片18设置在第一分光片17的一侧且中心位于第二光轴方向B上，其中一组配对的滤光片和光电探测组件设置在第二个分光片的外侧，该组滤光片的中心和光电探测组件的中心也位于第二光轴方向B上，其余配对成组的滤光片和光电探测组件设置在第二分光片18的反射面侧，且相应的滤光片的中心和光电探测组件的中心均位于第二分光片18的反射线C上；反射回来的复合光经第二分光片18透射，再经过第一滤光片21透射进入到第二光电探测组件9中，完成对波长1的光学干涉信号探测；反射回来的复合光经第二分光片18反射，再经过第二滤光片22透射进入到第三光电探测组件10中，完成对波长2的光学干涉信号探测。
本实施例相关参数：复合光源组件1的光源的光谱范围不小于450～660nm；透光孔14与白光光源15距离为0.1-1mm，透光孔14直径为0.1-0.3mm；准直透镜13焦距为80-150mm，优选焦距大于100mm；聚焦透镜16焦距为100-150mm，优选大于100mm；聚集透镜的焦面距离参考镜片4的高度为0-8mm，参考镜片4上表面和移动镜片5对光的反射率均为1～10％；光电探测组件为面阵探测器，如CMOS或CCD图像传感器，或者二维位置敏感传感器；被测镜片25放入后与参考镜片4的间距为2-10mm，优选小于5mm；第二分光片18为二向色分光片，即对于部分波长的光进行反射，对于部分波长的光进行透射，第一滤光片21和第二滤光片22均为窄带滤光片，只允许相应波长的单色光通过。
实施例2：
本实施例的其余结构均与实施例1相同，不同之处在于：
设置移动镜片5位于第一分光片17的右侧，设置K＝3，且单色光分离组件8分离出青光、黄光和红光这三种不同波长的单色光，用于分别接收这三种单色光干涉信号的是第二光电探测组件9、第三光电探测组件10、第四光电探测组件11共三个光电探测组件；所述单色光分离组件8包括第二分光片18、第三分光片19共两个、以及第一滤光片21、第二滤光片22、第三滤光片23共三个，所述第二分光片18、第三分光片19均为半透半反的分光片且各分光片的侧面与第二光轴方向B呈45°或135°夹角，本实施例中，设置第二分光片18的侧面和第三分光片19的侧面均与第二光轴方向B呈135°夹角，所述第一滤光片21、第二滤光片22、第三滤光片23分别为青光滤光片、黄光滤光片和红光滤光片且分别与第二光电探测组件9、第三光电探测组件10、第四光电探测组件11配对成三组，配对成组的滤光片和光电探测组件相对设置且滤光片更靠近反射回来的光线，所述第二分光片18、第三分光片19由内而外依次并排设置在第一分光片17的一侧且中心均位于第二光轴方向B上，其中一组配对的滤光片和光电探测组件设置在最外侧的第三分光片19的外侧，该组滤光片的中心和光电探测组件的中心也位于第二光轴方向B上，其余配对成组的滤光片和光电探测组件分别设置在第二分光片18、第三分光片19的反射面侧，且相应的滤光片的中心和光电探测组件的中心均位于相应的分光片的反射线C上；反射回来的复合光经第二分光片18和第三分光片19透射，再经过第一滤光片21透射进入到第二光电探测组件9中，完成对波长1的光学干涉信号探测；反射回来的复合光经第二分光片18透射，经第三分光片19反射，再经过第二滤光片22透射进入到第三光电探测组件10中，完成对波长2的光学干涉信号探测；反射回来的复合光经第二分光片18反射，再经过第三滤光片23透射进入到第四光电探测组件11中，完成对波长3的光学干涉信号探测。
实施例3：
本实施例的其余结构均与实施例1相同，不同之处在于：
设置移动镜片5位于第一分光片17的右侧，设置K＝4，即单色光分离组件8分离出四种不同波长的单色光，用于分别接收这四种单色光干涉信号的是第二光电探测组件9、第三光电探测组件10、第四光电探测组件11、第五光电探测组件12共四个光电探测组件；所述单色光分离组件8包括第二分光片18、第三分光片19、第四分光片20共三个、以及第一滤光片21、第二滤光片22、第三滤光片23、第四滤光片24共四个，所述第二分光片18、第三分光片19、第四分光片20均为半透半反的分光片且各分光片的侧面与第二光轴方向B呈45°或135°夹角，本实施例中，设置第二分光片18的侧面和第三分光片19的侧面均与第二光轴方向B呈135