[发明专利]大间距镜头镜片距离测量装置及其测量方法

权利要求书

1.大间距镜头镜片距离测量装置，其特征在于，包括以下部件：宽带低相干光源(1)，第一光纤耦合器(3)，第二光纤耦合器(4)，第一光纤准直镜(5)，光程扫描装置(6)，第二光纤准直镜(7)，第三光纤耦合器(8)，探测显示电路(9)；待测量光学镜头(10)内依次设置多个镜片；

按照以下光路设置各个部件：

宽带低相干光源(1)发出的光进入第一光纤耦合器(3)，再进入第二光纤耦合器(4)分成两路光，分别为光A和光B；

其中一路光A作为参考臂光经过第一光纤准直镜(5)准直后，再进入光程扫描装置(6)，光经过光程扫描装置(6)中的反射镜(14)反射返回第二光纤耦合器(4)，再次分成两路后分别进入第一光纤耦合器(3)和第三光纤耦合器(8)进行分光，其中第一光纤耦合器(3)分出的光M和第三光纤耦合器(8)分出的光N一起进入探测电路(9)；

另一路光B作为样品臂光经过第二光纤准直镜(7)准直后，进入待测量光学镜头(10)中心，经待测量光学镜头(10)内各光学表面反射返回后，同样进入第二光纤耦合器(4)，与光程扫描装置(6)返回的光发生干涉后再次分成两路，分别进入第一光纤耦合器(3)和第三光纤耦合器(8)进行分光，其中第一光纤耦合器(3)分出的光M和第三光纤耦合器(8)分出的光N一起进入探测电路(9)；

探测显示电路(9)连接发光二极管(11)。

2.根据权利要求1所述的大间距镜头镜片距离测量装置，其特征在于，还包括红光指示光源(2)，所述的红外指示光(2)按照以下光路设置，红外指示光(2)发出的光经过第三光纤耦合器(8)的进入第二光纤耦合器(4)，分成两路光分别经过第一光纤准直镜(5)和第二光纤准直镜(7)，然后分别进入光程扫描装置(6)和待测镜头(10)起到指示作用。

3.根据权利要求1所述的大间距镜头镜片距离测量装置，其特征在于，所述的光程扫描装置(6)包括外套筒(12)和内圆筒(13)，所述的外套筒(12)套在内圆筒(13)外，内圆筒(13)带有标尺，标尺与内圆筒(13)轴心线平行，外套筒(12)和内圆筒(13)相对滑动；外套筒(12)的一端设置有反射镜(14)。

4.根据权利要求1所述的大间距镜头镜片距离测量装置，其特征在于，所述探测显示电路(9)依次包括电流-电压转换电路、滤波电路、差分放大电路。

5.大间距镜头镜片距离测量方法，其特征在于，利用所述的大间距镜头镜片距离测量装置，包括以下过程：

待测量光学镜头(10)内设置多个镜片，镜片的光学表面依次标记为第1个光学表面、第2个光学表面、第3个光学表面，以此类推；

宽带低相干光源(1)发出的光通过第一光纤耦合器(3)，再进入第二光纤耦合器(4)分成两路光，分别为光A和光B；

其中一路光A作为参考臂光经过第一光纤准直镜(5)准直后，再进入光程扫描装置(6)，光经过光程扫描装置(6)中的反射镜(14)反射返回第二光纤耦合器(4)，再次分成两路后分别进入第一光纤耦合器(3)和第三光纤耦合器(8)进行分光，其中第一光纤耦合器(3)分出的光M和第三光纤耦合器(8)分出的光N一起进入探测电路(9)；

另一路光B作为样品臂光经过第二光纤准直镜(7)准直后，进入待测量光学镜头(10)中心，经待测量光学镜头(10)内各光学表面反射返回后，同样进入第二光纤耦合器(4)，与光程扫描装置(6)返回的光发生干涉后再次分成两路，分别进入第一光纤耦合器(3)和第三光纤耦合器(8)进行分光，其中第一光纤耦合器(3)分出的光M和第三光纤耦合器(8)分出的光N一起进入探测电路(9)；

滑动光程扫描装置(6)中的外套筒(12)，当参考臂光和样品臂光返回的光的光程在宽带低相干光源的相干程度范围内时，样品臂光和参考臂光在第二光纤耦合器(4)发生干涉，干涉信号经过第一光纤耦合器(3)和第三光纤耦合器(8)分路后进入探测显示电路(9)进行电流电压转换、滤波滤除直流成分，再进行差分放大后使得发光二极管(11)发光；记录此时光程扫描装置(6)中的内圆筒(13)的标尺读数，此位置为光学镜头(10)第1个光学表面的位置x₁；

再次滑动外套筒(12)，再次观察到二极管(11)发光时记录此时标尺(13)的读数，该位置为第二个光学表面位置x₂，则这两个光学表面之间的空气间距为Δd₁＝x₂-x₁，如果是镜片上下表面的信号则镜片实际厚度为n为镜片折射率，第1个光学平面与第2个光学平面之间的间距为第一个光学镜片厚度，依次类推第3个光学平面与第4个光学平面之间的间距为第二个光学镜片的厚度，第2个光学平面和第3个光学平面之间的间距为第一个光学镜片与第二个光学镜片的空气间隔长度，依次类推第4个光学平面与第5个光学平面之间的间隔为第二个光学镜片与第三个光学镜片的空气间隔长度。以此类推，通过滑动套筒可以得到镜头中不同深度各个光学表面的位置，从而得到待测量光学镜头(10)内各光学镜片厚度以及镜片之间的空气间隔长度。