基于差动共焦技术的透镜折射率与厚度的测量方法及装置

摘要

本发明涉及一种基于差动共焦技术的透镜折射率与厚度的测量方法及装置，属于光学精密测量技术领域，用于球面透镜折射率和厚度的高精度测量。本发明基于光线追迹原理，利用激光差动共焦响应曲线的绝对零点来精确确定被测透镜前表面与光轴交点、后表面与光轴交点以及有、无被测透镜时测量镜的位置，然后利用测量镜的位置和预先测得的测量镜的曲率半径、焦距及光瞳大小，来对被测透镜两球面及参考反射面来进行逐面光线追迹计算，继而实现被测透镜的折射率和厚度的高精度无损测量。本发明具有操作简单、测量精度高、抗环境干扰能力强等显著优点，可以广泛应用于各种球面透镜的折射率和厚度测量，特别是薄透镜的折射率和厚度测量领域。

主权项

一种基于差动共焦技术的透镜折射率与厚度的测量方法，其特征在于：其具体步骤如下：步骤一、打开光源(1)，生成平行的测量光束，测量光束穿过分光系统；调整被测透镜(6)与测量镜(5)同轴并调整测量镜(5)、被测透镜(6)与反射镜(7)垂直于平行光束；步骤二、使测量光束聚焦到被测透镜前表面(15)；具体过程为：在步骤一操作的基础上，测量光束被测量镜(5)汇聚，到达被测透镜前表面(15)，经过被测透镜前表面(15)的反射后，反射光线穿过测量镜(5)，经过分光系统的反射后进入差动共焦系统(14)；在光轴方向上移动测量镜(5)，使差动共焦系统(14)探测到的差动响应信号为零，此时测量光束聚焦到被测透镜前表面(15)，记录此时测量镜(5)的位置Z1；步骤三、使测量光束聚焦到被测透镜后表面(16)；具体过程为：在步骤一操作的基础上，测量光束被测量镜(5)汇聚，到达被测透镜后表面(16)，经过被测透镜后表面(16)的反射后，反射光线穿过测量镜(5)，经过分光系统的反射后进入差动共焦系统(14)；在光轴方向上移动测量镜(5)，使差动共焦系统(14)探测到的差动响应信号为零，此时测量光束聚焦到被测透镜后表面(16)，记录此时测量镜(5)的位置Z2；步骤四、使测量光束穿过被测透镜(6)聚焦到反射镜反射面(17)；具体过程为：在步骤一操作的基础上，测量光束被测量镜(5)汇聚，使汇聚光线穿过被测透镜(6)，达到反射镜(7)，并由反射镜(7)反射后，反射光线穿过被测透镜(6)和测量镜(5)，经过分光系统反射后进入差动共焦系统(14)；在光轴方向上移动测量镜(5)，使差动共焦系统(14)探测到的差动响应信号为零，此时测量光束聚焦到反射镜反射面(17)，记录此时测量镜(5)的位置Z3；步骤五、移除被测透镜(6)，使测量光束直接聚焦到反射镜反射面(17)；具体过程为：在步骤一操作的基础上，测量光束被测量镜(5)汇聚，使汇聚光线直接到达反射镜(7)，并由反射镜(7)反射后，反射光线穿过测量镜(5)，经过分光系统反射后进入差动共焦系统(14)；在光轴方向上移动测量镜(5)，使差动共焦系统(14)探测到的差动响应信号为零，此时测量光束聚焦到反射镜反射面(17)，记录此时测量镜(5)的位置Z4；步骤六、得到被测透镜(6)的折射率n和厚度d；由步骤二、三、四、五得到的测量镜(5)的位置Z1、Z2、Z3和Z4，结合被测透镜前表面(15)、后表面(16)的曲率半径r、测量镜(5)的焦距f′1及光瞳半径R，使用光线追迹的方法精确获得被测透镜(6)的折射率n和厚度d。