°夹角，设置第四分光片20的侧面与第二光轴方向B呈45°夹角，所述第一滤光片21、第二滤光片22、第三滤光片23、第四滤光片24分别与第二光电探测组件9、第三光电探测组件10、第四光电探测组件11、第五光电探测组件12配对成四组，配对成组的滤光片和光电探测组件相对设置且滤光片更靠近反射回来的光线，所述第二分光片18、第三分光片19、第四分光片20由内而外依次并排设置在第一分光片17的一侧且中心均位于第二光轴方向B上，其中一组配对的滤光片和光电探测组件设置在最外侧的第四分光片20的外侧，该组滤光片的中心和光电探测组件的中心也位于第二光轴方向B上，其余配对成组的滤光片和光电探测组件分别设置在第二分光片18、第三分光片19、第四分光片20的反射面侧，且相应的滤光片的中心和光电探测组件的中心均位于相应的分光片的反射线C上；反射回来的复合光经第二分光片18、第三分光片19、第四分光片20透射，再经过第一滤光片21透射进入到第二光电探测组件9中，完成对波长1的光学干涉信号探测；反射回来的复合光经第二分光片18和第三分光片19透射，经第四分光片20反射，再经过第二滤光片22透射进入到第三光电探测组件10中，完成对波长2的光学干涉信号探测；反射回来的复合光经第二分光片18透射，经第三分光片19反射，再经过第三滤光片23透射进入到第四光电探测组件11中，完成对波长3的光学干涉信号探测；反射回来的复合光经第二分光片18反射，再经过第四滤光片24透射进入到第五光电探测组件12中，完成对波长4的光学干涉信号探测。
实施例4：
一种镜片多波长折射率检测方法，该方法适用于实施例1、实施例2、实施例3中的任一一种镜片多波长折射率检测装置及针对不同数量波长要求的简单变形装置，它包括以下步骤：
(1)移入被测镜片25前，由第一光电探测组件6监测投射进来的光束的光斑中心位置，将其作为后续被测镜片25位置调整的参考位置；同时由单色光分离组件8从反射回来的复合光中分离出K种不同波长的单色光、并利用第二光电探测组件9、第三光电探测组件10…第K+1光电探测组件共K个光电探测组件来分别接收各单色光的干涉信号，移动移动镜片5，记录上述K个光电探测组件中分别监测到干涉现象时移动镜片5所在的位置x01、x02…x0k；
(2)移入被测镜片25，由第一光电探测组件6监测投射进来的光束的实际光斑中心位置，并与之前得到的参考位置进行对比，根据两者的偏差来指导用户调整被测镜片25的位置，当实际光斑中心位置与参考位置重合时，被测镜片25中心与光路中心重合，即完成被测镜片25的位置调整；
(3)重新调整移动镜片5的位置，再次检测参考镜片4上表面反射光与移动镜片5反射光在第二光电探测组件9、第三光电探测组件10…第K+1光电探测组件中的干涉信号，并记录上述K个光电探测组件中分别监测到干涉现象时移动镜片5所在的位置x11、x12…x1k；同时还检测被测镜片25下表面反射光与移动镜片5反射光在第二光电探测组件9、第三光电探测组件10…第K+1光电探测组件中的干涉信号，并记录上述K个光电探测组件中分别监测到干涉现象时移动镜片5所在的位置x21、x22…x2k，以及检测被测镜片25上表面反射光与移动镜片5反射光在第二光电探测组件9、第三光电探测组件10…第K+1光电探测组件中的干涉信号，并记录上述K个光电探测组件中分别监测到干涉现象时移动镜片5所在的位置x31、x32…x3k；
(4)根据x01、x11、x21、x31可计算被测镜片25在波长1处的折射率n1，计算公式为：
根据x02、x12、x22、x32可计算被测镜片25在波长2处的折射率n2，计算公式为：
…
同理根据x0k、x1k、x2k、x3k可计算被测镜片25在波长k处的折射率nk，计算公式为：
作为优选，所述步骤(1)中由单色光分离组件8从反射回来的复合光中分离出青光(486nm)、黄光(587nm)和红光(656nm)这三种不同波长的单色光，并利用第二光电探测组件9、第三光电探测组件10、第四光电探测组件11这三个光电探测组件来分别接收上述三种单色光的干涉信号；所述步骤(4)中，n1为被测镜片25在青光波长处的折射率，n2为被测镜片25在黄光波长处的折射率，n3为被测镜片25在红光波长处的折射率，然后还根据n1、n2、n3，计算被测镜片25的色散系数vd，计算公式为：
