[其他]光學元件厚度的光學測量儀器

無效

• 申請號: 87200715
• 申請日: 1987-01-20
• 公開（公告）號: CN87200715U
• 公開（公告）日: 1987-12-02
• 發明（設計）人: 徐昌杰
• 申請（專利權）人: 浙江大學
• 主分類號: G01B11/02
• 分類號: G01B11/02;G01B9/02
• 代理公司: 浙江大學專利代理事務所
• 代理人: 林懷禹

本實用新型屬于一種測量和測試裝置。

隨著光學技術的迅速發展，對光學系統的要求也越來越高，為了制造一個高質量的光學系統，除了其它各項參數要求外，對光學系統中各光學元件的厚度及其表面粗糙度的要求也越來越高，它們的厚度制造誤差往往只有幾微米。

至今國內對光學元件厚度傳統的測量方法是接觸式測量。由于量具測量頭和被測件之間的襯墊物有彈性變形，不能保證有高的測量精度也易于損傷光學表面的光潔度。

日本鶴田君（Tsuruta）曾提出利用補償色散的邁克爾遜（Michelson）干涉儀白光牛頓環定位方法來測量透鏡的厚度，在干涉儀的一臂上裝上參考平板，在另一臂上裝上被測透鏡，移動透鏡使參考平板的一表面與被測透鏡相應表面出現白光牛頓環為止。再左右移動透鏡使參考平板另一表面與被測透鏡相應表面出現白光牛頓環，根據被測透鏡在觀察到兩組白光牛頓環的移動差和參考平板的厚度即可計算出被測透鏡的厚度。

鶴田君的測量方法雖然實現了非接觸測量，但它要求參考平板與被測透鏡的厚度幾乎相等，誤差不大于0.05毫米，而且還要求二者不僅是同一牌號，而且必須是同一塊玻璃中割下來的，以便使兩者色散相同，不然就只能觀察到一組清晰的白光牛頓環，無法進行定位也就無法測量了。而且加工專用參考平板費時，提高了測試成本和延長了測試時間，在實用性方面受到限制。

本實用新型的任務是提供一種利用雙干涉系統能夠解決目前對透鏡或其他光學元件厚度的非接觸測量存在的問題的儀器。

本實用新型的構成是，它由麥克爾遜干涉系統組成的，在被測件〔5〕的一側，由固定鏡〔1〕、透反鏡〔2〕、補償板〔3〕及白光光源〔4〕組成的左麥克爾遜干涉系統和在被測件〔5〕的另一側。由上與指示器〔10〕相接觸而且能上下移動的可動平面鏡〔6〕、透鏡〔8〕、補償板〔7〕及白光光源〔9〕組成的右麥克爾遜干涉系統構成，裝有被測件〔5〕的測量架〔11〕能沿被測件光軸方向左右移動及測量架〔11〕自身在基準底平面上轉動，以調節光軸方向與OO軸方向平行。

本實用新型利用雙干涉系統對當前尚未解決的膠合透鏡，可見光不透明的光學元件，未知材料的光學元件和無法預知厚度且誤差不大于百分之五毫米的光學元件實現非接觸測量。

圖1是本實用新型結構原理圖。

以下結合圖1對本實用新型作進一步詳細描述，先在調節架〔11〕上安裝被測光學元件〔5〕，調整被測件〔5〕的光軸與平面鏡〔1〕或〔6〕的法線垂直，即將被測光學元件〔5〕的光軸調至OO軸線方向，打開白光光源〔4〕，左右移動被測光學元件〔5〕。直到在左干涉系統中出現由被測光學元件〔5〕左表面與固定平面鏡〔1〕表面反射的兩束光相干產生白光干涉條紋為止。此時，固定被測光學元件〔5〕，打開白光光源〔9〕，上下移動可動平面鏡〔6〕，直到被測光學元件〔5〕右表面與可動平面鏡〔6〕表面反射兩束光在右干涉系統中出現白光干涉條紋為止，由讀數指示器〔10〕讀出示值a₁，指示器可以是用千分表或者是測微儀。

在調整架〔11〕上取下被測光學元件〔5〕裝上已知厚度為dn的標準塊，標準塊可用任何一種玻璃拋光制成透鏡形或平行平板形。它的厚度dn值可用接觸法直接測得，把標準塊的光軸調整到OO軸線方向。重復以上步驟：在標準塊的左表面與固定平面鏡〔1〕表面反射的兩束光相干出現白光干涉條紋時固定調節架〔11〕，然后移動可動平面鏡〔6〕，直到標準塊右表面與可動平面鏡〔6〕表面反射的兩束光相干出現白光干涉條紋為止，由讀數指示器〔10〕讀出示值a₂。

根據已知標準塊的厚度dn和可動平面鏡〔6〕移動的距離a＝（a₂－a₁），可測得光學元件的厚度d＝dn＋a。

標準塊可以做成不同厚度的若干塊，測試時選用與被測光學件厚度相近的一塊，以減少可動平面鏡的移動距離，提高測量精度。