1 淮阴师范学院物理与电子电气工程学院, 江苏 淮安 223300
2 淮安市微纳光学成像重点实验室, 江苏 淮安 223300
基于透过式低相干光学干涉系统,提出了一种精密调节光程的方法,以测量透镜的中心厚度。利用一对楔形棱镜,将接近垂直于光轴方向的低精度直线移动转化为沿光轴方向的高精度直线移动,实现了高精度的光程调节。楔形棱镜的楔角角度决定了光程差的调节精度,楔角角度越小,光程差调节精度越高。使用5°30'的楔角棱镜组和精度为5 μm的直线移动装置,实现了光轴方向精度小于0.5 μm的移动调节,测量透镜中心厚度的精度在0.9 μm以内。所提方法提高了干涉条纹的对比度,可以测量各种类型透镜的中心厚度,也便于扩大测量厚度范围。
测量 透镜中心厚度 低相干光干涉 楔形棱镜组 光程补偿 激光与光电子学进展
2019, 56(12): 121201
1 中国科学院上海光学精密机械研究所信息光学与光电技术实验室, 上海 201800
2 中国科学院大学, 北京 100049
阐述了一种基于低相干光干涉技术的透镜中心厚度的测量方法, 并设计了腔式测量结构对未知折射率的材料进行中心厚度测量。测量系统为包括低相干测量和激光测距的全光纤结构。低相干测量结构参考臂和激光测距结构参考臂的共光路设计降低了环境因素的影响, 提高了测量稳定性, 并利用七步相移法实现对干涉信号的定位和提取。另外, 利用低相干测量方法中的平衡差分结构去除了干涉信号中的直流项, 同时提高了弱信号的定位精度。实验结果表明, 该腔式测量结构对殷瓦合金标准块的测量精度优于0.5 μm, 该系统能够实现对透镜中心厚度的高精度测量, 满足高精密光学系统的测量要求。
测量 透镜中心厚度 低相干光干涉 腔式测量结构 平衡差分测量结构
基于光纤低相干干涉技术的测厚原理, 提出了透镜中心厚度检测系统的结构设计; 分析了影响检测仪器检测精度的主要因素, 并分别从光路、电路设计及信号处理等方面, 提出了提高检测系统检测精度的方法; 同时将K-means聚类算法应用于多组干涉信号峰值识别和提取, 有效提高了系统测量的重复精度。所设计的系统具有结构简单、测量速度快等特点,测量精度优于1 μm。
光纤低相干干涉 透镜中心厚度 K-means聚类 信号峰值 low coherence interference of optical fiber lens center thickness K-means clustering signal peak
基于共焦法测量透镜中心厚度的装置中, 需要光进入透镜内部发生折射和反射, 但这会影响测量精度。为了解决这一问题, 在共焦法原理的基础上, 采用双面光学共焦的测量方法, 设计了一套透镜中心厚度的测量装置, 并进行了理论分析、误差分析和试验验证。结果表明, 该装置测量范围能达到30mm, 测量精度为2μm。该装置实现了对透镜中心厚度的高速非接触测量, 完全能达到实际测量的需要。
测量与计量 非接触测量 双面光学共焦测量 透镜中心厚度 measurement and metrology non-contact measurement double optical confocal measurement thickness of lens center
1 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所, 吉林 长春 130033
2 中国科学院大学, 北京 100049
设计的透镜中心厚度测量系统是一种基于色差共焦原理、能快速自动测量且不接触透镜表面的新型测量系统。为使得测量设备测量范围较大，采取建立多重结构的方式分别消除各个组态内的单色像差，并放大组态间像距的差值以增大系统的位置色差。所设计的光学系统在400～1000 nm 波段范围内产生30 mm 左右的位置色差。使用该光学系统，能使测量设备的最大测量范围达到30 mm 以上。利用研制的设备对3 种不同厚度的透镜进行了实际测量，结果表明：对于厚度为6、15、30 mm 的透镜，设备的测量精度分别为±2.5、±3.5、±5.0 μm。
光学设计 色差共焦 透镜中心厚度测量 测量范围 激光与光电子学进展
2016, 53(3): 031201
1 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所, 吉林 长春 130033
2 中国科学院大学, 北京 100049
透镜中心厚度测量设备是基于色差共焦原理，能快速自动测量透镜的中心厚度，且不接触透镜表面的一种新型设备。通过对该测量系统出射光光谱的研究，得到影响光谱带宽及系统测量精度的因素。研究结果表明，对于峰值波长λ0 的光，其在系统中的像方数值孔径NA ，以及小孔半径r 均会对出射光的光谱有影响。NA 越大，出射光带宽越小，系统测量精度越高；r 越小，出射光带宽越小，系统测量精度越高。根据这一研究结果进行测量系统的设计与仿真，确定了能满足系统测量精度要求的NA 和小孔半径r。
测量 色差共焦 透镜中心厚度测量系统 出射光光谱 测量精度 系统设计 激光与光电子学进展
2015, 52(8): 081202
