CN101639338A - 一种用于球面检测仪的检测镜头 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于球面检测仪的检测镜头，包括镜筒和镜筒内至少两片的透镜片，最接近待测物的透镜片为基准镜片，基准镜片朝向待测物的一面为基准面，其中，基准面是空白的，其它各透镜片的表面均镀有增透膜。本发明结构简单，成本较低，在各透镜片的表面镀上增透膜可以使激光光束尽可能的透过，避免光束在各透镜表面被反射消耗，而在基准面上不镀制任何膜层，目的在于使基准镜反射光线尽量多，能量与从待测镜片反射光线相当，以形成最清晰的干涉条纹。亦避免出现被待测镜片碰花膜层的情况出现。
Description
(一)技术领域：
本发明涉及一种用于球面检测仪的检测镜头，特别是应用于菲索干涉仪、以检测光学球面镜片的表面精度及曲率半径用的非接触式检测镜头。
(二)背景技术：
在球面镜片的生产过程中，镜片精度的检测至关重要。菲索干涉仪是检测球面镜片表面精度的主要检测仪器。菲索干涉仪包括光源A、发散镜片B、分光棱镜C、准直镜D、检测镜头E和摄像器F。光源A可使用发出单一波长的气体放电灯，例如氦气和钠灯，一般采用激光；摄像器F可为CCD摄像机；检测镜头E朝向待测物G的一面称为基准面H。它的工作原理是这样的：如图1所示，光源A产生的光束经过发散镜片B、分光棱镜C和准直镜D后，垂直入射检测镜头E，一部分光在检测镜头E的基准面H被反射，形成参照光路Ib，参照光路Ib经过分光棱镜C进入摄像器F；一部分光透过基准面H照射在待测面M上，移动待测物G，如果光线垂直照射在待测面M上时，此时光线将从待测面M反射，形成检测光路Ia，检测光路Ia按原路返回，经过分光棱镜C，亦反射进入摄像器F。根据光的干涉原理——两列或几列具有相同频率、振动方向相同的光波在空间相遇时相互迭加，在某些区域始终加强，在另一些区域则始终削弱，形成稳定的强弱分布的现象；参照光路Ib和检测光路Ia在摄像器F上形成干涉条纹，工作人员根据条纹形状观察待测物G的表面精度。另外，把待侧面G移动至光束聚集点位置，反射光线的波面180度回转以后返回检测镜头E，与基准面H反射光线产生干涉以后，可以观察大干涉仪条纹，此时待测物G移动的距离R即为该镜片的曲率半径。
在整个干涉仪中，检测镜头是最重要的部件之一，镜头的性能决定了测量的精度。检测镜头的各透镜片都要求有很高的表面精度，而且如果基准面反射的光束和从待测面反射的光束的强度差别较大时，得到的干涉就会不够明显。为了增强基准面反射的光线，一些生产商会在基准面上镀上反射膜。但是由于在检测过程中需要移动待测物，待测物与检测镜头常发生碰撞，可能会碰花反射膜，甚至会碰伤基准面，因此需要设计一种成本低，能较好地分配两个光束强度的检测镜头。
(三)发明内容：
为了克服现有技术的不足，本发明提供一种结构简单成本低、成像效果好的检测镜头。
本发明是通过以下技术方案实现的：一种用于球面检测仪的检测镜头，包括镜筒和镜筒内至少两片的透镜片，最接近待测物的透镜片为基准镜片，基准镜片朝向待测物的一面为基准面，其中，基准面是空白的，其它各透镜片的表面均镀有增透膜。
与现有技术相比，本发明结构简单，成本较低，在各透镜片的表面镀上增透膜，这样可以使激光光束尽可能的透过，避免光束在各透镜表面被反射消耗，而在基准面上不镀制任何膜层，目的在于使基准镜反射光线尽量多，能量与从待测物反射光线相当，以形成最清晰的干涉条纹。亦避免出现被待测物碰花膜层的情况出现。
上述所述的增透膜为中心波长为632.8nm的单层膜。所述的基准面的表面精度小于或等于γ/20，其中γ为632.8nm。
上述所述的基准镜片外部套有固定筒，固定筒安装在镜筒内腔里，所述的固定筒包括锁压环和固定座，固定座和锁压环之间形成环状凹槽固定基准镜片。由于基准镜片的基准面为超高精密表面，基准镜片组装进入镜筒后，容易因挤压或其它应力作用而产生变形，影响测量精度；通过固定座和锁压环来固定的基准镜片，可避免基准镜片受到挤压和应力，而且组装更方便。