该设置可进一步计算被测镜片25的色散系数，检测功能更强大。
Claims (10)
1.一种镜片多波长折射率检测装置，其特征在于：包括输出准直光束的复合光源组件(1)、聚焦组件(2)、分光组件(3)、参考镜片(4)、移动镜片(5)、第一光电探测组件(6)、信号接收组件(7)，所述第一光电探测组件(6)、参考镜片(4)、分光组件(3)、聚焦组件(2)和复合光源组件(1)沿第一光轴方向(A)由前至后依次设置，所述聚焦组件(2)的焦面位于分光组件(3)与参考镜片(4)之间用于放置被测镜片(25)，所述移动镜片(5)设置在分光组件(3)的一侧，所述信号接收组件(7)设置在分光组件(3)的另一侧，所述复合光源组件(1)沿第一光轴方向(A)传输的光束经聚集组件聚焦到被测镜片(25)上，聚焦后的光束透射过被测镜片(25)和参考镜片(4)后进入到第一光电探测组件(6)中，用于校正被测镜片(25)的中心位置，所述复合光源组件(1)沿第一光轴方向(A)传输的光束还经分光组件(3)后分为两束，一束投射到移动镜片(5)上并由移动镜片(5)反射而原路返回，另一束投射到被测镜片(25)和参考镜片(4)上并由被测镜片(25)的上下表面和参考镜片(4)的上表面反射而原路返回，返回的光束均通过分光组件(3)进入到信号接收组件(7)中，所述信号接收组件(7)包括用于从反射回来的复合光中分离出K种不同波长的单色光的单色光分离组件(8)、以及用于分别接收K种单色光干涉信号的第二光电探测组件(9)、第三光电探测组件(10)…第K+1光电探测组件共K个光电探测组件，K≥2。
2.根据权利要求1所述的一种镜片多波长折射率检测装置，其特征在于：所述复合光源组件(1)包括沿第一光轴方向(A)由前至后依次设置的准直透镜(13)、透光孔(14)和白光光源(15)，所述白光光源(15)设置在准直透镜(13)的后焦点上，用于使白光光源(15)经透光孔(14)发出的光经由准直透镜(13)后成为平行光束。
3.根据权利要求1所述的一种镜片多波长折射率检测装置，其特征在于：所述聚焦组件(2)包括一聚焦透镜(16)。
4.根据权利要求1所述的一种镜片多波长折射率检测装置，其特征在于：所述分光组件(3)包括一半透半反的第一分光片(17)，所述移动镜片(5)的中心和第一分光片(17)的中心均位于与第一光轴方向(A)相垂直的第二光轴方向(B)上，当移动镜片(5)设置在第一分光片(17)的左侧时，所述第一分光片(17)的侧面与第二光轴方向(B)的夹角为45°，当移动镜片(5)设置在第一分光片(17)的右侧时，所述第一分光片(17)的侧面与第二光轴方向(B)的夹角为135°。
5.根据权利要求1所述的一种镜片多波长折射率检测装置，其特征在于：所述参考镜片(4)和移动镜片(5)的反射率为1-10％。
6.根据权利要求4所述的一种镜片多波长折射率检测装置，其特征在于：所述单色光分离组件(8)包括第二分光片(18)、第三分光片(19)…第K分光片共K-1个、以及第一滤光片(21)、第二滤光片(22)…第K滤光片共K个，所述第二分光片(18)、第三分光片(19)…第K分光片均为半透半反的分光片且各分光片的侧面与第二光轴方向(B)呈45°或135°夹角，所述第一滤光片(21)、第二滤光片(22)…第K滤光片分别与第二光电探测组件(9)、第三光电探测组件(10)…第K+1光电探测组件配对成K组，配对成组的滤光片和光电探测组件相对设置且滤光片更靠近反射回来的光线，所述第二分光片(18)、第三分光片(19)…第K分光片由内而外依次并排设置在第一分光片(17)的一侧且中心均位于第二光轴方向(B)上，其中一组配对的滤光片和光电探测组件设置在最外侧的第K分光片的外侧，该组滤光片的中心和光电探测组件的中心也位于第二光轴方向(B)上，其余配对成组的滤光片和光电探测组件分别设置在第二分光片(18)、第三分光片(19)…第K分光片的反射面侧，且相应的滤光片的中心和光电探测组件的中心均位于相应的分光片的反射线(C)上。
7.根据权利要求1所述的一种镜片多波长折射率检测装置，其特征在于：所述单色光分离组件(8)可从复合光中分离出青光、黄光和红光这三种单色光。
