[发明专利]共焦透镜中心厚度测量方法与装置

摘要

本发明属于光学精密测量技术领域，涉及一种共焦透镜中心厚度测量方法与装置，该方法首先通过共焦定焦原理分别确定透镜前表面顶点和后表面顶点的位置，并获取共焦测头两次定位的位置坐标，然后利用光线追迹公式计算透镜中心厚度。同时在测量光路中引入环形光瞳，遮挡近轴光线，形成空心的测量光锥，削减了像差对测量结果的影响；该装置包括分光系统、物镜、共焦系统、测长系统和移动导轨；其中分光系统、物镜和被测透镜依次放在准直光源出射光线方向，共焦系统放置在分光系统反射方向，被测透镜表面与分光系统将光束反射至共焦系统，并配合共焦系统实现被测透镜前表面顶点和后表面顶点的精确定位，实现了透镜中心厚度的非接触高精度测量。

主权项

共焦透镜中心厚度测量方法，其特征在于：(a)首先，调整被测透镜，使其与共焦测头共光轴；(b)然后，出射共焦光锥的共焦测头沿光轴方向扫描移动，共焦系统通过探测共焦响应信号的极大值来确定共焦光锥顶点与被测透镜前表面顶点相重合，此时共焦测头的位置坐标为z1；(c)将共焦测头继续沿光轴方向扫描移动，再次利用共焦系统通过探测共焦响应信号的极大值来确定共焦光锥顶点与被测透镜后表面顶点相重合，此时共焦测头的位置为z2；(d)根据已知参数：共焦光锥的数值孔径角α0、被测透镜前表面的曲率半径r1、空气折射率n0、被测透镜折射率n和共焦测头两次定位的移动量l＝|z2-z1|，可由以下公式： d = r 1 + n 0 n · sin α 0 sin [ α 0 + arcsin ( l - r 1 r 1 · sin α 0 ) - arcsin ( n 0 n · l - r 1 r 1 · sin α 0 ) ] · ( l - r 1 ) 计算得到被测透镜的中心厚度d。