專利名稱：非接觸式光學(xué)系統(tǒng)空氣間隔測(cè)量工作方法及設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及光學(xué)系統(tǒng)檢測(cè)，屬精密測(cè)量技術(shù)領(lǐng)域。
光學(xué)儀器生產(chǎn)中，光學(xué)系統(tǒng)的裝校，特別是物鏡的裝校直接影響光學(xué)儀器成像質(zhì)量和性能，是非常關(guān)鍵的工藝。物鏡的裝校過程主要有三個(gè)方面的要求(1)校正每個(gè)面的偏心誤差，(2)保證空氣間隔，(3)在安裝牢固的前提下，保證鏡面不變形。如果空氣間隔不能嚴(yán)格控制，會(huì)帶來球差、色差、以及影響焦距、倍率等，甚至嚴(yán)重影響物鏡的成像質(zhì)量。因此，空氣間隔的測(cè)量和控制是物鏡生產(chǎn)的關(guān)鍵工藝之一。
在實(shí)際裝校中，空氣間隔的測(cè)量方法通常有兩種一是測(cè)量前一透鏡的上頂點(diǎn)與后一透鏡的上頂點(diǎn)的距離，然后減去透鏡厚度。二是測(cè)量球面頂點(diǎn)到鏡座端面的距離。這兩種方法我們均稱之為間隔測(cè)量。測(cè)量?jī)x器大多數(shù)是采用百分表、千分表或光柵測(cè)微儀等，屬于接觸式測(cè)量。接觸式測(cè)量的主要缺點(diǎn)是容易劃傷透鏡表面。為避免劃傷，通常在測(cè)量頭與被測(cè)表面之間加一層保護(hù)紙，因此測(cè)量精度比較低。有些鍍有特殊膜層的表面，嚴(yán)禁接觸式測(cè)量，因此必須采用非接觸測(cè)量。
本發(fā)明目的是提供一種非接觸式光學(xué)系統(tǒng)空氣間隔測(cè)量工作方法，采用干涉定位的原理，實(shí)現(xiàn)空氣間隔的無接觸檢測(cè)。
本發(fā)明的目的還在于，設(shè)計(jì)一種非接觸式光學(xué)系統(tǒng)空氣間隔測(cè)量設(shè)備，采用干涉定位的原理，用光柵位移傳感器作為讀數(shù)系統(tǒng)。并使之具有測(cè)量精度高，誤差小，既便于觀察，又不損傷膜層的優(yōu)點(diǎn)。
本發(fā)明可以通過以下技術(shù)措施實(shí)現(xiàn)由Fizeau干涉儀構(gòu)成主要光學(xué)檢測(cè)系統(tǒng)，使干涉儀標(biāo)準(zhǔn)鏡頭的焦點(diǎn)聚于被測(cè)透鏡的頂點(diǎn)上，通過一光電成像轉(zhuǎn)換器將被測(cè)透鏡鏡面頂點(diǎn)波前翻轉(zhuǎn)自準(zhǔn)干涉而予以定位；指示光柵與干涉儀的標(biāo)準(zhǔn)鏡頭聯(lián)動(dòng)，通過光柵傳感器和數(shù)顯表組成的讀數(shù)系統(tǒng)讀取標(biāo)準(zhǔn)鏡頭的移動(dòng)量而獲取光學(xué)系統(tǒng)的空氣間隔值。
采用非接觸式光學(xué)系統(tǒng)空氣間隔檢測(cè)工作方法的檢測(cè)設(shè)備，由載放被測(cè)鏡頭的平臺(tái)1、立柱、可沿立柱上下移動(dòng)的干涉儀、由光電成像轉(zhuǎn)換器和監(jiān)視器組成的觀測(cè)對(duì)準(zhǔn)系統(tǒng)、由與干涉儀標(biāo)準(zhǔn)鏡頭聯(lián)動(dòng)的光柵傳感系統(tǒng)等組成。其光路設(shè)置由被測(cè)透鏡而上依次為標(biāo)準(zhǔn)鏡頭、準(zhǔn)直鏡、分光鏡、光電成像轉(zhuǎn)換器；由激光器、縮系統(tǒng)、小孔光欄構(gòu)成檢測(cè)光源。
本發(fā)明相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)有如下特點(diǎn)由標(biāo)準(zhǔn)鏡頭的焦點(diǎn)定位，通過調(diào)整干涉條紋的彎曲度，其定位精度可達(dá)λ/20以上，大大提高了測(cè)量精度；光柵位移測(cè)量系統(tǒng)與標(biāo)準(zhǔn)鏡頭聯(lián)動(dòng)，從數(shù)顯表上讀取標(biāo)準(zhǔn)鏡頭的位移量，簡(jiǎn)化勞動(dòng)量，消除人為讀數(shù)誤差。
以下結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明

圖1為本測(cè)量?jī)x器的外形圖。其中，1是花崗石平臺(tái)，2是立柱，3是CCD攝像機(jī)，4是監(jiān)視器，5是干涉儀主體，6是光柵傳感器，7是數(shù)顯表，8是被測(cè)透鏡。
圖2為本測(cè)量?jī)x器光學(xué)系統(tǒng)圖。其中，3是CCD攝像機(jī)，4是監(jiān)視器，8是被測(cè)透鏡，9是He-Ne激光器，10是擴(kuò)束系統(tǒng)，11是小孔光欄，12是分光棱鏡，13是準(zhǔn)直鏡，14是標(biāo)準(zhǔn)鏡。
