[发明专利]棱镜空气层厚度测量装置及测量方法

说明书

本发明公开了一种棱镜空气层厚度测量装置及测量方法，该测量装置包括白光光源、整形透镜、光谱接收器和控制器，白光光源、整形透镜、待测TIR棱镜和光谱接收器沿光线传播方向依次设置，光谱接收器与控制器连接；白光光源发出的光线经整形透镜后形成平行光束，平行光束从待测TIR棱镜的入射面入射后，经由待测TIR棱镜的空气层折射，然后从待测TIR棱镜的出射面出射后由光谱接收器接收；光谱接收器将接收到的光谱发送到控制器，控制器用于根据光谱中相邻两个波峰值或波谷值计算获得待测TIR棱镜的空气层厚度。本发明结构优良，测量精度高，而且可以用于测量棱镜任意部位的空气层厚度，操作简单、测量效率高，可广泛应用于光学制造领域中。

技术领域

本发明涉及光学器件领域，特别是涉及棱镜空气层厚度测量装置及测量方法。

背景技术

TIR棱镜是一种内部全反射棱镜，目前主要是通过两个三棱镜胶合后获得TIR棱镜，且其入射面和出射面相互平行，其截面图如图1所示，图1中由A、B、C面构成的三棱镜和由D、E、F面构成的三棱镜胶合后，B面、F面分别作为TIR棱镜的入射面和出射面，两者互为入射面和出射面。胶合面C面和E面之间会形成很小的空气层，该空气层的厚度关系到胶合后的TIR三棱镜的质量，因此在生产过程中，需要准确测量该空气层厚度。传统技术中，是通过显微镜或二次元测量仪器来进行厚度测量，但是，由于该空气层厚度较小，而且受两侧三棱镜的光学影响，采用传统技术很难准确地测量该空气层厚度，测量精度低。

发明内容

为了解决上述的技术问题，本发明的目的是提供棱镜空气层厚度测量装置及测量方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

棱镜空气层厚度测量装置，用于测量待测TIR棱镜的空气层厚度，包括白光光源、整形透镜、光谱接收器和控制器，所述白光光源、整形透镜、待测TIR棱镜和光谱接收器沿光线传播方向依次设置，所述光谱接收器与控制器连接；

所述白光光源发出的光线经整形透镜后形成平行光束，所述平行光束从待测TIR棱镜的入射面入射后，经由待测TIR棱镜的空气层折射，然后从待测TIR棱镜的出射面出射后由光谱接收器接收；

所述光谱接收器将接收到的光谱发送到控制器，所述控制器用于根据光谱中相邻两个波峰值或波谷值计算获得待测TIR棱镜的空气层厚度。

进一步，所述控制器通过以下公式计算获得空气层厚度：

上式中，d表示空气层厚度，λ₁、λ₂分别表示光谱的相邻两个波峰值或波谷值，A表示空气层反射角，且A通过下式计算获得：

A＝arcsin{sin[V-arc(sinI/n_d)]*n_d}

其中，V表示待测TIR棱镜的入射面与胶合面之间的棱镜角，I表示平行光束在待测TIR棱镜的入射面的入射角，n_d表示待测TIR棱镜的折射率。

进一步，所述白光光源采用LED白光光源。

进一步，所述整形透镜采用凸透镜。

本发明解决其技术问题所采用的另一技术方案是：

棱镜空气层厚度测量方法，包括以下步骤：

将平行光束从待测TIR棱镜的入射面入射；

采用光谱接收器接收该平行光束经待测TIR棱镜的空气层折射后从出射面出射的光线的光谱，并将接收到的光谱发送到控制器；

控制器根据光谱中相邻两个波峰值或波谷值计算获得待测TIR棱镜的空气层厚度。