[发明专利]一种短相干干涉测量透镜中心厚度的系统和方法

说明书

本发明属于光学精密测量技术领域，具体为一种短相干干涉测量透镜中心厚度的系统和方法。本发明公开的短相干干涉测量透镜中心厚度的系统，包括可见激光光源，超辐射发光二极管（SLD）红外光源，隔离器，波分复用器WDM，测量镜头，分光耦合器，环路器，准直镜头，参考反射镜，平衡探测器，数据采集卡，被测透镜等。本发明以一种宽光谱短相干红外激光作为光源，采用干涉的方法，以非接触的形式测量透镜镜片的中心厚度，能够实现快速、高精度的测量；该系统测量精度可以达到5μm。

技术领域

本发明属于现代光学精密测量技术领域，具体涉及透镜中心厚度测量系统和方法。

技术背景

光学镜片的中心厚度是一个非常重要的技术指标，中心厚度的精度会直接影响到整个光学系统的成像质量，所以有效准确地检测镜片的中心厚度非常重要。

目前，测量透镜厚度技术可以分为接触式和非接触式两种：

接触式测量，一般是用千分表测量。该测量方法稳定性差，效率低下，且很有可能会在测量的同时造成镜片表面的划伤。随着光电产业的发展，对光学镜片的各项技术指标提出了更高的要求，传统的采用千分表的接触式的测量中心厚度已经阻碍了光电产业的发展。

非接触测量法有图像法、白光共焦法和干涉法等。图像法透镜中心厚度测量精度受摄像机成像系统、CCD分辨能力、图像清晰度和标定系数精确度的影响，测量误差在15μm以内。白光共焦法利用白光通过透镜后轴向色差形成的探针对被测透镜表面顶点进行定位，然后通过被测透镜上下表面顶点反射的光谱信息计算透镜的厚度。但该方法定焦灵敏度和分辨力较低，且工作距离有限，为30μm-25mm。

发明内容

本发明的目的在于提供一种测量精度高的透镜中心厚度测量系统和方法。

本发明基于“迈克尔逊干涉仪”的原理，采用一种宽光谱短相干光源，短相干干涉测量透镜中心厚度，以解决现有透镜中心厚度测量方法测量精度低的问题。

本发明提供短相干干涉测量透镜中心厚度的系统，包括：可见光源1，SLD红外光源2，2个隔离器3、15，2个分光耦合器4、14，2个环路器5、13，波分复用器WDM6，测量镜头7，被测透镜8，准直镜头9，参考反射镜10，平衡探测器11，数据采集卡12；系统光路为：

所述SLD红外光源2发出的红外激光，经过第二隔离器15，进入第一分光耦合器4，经过第一分光耦合器4之后分为两路，一路进入第一环路器5，另一路进入第二环路器13；进入第一环路器5的红外激光，与可见光源1发出并经过第一隔离器3的激光一同进入波分复用器WDM6进行耦合；经过波分复用器WDM6耦合的激光束经过测量镜头7聚焦后出射至被测透镜表面8，经被测透镜8表面反射后光束沿原光路返回，经由波分复用器WDM6后从波分复用器WDM6的另一端出射进入第一环路器5，该路光束将由第一环路器5的3号出口出射，进入第二分光耦合器14；另一束由第一分光耦合器4出射的光进入第二环路器13后，经由准直镜头9准直后出射至参考反射镜10表面，经由参考反射镜10反射后沿原光路返回，反射光由第二环路器13的3号出口出射，与由第一环路器5的3号出口出射的光束一同进入第二分光耦合器14；经第二分光耦合器14耦合后，两束光被分成两束光强相等的光进入平衡探测器11的两个输入端；平衡探测器11对输入的光信号进行处理后转换成电信号，并输出至位于计算机上的数据采集卡12，在计算器显示屏上显示该信号；再根据前后表面分别形成干涉时参考反射镜10的位移量，计算出被测透镜的中心厚度。

本发明中，所述SLD红外光源2的中心波长为805nm-1550nm，半波宽为20nm-85nm。

本发明中，两个分光耦合器采用不同分光比，以便匹配测量光与参考光的强度，提高干涉信号的对比度。具体来说，第一分光耦合器4的耦合比为75:25至99：1，第二分光耦合器14的耦合比为50:50。