如圖1所示，被測(cè)透鏡8置于花崗石平臺(tái)1上，干涉儀主體5由立柱2安裝于花崗石平臺(tái)1上，可沿立柱2上下移動(dòng)以適應(yīng)不同的被測(cè)鏡頭。干涉圖形由CCD攝像機(jī)3成像于監(jiān)視器4上，光柵傳感器6與干涉儀主體5與標(biāo)準(zhǔn)鏡頭14剛性連接，從數(shù)顯表7上讀取標(biāo)準(zhǔn)鏡頭14的移動(dòng)量。
如圖2所示，He-Ne激光器9產(chǎn)生的激光經(jīng)擴(kuò)束系統(tǒng)10、小孔光欄11、分光棱鏡12、準(zhǔn)直鏡13、標(biāo)準(zhǔn)鏡14形成標(biāo)準(zhǔn)參考光束聚焦點(diǎn)處，標(biāo)準(zhǔn)鏡14的最后一個(gè)面的曲率半徑與標(biāo)準(zhǔn)鏡14頂焦距相同，一部分光經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)鏡14的最后一個(gè)面反射形成參考光束，當(dāng)標(biāo)準(zhǔn)鏡頭的焦點(diǎn)位于被測(cè)透鏡8的頂點(diǎn)時(shí)，光束被被測(cè)透鏡8反射形成檢測(cè)光束，檢測(cè)光束與參考光束通過標(biāo)準(zhǔn)鏡14、準(zhǔn)直鏡13、分光鏡12在CCD攝像機(jī)3像面上形成干涉，在監(jiān)視器4上看到直的干涉條紋。如果有離焦則條紋發(fā)生彎曲。在球面干涉儀標(biāo)準(zhǔn)鏡頭質(zhì)量高，儀器調(diào)整好的情況下，目視對(duì)離焦量的判讀精度可以達(dá)到λ/20。
權(quán)利要求
1.一種非接觸式光學(xué)系統(tǒng)空氣間隔測(cè)量工作方法，其特征在于，由Fizeau干涉儀構(gòu)成主要光學(xué)檢測(cè)系統(tǒng)，使干涉儀標(biāo)準(zhǔn)鏡頭的焦點(diǎn)聚于被測(cè)透鏡的頂點(diǎn)上，通過一光電成像轉(zhuǎn)換器將被測(cè)透鏡鏡面頂點(diǎn)波前翻轉(zhuǎn)自準(zhǔn)干涉而予以定位；指示光柵與干涉儀的標(biāo)準(zhǔn)鏡頭聯(lián)動(dòng)，通過光柵傳感器和數(shù)顯表組成的讀數(shù)系統(tǒng)讀取標(biāo)準(zhǔn)鏡頭的移動(dòng)量而獲取光學(xué)系統(tǒng)的空氣間隔值。
2.一種實(shí)現(xiàn)權(quán)利要求1所述非接觸式光學(xué)系統(tǒng)空氣間隔測(cè)量工作方法的光學(xué)檢測(cè)設(shè)備，其特征在于，由載放被測(cè)鏡頭的平臺(tái)1、立柱2、可沿立柱2上下移動(dòng)的干涉儀、由光電成像轉(zhuǎn)換器和監(jiān)視器組成的觀測(cè)對(duì)準(zhǔn)系統(tǒng)、由與干涉儀標(biāo)準(zhǔn)鏡頭聯(lián)動(dòng)的光柵傳感系統(tǒng)等組成，其光路設(shè)置由被測(cè)透鏡8而上依次為標(biāo)準(zhǔn)鏡頭14、準(zhǔn)直鏡13、分光鏡12、光電成像轉(zhuǎn)換器3；由激光器9、擴(kuò)束系統(tǒng)10、小孔光欄11構(gòu)成檢測(cè)光源。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述之非接觸式光學(xué)系統(tǒng)空氣間隔測(cè)量裝置，其特征在于，所述光電成像轉(zhuǎn)換器3為CCD攝像機(jī)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種非接觸式光學(xué)系統(tǒng)空氣間隔測(cè)量工作方法及設(shè)備，由Fizeau干涉儀構(gòu)成主要光學(xué)檢測(cè)系統(tǒng)，使干涉儀標(biāo)準(zhǔn)鏡頭的焦點(diǎn)聚于被測(cè)透鏡的頂點(diǎn)上，通過一光電成像轉(zhuǎn)換器將被測(cè)透鏡鏡面頂點(diǎn)波前翻轉(zhuǎn)自準(zhǔn)干涉而予以定位；指示光柵與干涉儀的標(biāo)準(zhǔn)鏡頭聯(lián)動(dòng)，通過光柵傳感器和數(shù)顯表組成的讀數(shù)系統(tǒng)讀取標(biāo)準(zhǔn)鏡頭的移動(dòng)量而獲取光學(xué)系統(tǒng)的空氣間隔值。本發(fā)明具有對(duì)被檢鏡頭無損傷、測(cè)量精度高、使用方便等優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號(hào)G02B27/62GK1428627SQ01133730
公開日2003年7月9日 申請(qǐng)日期2001年12月24日 優(yōu)先權(quán)日2001年12月24日
發(fā)明者魏全忠 申請(qǐng)人:中國科學(xué)院光電技術(shù)研究所