[发明专利]一种球面元件介质折射率的测量装置及测量方法

说明书

本申请的实施例公开了一种球面元件介质折射率的测量装置及测量方法，测量装置包括光谱共焦传感器、光谱仪及调距机构，所述光谱共焦传感器包括白光点光源、半透半反射镜及色散物镜；所述半透半反射镜和色散物镜在白光点光源和被测球面元件介质之间沿光轴依次设置；所述调距机构驱使所述光谱共焦传感器与被测球面元件介质两者彼此靠近或远离以使得所述色散物镜与被测球面元件介质的距离沿着光轴变化4次；所述光谱仪与所述半透半反射镜的反射面相对，用于检测在被测球面元件介质上聚焦并反射回的上下两个表面的波长；根据检测得到的5个不同波长计算出被测球面元件介质的折射率曲线。根据本发明，其具有检测效率高、误差小的优点。

技术领域

本发明涉及透明材料折射率测量领域，特别涉及一种球面元件介质折射率的测量装置及测量方法。

背景技术

折射率是光学材料基本参数之一，介质的折射率随入射光波长的增大而减小，不同波长折射率的差值称为色散。介质的折射率和色散的研究对于了解介质材料的性质有重要意义，同时也是光学系统设计中必不可少的参数，它的大小直接影响着系统的成像质量。准确获得光学材料在可见光和近红外波段的折射率值对光学材料的生产、使用以及光学设计都非常重要。

高精密的折射率测量仪都采用精密测角法，利用大型测角仪实现折射角的测量，从而计算出折射率值。通常折射率测量方法有最小偏向角法、自准直法等。但这些方法需要操作复杂，并且有些方法需要将材料加工成特定形状和尺寸。而在实际光学系统和光学镜头中需要使用大量的球面元件，这些加工好的球面元件在组成镜头或光学系统前有时需要精度测量折射率进行复检，或者购买库存球面元件需要对折射率进行测量或标定。因此常规的检测方法无法有效对其进行检测。同时目前一些常用的检测折射率方法需要用到10个以上的波长数据，需要耗费大量的测量时间，而且现有的方法对球面元件介质的折射率曲线测量是一个难题。

有鉴于此，实有必要开发一种球面元件介质折射率的测量装置及测量方法，用以解决上述问题。

发明内容

本申请的实施例提供一种球面元件介质折射率的测量装置及测量方法，其能够测量出一定厚度的球面元件介质在不同波长下的折射率，具有检测效率高、误差小的优点。

为了解决上述技术问题，本申请的实施例公开了如下技术方案：

一方面，提供了一种球面元件介质折射率的测量装置，包括光谱共焦传感器、光谱仪及调距机构，其中，所述光谱共焦传感器包括白光点光源、半透半反射镜及色散物镜；所述半透半反射镜和色散物镜在白光点光源和被测球面元件介质之间沿光轴依次设置，所述半透半反射镜靠近白光点光源，所述色散物镜靠近被测球面元件介质侧；所述调距机构驱使所述光谱共焦传感器与被测球面元件介质两者彼此靠近或远离以使得所述色散物镜与被测球面元件介质的距离沿着光轴变化4次；所述光谱仪与所述半透半反射镜的反射面相对，用于检测在被测球面元件介质上聚焦并反射回的单色光的波长；若被测球面元件介质的上下两面均为球面，则将检测得到的5个不同波长代入公式：

中计算出被测球面元件介质在5个波长下的折射率；若被测球面元件介质与色散物镜相对侧表面是平面，则将检测得到的5个不同波长代入公式：

中计算出被测球面元件介质在5个波长下的折射率；定义：

球面元件介质的中心厚度为H；

被所述色散物镜分解后的多条单色光由至少一个单色光子集构成，每个单色光子集包括一条上单色光与一条下单色光；每个单色光子集中的上单色光聚焦于被测球面元件介质的上表面，每个单色光子集中的下单色光聚焦于被测球面元件介质的下表面；

每个单色光子集中的下单色光的波长为λ；

每个单色光子集中的下单色光的入射角度为；

每个单色光子集中的上单色光与下单色光的焦点距离为；