上述所述的固定座与锁压环之间通过螺纹连接。所述的镜筒与固定筒之间通过螺纹连接。上述所述的镜筒内腔靠近待测物的一端端部设有平台，所述的固定筒安装在平台上。
上述所述的镜筒内腔靠近光源的一端端部安装有密封环。密封环同时还起到光阑的作用，使结构更简单紧凑。
上述所述的镜筒、固定座、锁压环、密封环及隔圈采用铝制成。
上述所述的镜头包括三片具有正焦距的透镜片，第一透镜片为平凸透镜，其第一表面为凸面、第二表面为平面；第二透镜片和基准镜片为弯月形透镜，所述的基准面为凹面。
(四)附图说明：
图1是菲索干涉仪的的工作原理示意图；
图2是本发明的结构示意图；
图3是本发明的所使用的增透膜的分光数据图；
图4是本发明的光程差参考图。
下面结合附图对本发明作详细的说明：
(五)具体实施方式：
本发明包括镜筒1和镜筒1内至少两片的透镜片，最接近待测物的透镜片的为基准镜片G3，基准镜片G3朝向待测物的一面为基准面S7，基准面S7是空白的，其它各透镜片的表面均镀有增透膜。增透膜能令光束尽可能的透过各个透镜并避免光束在各透镜表面被反射消耗，而在基准面S7上不镀制任何膜层，目的在于使基准镜反射光线尽量多，能量与从待测镜片反射光线相当，以形成最清晰的干涉条纹。
所述的增透膜为中心波长为632.8nm的单层膜。如图4、图5所示，这样可使激光光束有98％以上的透过率，本发明能很好地分配参照光路和检测光路的光能量，使摄影器上的光干涉条纹清淅。
为提高检测精度，基准面S7需超高精度的研磨。具体地，所述的基准面S7的表面精度小于或等于γ/20，其中γ为632.8nm。
由于基准镜片G3的基准面S7为超高精密表面，基准镜片S7组装时，容易因挤压或其它应力作用而产生变形，影响测量精度，为了方便组装并降低损耗，本发明对检测镜头的结构和组装方法上进行了改进。如图2、图3所示，上述所述的基准镜片G 3外部套有固定筒，固定筒安装在镜筒1内腔里，所述的固定筒包括锁压环3和固定座4，固定座4和锁压环3之间形成环状凹槽7固定基准镜片G3。上述所述的固定座4与锁压环3之间通过螺纹连接。所述的镜筒1与固定筒之间通过螺纹连接。上述所述的镜筒1内腔靠近待测物的一端端部设有平台2，所述的固定筒可安装在平台2上。组装时，先将基准镜片G3放入固定座4，旋紧锁压环3，由于固定座4与锁压环3之间通过螺纹连接，安装时可较好地控制环状凹槽7的大小，亦可避免安装对基准镜片G3产生挤压和应力。锁压环4锁住基准镜片G3后点胶固定，这时基准镜片G3在固定筒中不能移动，保证了各透镜片的同轴度。通过固定座3和锁压环4来固定的基准镜片G3，可避免基准镜片G3受到挤压和应力。最后将基准镜片G3安装入镜筒1中，所述的镜筒1与固定筒之间通过螺纹连接。由于固定筒的保护可完全消除组装过程中镜筒1对基准镜片G3产生的挤压和应力，减少镜片的损耗，而且组装更方便。
上述所述的镜筒1内腔靠近光源的一端端部安装有密封环5。密封环5同时还起到光阑的作用，使结构更简单紧凑。
具体地，所述的镜头包括三片具有正焦距的透镜片，第一透镜片G1为平凸透镜，其第一表面S2为凸面、第二表面S3为平面；第二透镜片G2和基准镜片G3为弯月形透镜，所述的基准面S7为凹面。所述的第一透镜片G1和第二透镜片G2之间还设有隔圈6。为使镜头有足够的强度又轻便，所述的镜筒1、固定座3、锁压环4、密封环5及隔圈6采用铝制成。
以下为本发明的具体实施例：
本实施例采用三片式的结构，从光源端起分别是均具有正屈光力的一片平凸镜片及两片弯月镜片。本发明的优选参数值如表1所示：
表1
本发明中，各透镜片采用高折射的材料，其中第一透镜片G1和第二透镜片G2均采用H-ZF52A玻璃材质，基准镜片G3采用H-ZF7LA玻璃材质。
