一種基于雙面共焦的透鏡中心厚度測量裝置及測量方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種基于雙面共焦的透鏡中心厚度測量裝置及利用其的測量方法，屬于光學(xué)鏡片測量領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]透鏡有三項(xiàng)基本參數(shù):中心厚度、折射率和曲率半徑，在光學(xué)領(lǐng)域中，透鏡中心厚度加工的誤差是影響光學(xué)系統(tǒng)成像的重要因素。
[0003]現(xiàn)有的測量透鏡中心厚度的方法有接觸式測量和非接觸式測量兩種。
[0004]接觸式測量中，一般使用卡尺、測微器等量具來測定透鏡的中心厚度和鏡組的空氣間隔。這種類型的方法一來測量速度緩慢且不夠精確，二來易使被測透鏡的拋光面或鍍膜面擦傷，致使組裝成儀器后，額外增加了系統(tǒng)的雜散光。
[0005]非接觸式測量技術(shù)近年來發(fā)展很迅速，具有快速、準(zhǔn)確、不損傷等優(yōu)點(diǎn)，現(xiàn)在也越來越受到大家的重視和利用，比如專利CN102435146和專利CN203100685就各提出了一種基于共焦法測量透鏡中心厚度的裝置，所采用的均是非接觸式的測量。但是在這兩種專利中都需要光進(jìn)入透鏡內(nèi)發(fā)生折射然后通過反射返回再發(fā)生折射，這就無可避免的減少了此種測量方法的精度，同時在測量鍍膜鏡片時也會存在比較大的問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的是:提供一種基于雙面共焦的透鏡中心厚度測量裝置。該裝置是將光源發(fā)出的光通過耦合進(jìn)入光學(xué)探頭，然后利用共焦原理，光學(xué)探頭I可以接收上表面反射回的光，光學(xué)探頭II接收下表面發(fā)射回的光，然后通過把數(shù)據(jù)反饋給計(jì)算機(jī)可以得到透鏡的中心厚度。
[0007]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是:
一種基于雙面共焦的透鏡中心厚度測量裝置，其包括含有光譜儀的控制器、光學(xué)探頭
1、二維移動架、透鏡夾具、光學(xué)探頭I1、支架以及計(jì)算機(jī)，所述光學(xué)探頭1、二維移動架和光學(xué)探頭II均固定在支架上，所述透鏡夾具裝卡在二維移動架上，所述含有光譜儀的控制器通過光纖分別與光學(xué)探頭I和光學(xué)探頭II相連，所述光學(xué)探頭I和光學(xué)探頭II正對設(shè)置且兩個光學(xué)探頭的中心位于同一軸線上，所述二維移動架位于兩個光學(xué)探頭之間，且二維移動架與兩個光學(xué)探頭的中心軸線相垂直，所述計(jì)算機(jī)通過數(shù)據(jù)線與含有光譜儀的控制器相連接用以接收數(shù)據(jù)。
[0008]利用上述透鏡中心厚度測量裝置進(jìn)行測量，具體步驟為:首先用已知厚度為d的平板進(jìn)行標(biāo)定；然后在透鏡夾具內(nèi)放入被測透鏡，使其與光學(xué)探頭I和光學(xué)探頭II同光軸，通過計(jì)算機(jī)控制二維移動架移動，測量出被測透鏡某一行厚度的最大/小值，系統(tǒng)的光學(xué)測量點(diǎn)通過移動架的移動回到這一行厚度極值點(diǎn)上，通過這一點(diǎn)做垂直于這一行的透鏡厚度列掃描，測量出這一列的最大/小值，這個極值點(diǎn)就是測量透鏡的中心點(diǎn)，所以所測厚度也為中心厚度；在光學(xué)探頭I處于工作狀態(tài)，這時候計(jì)算機(jī)會通過反饋的波長記錄下共焦響應(yīng)信號移動的位移Zl ;在光學(xué)探頭II處于工作狀態(tài)，這時候計(jì)算機(jī)會通過反饋的波長記錄下共焦響應(yīng)信號移動的位移Z2 ;最后通過計(jì)算機(jī)計(jì)算顯示透鏡中心厚度D=d+Zl+Z2。