8.根据权利要求4所述的一种镜片多波长折射率检测装置，其特征在于：所述单色光分离组件(8)可从复合光中分离出青光、黄光和红光这三种单色光；所述单色光分离组件(8)包括第二分光片(18)、第三分光片(19)共两个、以及第一滤光片(21)、第二滤光片(22)、第三滤光片(23)共三个，所述第二分光片(18)、第三分光片(19)均为半透半反的分光片且各分光片的侧面与第二光轴方向(B)呈45°或135°夹角，所述第一滤光片(21)、第二滤光片(22)、第三滤光片(23)分别为青光滤光片、黄光滤光片和红光滤光片且分别与第二光电探测组件(9)、第三光电探测组件(10)、第四光电探测组件(11)配对成三组，配对成组的滤光片和光电探测组件相对设置且滤光片更靠近反射回来的光线，所述第二分光片(18)、第三分光片(19)由内而外依次并排设置在第一分光片(17)的一侧且中心均位于第二光轴方向(B)上，其中一组配对的滤光片和光电探测组件设置在最外侧的第三分光片(19)的外侧，该组滤光片的中心和光电探测组件的中心也位于第二光轴方向(B)上，其余配对成组的滤光片和光电探测组件分别设置在第二分光片(18)、第三分光片(19)的反射面侧，且相应的滤光片的中心和光电探测组件的中心均位于相应的分光片的反射线(C)上。
9.一种镜片多波长折射率检测方法，其特征在于：它包括以下步骤：
(1)移入被测镜片(25)前，由第一光电探测组件(6)监测投射进来的光束的光斑中心位置，将其作为后续被测镜片(25)位置调整的参考位置；同时由单色光分离组件(8)从反射回来的复合光中分离出K种不同波长的单色光、并利用第二光电探测组件(9)、第三光电探测组件(10)…第K+1光电探测组件共K个光电探测组件来分别接收各单色光的干涉信号，移动移动镜片(5)，记录上述K个光电探测组件中分别监测到干涉现象时移动镜片(5)所在的位置x01、x02…x0k；
(2)移入被测镜片(25)，由第一光电探测组件(6)监测投射进来的光束的实际光斑中心位置，并与之前得到的参考位置进行对比，根据两者的偏差来指导用户调整被测镜片(25)的位置，当实际光斑中心位置与参考位置重合时，被测镜片(25)中心与光路中心重合，即完成被测镜片(25)的位置调整；
(3)重新调整移动镜片(5)的位置，再次检测参考镜片(4)上表面反射光与移动镜片(5)反射光在第二光电探测组件(9)、第三光电探测组件(10)…第K+1光电探测组件中的干涉信号，并记录上述K个光电探测组件中分别监测到干涉现象时移动镜片(5)所在的位置x11、x12…x1k；同时还检测被测镜片(25)下表面反射光与移动镜片(5)反射光在第二光电探测组件(9)、第三光电探测组件(10)…第K+1光电探测组件中的干涉信号，并记录上述K个光电探测组件中分别监测到干涉现象时移动镜片(5)所在的位置x21、x22…x2k，以及检测被测镜片(25)上表面反射光与移动镜片(5)反射光在第二光电探测组件(9)、第三光电探测组件(10)…第K+1光电探测组件中的干涉信号，并记录上述K个光电探测组件中分别监测到干涉现象时移动镜片(5)所在的位置x31、x32…x3k；
(4)根据x01、x11、x21、x31可计算被测镜片(25)在波长1处的折射率n1，计算公式为：
根据x02、x12、x22、x32可计算被测镜片(25)在波长2处的折射率n2，计算公式为：
…
同理根据x0k、x1k、x2k、x3k可计算被测镜片(25)在波长k处的折射率nk，计算公式为：
10.根据权利要求9所述的一种镜片多波长折射率检测方法，其特征在于：所述步骤(1)中由单色光分离组件(8)从反射回来的复合光中分离出青光、黄光和红光这三种不同波长的单色光，并利用第二光电探测组件(9)、第三光电探测组件(10)、第四光电探测组件(11)这三个光电探测组件来分别接收上述三种单色光的干涉信号；所述步骤(4)中，n1为被测镜片(25)在青光波长处的折射率，n2为被测镜片(25)在黄光波长处的折射率，n3为被测镜片(25)在红光波长处的折射率，然后还根据n1、n2、n3，计算被测镜片(25)的色散系数vd，计算公式为：
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