[发明专利]白光干涉透镜中心厚度测量系统及方法

权利要求书

1.白光干涉透镜中心厚度测量系统，其特征在于，包括超连续谱光源(1)、光电探测器(2)、1:1光纤耦合器(3)、测量臂(4)、参考臂(5)、第一光纤(6)、第二光纤(7)和数据处理单元；

所述测量臂(4)包括第三光纤(8)和调焦镜(10)；

所述参考臂(5)包括第四光纤(9)、自聚焦透镜(12)、扫描角反射镜(13)、平面反射镜(14)、位移机构(15)和测长干涉仪系统(16)；

所述调焦镜(10)和被测透镜(11)同光轴；

所述位移机构(15)包括位移导轨(152)和可以在位移导轨(152)上作扫描运动的移动支架(151)，所述扫描角反射镜(13)固定在移动支架(151)的一侧，所述测长干涉仪系统(16)的扫描角反射镜(161)固定在移动支架(151)的另一侧，扫描角反射镜(13)的光轴与测长干涉仪系统(16)的光轴平行，移动支架(151)沿扫描角反射镜(13)的光轴方向运动，测长干涉仪系统(16)测量移动支架(151)的位移量，并将位移量传输至数据处理单元；

所述超连续谱光源(1)发射的光经第一光纤(6)传输至1:1光纤耦合器(3)，分成两束，一束经第三光纤(8)入射调焦镜(10)，然后经调焦镜(10)入射被测透镜(11)，再经被测透镜(11)的前后表面依次反射后，沿原路返回1:1光纤耦合器(3)，另一束经第四光纤(9)入射自聚焦透镜(12)，然后经自聚焦透镜(12)入射扫描角反射镜(13)，再经扫描角反射镜(13)反射至平面反射镜(14)，又经平面反射镜(14)反射后沿原路返回1:1光纤耦合器(3)，测量臂(4)的出射光和参考臂(5)的出射光经1:1光纤耦合器(3)耦合进入第二光纤(7)并产生干涉光信号，光电探测器(2)接收来自第二光纤(7)的干涉光信号，并将干涉光信号转换成电信号后传输至数据处理单元，数据处理单元对干涉光信号进行处理，结合接收的测长干涉仪系统(16)测量的移动支架(151)的位移量，得到极大干涉光信号中心位置对应的移动支架(151)的位移量，并根据该位移量计算被测透镜(11)的中心厚度；

所述自聚焦透镜(12)入射扫描角反射镜(13)的光路和扫描角反射镜(13)入射平面反射镜(14)的光路平行。

2.根据权利要求1所述的白光干涉透镜中心厚度测量系统，其特征在于，所述超连续谱光源(1)的波长范围是470-1700nm。

3.根据权利要求1所述的白光干涉透镜中心厚度测量系统，其特征在于，所述第三光纤(6)和第四光纤(7)的长度相等。

4.根据权利要求1所述的白光干涉透镜中心厚度测量系统，其特征在于，所述调焦镜(10)为连续调焦系统。

5.根据权利要求1所述的白光干涉透镜中心厚度测量系统，其特征在于，还包括运行数据处理单元的主控计算机(17)，所述主控计算机(17)分别与光电探测器(2)和测长干涉仪系统(16)连接。

6.根据权利要求1所述的白光干涉透镜中心厚度测量系统，其特征在于，还包括，控制移动支架(151)运动的机电控制系统(18)。

7.根据权利要求1所述的白光干涉透镜中心厚度测量系统，其特征在于，还包括，固定被测透镜(11)并调整被测透镜(11)光轴的调整架(19)。

8.根据权利要求1所述的白光干涉透镜中心厚度测量系统，其特征在于，还包括对测量环境的温度、湿度和气压进行控制的环境控制系统。

9.根据权利要求1所述的白光干涉透镜中心厚度测量系统，其特征在于，所述极大白光干涉信号的中心位置通过重心算法判断。

10.权利要求1-9所述的白光干涉透镜中心厚度测量系统检测透镜中心厚度方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一、数据处理单元根据输入的相关参数计算在温度T₁、压强P₁和测长干涉仪系统(16)的激光头(162)波长λ₁下的空气折射率n₁，在温度T₁、压强P₁和超连续谱光源(1)波长λ₂下的空气群折射率n₂，及在温度T₂、压强P₂和超连续谱光源波长λ₂下被测透镜(11)的群折射率n₃；

步骤二、调节被测透镜(11)和调焦镜(10)同光轴，使被测透镜(11)前后表面的反射光均能通过调焦镜(10)返回1:1光纤耦合器(3)；

步骤三、控制移动支架(151)沿扫描角反射镜(13)光轴方向做扫描运动，数据处理单元对光电探测器(2)获取的干涉光信号进行处理，得到极大干涉光信号中心位置对应的移动支架(151)的位移量Z₁和Z₂；

步骤四、数据处理单元根据以下公式：

D=n2·2(Z2-Z1)n1·n3]]>

计算得到被测透镜(11)的中心厚度D。