[0009]本發(fā)明的有益效果是:
1、每個光學(xué)探頭只需探測返回波長的第一峰，解決了在鏡片鍍膜情況下需要辨認(rèn)假峰存在的問題，可以實(shí)現(xiàn)對鍍膜鏡片進(jìn)行厚度的測量；
2、利用了兩個光學(xué)探頭，減去了因光進(jìn)入透鏡內(nèi)發(fā)生折射反射等產(chǎn)生的誤差，提高了測量的精度；
3、這種測量方法同時可以用在雙面可反射但不透明的物體的厚度測量，拓寬了基于共焦法測量的測量范圍。
【附圖說明】
[0010]圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0011]圖2為本發(fā)明的原理圖。
[0012]其中，1、控制器，2、光學(xué)探頭I，3、二維移動架，4、透鏡夾具，5、光學(xué)探頭II，6、支架，7、計(jì)算機(jī)，8、光纖，9、數(shù)據(jù)線。
【具體實(shí)施方式】
[0013]如圖1所示，一種基于雙面共焦的透鏡中心厚度測量裝置，其包括含有光譜儀的控制器1、光學(xué)探頭I 2、二維移動架3、透鏡夾具4、光學(xué)探頭II 5、支架6以及計(jì)算機(jī)7，光學(xué)探頭I 2、二維移動架3和光學(xué)探頭II 5均固定在支架6上，透鏡夾具4裝卡在二維移動架3上，含有光譜儀的控制器I通過光纖8分別與光學(xué)探頭I 2和光學(xué)探頭II 5相連，光學(xué)探頭I 2和光學(xué)探頭II 5正對設(shè)置且兩個光學(xué)探頭的中心位于同一軸線上，二維移動架3位于兩個光學(xué)探頭之間，且二維移動架3與兩個光學(xué)探頭的中心軸線相垂直，計(jì)算機(jī)7通過數(shù)據(jù)線9與含有光譜儀的控制器I相連接用以接收數(shù)據(jù)。
[0014]具體測量時，開啟光源，先用已知厚度為d的平板進(jìn)行標(biāo)定；然后在透鏡夾具內(nèi)放入被測透鏡，使其與光學(xué)探頭I和光學(xué)探頭II同光軸，通過計(jì)算機(jī)控制二維移動架移動，測量出被測透鏡某一行厚度的最大/小值，系統(tǒng)的光學(xué)測量點(diǎn)通過移動架的移動回到這一行厚度極值點(diǎn)上，通過這一點(diǎn)做垂直于這一行的透鏡厚度列掃描，測量出這一列的最大/小值，這個極值點(diǎn)就是測量透鏡的中心點(diǎn)，所以所測厚度也為中心厚度；在光學(xué)探頭I處于工作狀態(tài)，這時候計(jì)算機(jī)會通過反饋的波長記錄下共焦響應(yīng)信號移動的位移Zl ;在光學(xué)探頭II處于工作狀態(tài)，這時候計(jì)算機(jī)會通過反饋的波長記錄下共焦響應(yīng)信號移動的位移Z2 ;最后通過計(jì)算機(jī)計(jì)算顯示透鏡中心厚度D=d+Zl+Z2。