上述实施例为本发明的较佳实施方式，但本发明的实施方式不限于此，其他任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种用于球面检测仪的检测镜头，包括镜筒和镜筒内至少两片的透镜片，最接近待测物的透镜片为基准镜片，基准镜片朝向待测物的一面为基准面，其特征在于：基准面是空白的，其它各透镜片的表面均镀有增透膜。
2.根据权利要求1所述的一种用于球面检测仪的检测镜头，其特征在于：所述的增透膜为中心波长为632.8nm的单层膜。
3.根据权利要求1所述的一种用于球面检测仪的检测镜头，其特征在于：所述的基准面的表面精度小于或等于γ/20，其中γ为632.8nm。
4.根据权利要求2所述的一种用于球面检测仪的检测镜头，其特征在于：所述的基准镜片外部套有固定筒，固定筒安装在镜筒内腔里，所述的固定筒包括锁压环和固定座，固定座和锁压环之间形成环状凹槽固定基准镜片。
5.根据权利要求4所述的一种用于球面检测仪的检测镜头，其特征在于：所述的固定座与锁压环之间通过螺纹连接。
6.根据权利要求4所述的一种用于球面检测仪的检测镜头，其特征在于：所述的镜筒与固定筒之间通过螺纹连接。
7.根据权利要求5所述的一种用于球面检测仪的检测镜头，其特征在于：所述的镜筒内腔靠近待测物的一端端部设有平台，所述的固定筒安装在平台上。
8.根据权利要求5所述的一种用于球面检测仪的检测镜头，其特征在于：所述的镜筒内腔靠近光源的一端端部安装有密封环。
9.根据权利要求8所述的一种用于球面检测仪的检测镜头，其特征在于：所述的镜筒、固定座、锁压环及密封环采用铝制成。
10.根据权利要求1至9中任意一项所述的一种用于球面检测仪的检测镜头，其特征在于：所述的镜头包括三片具有正焦距的透镜片，第一透镜片为平凸透镜，其第一表面为凸面、第二表面为平面；第二透镜片和基准镜片为弯月形透镜，所述的基准面为凹面。
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| CN200910042094A CN101639338A (zh) | 2009-08-18 | 2009-08-18 | 一种用于球面检测仪的检测镜头 |
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| CN (1) | CN101639338A (zh) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103207442A (zh) * | 2013-01-29 | 2013-07-17 | 谭少沛 | 一种中继镜及镜头模组检测装置与检测方法 |
| CN105445750A (zh) * | 2015-11-25 | 2016-03-30 | 中国科学院上海光学精密机械研究所 | 多普勒频移鉴频器 |
| CN111351425A (zh) * | 2020-03-10 | 2020-06-30 | 南通大学 | 一种确定干涉仪在球面离焦检测时动态范围的方法 |
| WO2020211477A1 (zh) * | 2019-04-15 | 2020-10-22 | 深圳市速腾聚创科技有限公司 | 一种激光雷达 |
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2009
- 2009-08-18 CN CN200910042094A patent/CN101639338A/zh active Pending
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| CN111351425B (zh) * | 2020-03-10 | 2022-06-03 | 南通大学 | 一种确定干涉仪在球面离焦检测时动态范围的方法 |
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