[0015]本發(fā)明的原理是:如圖2所示，根據(jù)共焦法原理，當(dāng)被測透鏡置于測量范圍內(nèi)時，從光源發(fā)出的探測光經(jīng)光學(xué)系統(tǒng)聚焦到被測透鏡上，如果物體恰好在某波長會聚的焦點(diǎn)上，則該波長的光在透鏡表面發(fā)生反射，反射的光通過光學(xué)系統(tǒng)會聚到光纖探頭。反射回來的光通過光纖傳輸給含有光譜儀的控制器，進(jìn)行光譜分析再將所得數(shù)據(jù)傳輸給計(jì)算機(jī)，通過數(shù)據(jù)處理最終確定被測透鏡厚度。圖2中的分光系統(tǒng)即為光譜儀和計(jì)算機(jī)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種基于雙面共焦的透鏡中心厚度測量裝置，其特征在于:包括含有光譜儀的控制器、光學(xué)探頭1、二維移動架、透鏡夾具、光學(xué)探頭I1、支架以及計(jì)算機(jī)，所述光學(xué)探頭1、二維移動架和光學(xué)探頭II均固定在支架上，所述透鏡夾具裝卡在二維移動架上，所述含有光譜儀的控制器通過光纖分別與光學(xué)探頭I和光學(xué)探頭II相連，所述光學(xué)探頭I和光學(xué)探頭II正對設(shè)置且兩個光學(xué)探頭的中心位于同一軸線上，所述二維移動架位于兩個光學(xué)探頭之間，且二維移動架與兩個光學(xué)探頭的中心軸線相垂直，所述計(jì)算機(jī)通過數(shù)據(jù)線與含有光譜儀的控制器相連接，用以接收數(shù)據(jù)。
2.利用權(quán)利要求1所述的透鏡中心厚度測量裝置進(jìn)行的測量的方法，其特征在于:測量步驟為:首先用已知厚度為d的平板進(jìn)行標(biāo)定；然后在透鏡夾具內(nèi)放入被測透鏡，使其與光學(xué)探頭I和光學(xué)探頭II同光軸，通過計(jì)算機(jī)控制二維移動架移動，測量出被測透鏡某一行厚度的最大/小值，光學(xué)測量點(diǎn)通過移動架的移動回到這一行厚度極值點(diǎn)上，通過這一點(diǎn)做垂直于這一行的透鏡厚度列掃描，測量出這一列的最大/小值，這個極值點(diǎn)就是測量透鏡的中心點(diǎn)，所以所測厚度也為中心厚度；在光學(xué)探頭I處于工作狀態(tài)，這時候計(jì)算機(jī)會通過反饋的波長記錄下共焦響應(yīng)信號移動的位移Zl ;在光學(xué)探頭II處于工作狀態(tài)，這時候計(jì)算機(jī)會通過反饋的波長記錄下共焦響應(yīng)信號移動的位移Z2 ;最后通過計(jì)算機(jī)計(jì)算顯示透鏡中心厚度D=d+Zl+Z2。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基于雙面共焦的透鏡中心厚度測量裝置，其特征在于：包括含有光譜儀的控制器、光學(xué)探頭Ⅰ、二維移動架、透鏡夾具、光學(xué)探頭Ⅱ、支架以及計(jì)算機(jī)，所述光學(xué)探頭Ⅰ、二維移動架和光學(xué)探頭Ⅱ均固定在支架上，所述透鏡夾具裝卡在二維移動架上，所述控制器通過光纖分別與光學(xué)探頭Ⅰ和光學(xué)探頭Ⅱ相連，所述二維移動架位于兩個光學(xué)探頭之間，所述計(jì)算機(jī)通過數(shù)據(jù)線與含有光譜儀的控制器相連接。本發(fā)明的有益效果是：1、每個光學(xué)探頭只需探測返回波長的第一峰，解決了在鏡片鍍膜情況下需要辨認(rèn)假峰存在的問題，可以實(shí)現(xiàn)對鍍膜鏡片進(jìn)行厚度的測量；2、利用了兩個光學(xué)探頭，減去了因光進(jìn)入透鏡內(nèi)發(fā)生折射反射等產(chǎn)生的誤差，提高了測量的精度；3、可以用在雙面可反射但不透明的物體的厚度測量，拓寬了基于共焦法測量的測量范圍。
【IPC分類】G01B11-06
【公開號】CN104613881
【申請?zhí)枴緾N201510071930
【發(fā)明人】姚紅兵, 李麗淋, 吳迪富, 孫玉娟, 單國云, 吳廣劍, 薛海燕
【申請人】江蘇宇迪光學(xué)股份有限公司
【公開日】2015年5月13日
【申請日】2015年2月12日