專(zhuān)利名稱(chēng)：一種利用激光測(cè)量透鏡曲率半徑的方法及其裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于應(yīng)用光學(xué)設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種利用激光測(cè)量透鏡曲率半徑的方 法，本發(fā)明還涉及一種激光牛頓環(huán)儀測(cè)量裝置。
背景技術(shù)：
傳統(tǒng)的透鏡曲率半徑的牛頓環(huán)儀測(cè)量方法，一般由透鏡和光學(xué)平板玻璃組成牛頓 環(huán)儀進(jìn)行測(cè)量，牛頓環(huán)儀一般由一塊曲率半徑很大的待測(cè)平凸透鏡和一塊光學(xué)平板玻璃構(gòu) 成，采用波長(zhǎng)589. 3nm的鈉黃光光源進(jìn)行測(cè)量，鈉黃光經(jīng)反射鏡反射后垂直入射到牛頓環(huán) 儀上，可在平凸透鏡的表面產(chǎn)生等厚干涉環(huán)條紋(包括明環(huán)和暗環(huán))，經(jīng)讀數(shù)顯微鏡測(cè)量暗 環(huán)參數(shù)，可測(cè)出待測(cè)平凸透鏡的曲率半徑。但是傳統(tǒng)牛頓環(huán)儀是通過(guò)緊固螺釘調(diào)節(jié)待測(cè)平 凸透鏡和光學(xué)平板玻璃的相對(duì)位置，從而產(chǎn)生干涉條紋，在測(cè)量的過(guò)程中，待測(cè)平凸透鏡和 光學(xué)平板玻璃都不可避免地出現(xiàn)應(yīng)力變形，從而使得待測(cè)平凸透鏡的曲率半徑發(fā)生改變， 影響測(cè)量的精確度。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種利用激光測(cè)量透鏡曲率半徑的方法，解決了現(xiàn)有牛頓環(huán) 儀測(cè)量方式在實(shí)際測(cè)量中平凸透鏡產(chǎn)生應(yīng)力變形，測(cè)量誤差較大的問(wèn)題。本發(fā)明的另一目的是提供一種激光牛頓環(huán)儀測(cè)量裝置。本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是，一種利用激光測(cè)量透鏡曲率半徑的方法，該方法利 用一種激光牛頓環(huán)儀測(cè)量裝置，其結(jié)構(gòu)是包括一圓桶狀的安裝座，安裝座)的上圓口安裝 有上蓋，上蓋沿軸心開(kāi)有圓口，安裝座內(nèi)腔底面上設(shè)有一圓形凹槽，待測(cè)的平凸透鏡放置在 圓形凹槽)上；上蓋的軸心上方設(shè)置有與水平面呈45度夾角的反射鏡，反射鏡的水平入射 方向設(shè)置有激光源，入射光經(jīng)反射鏡反射后能夠垂直入射到平凸透鏡上，反射鏡的上方設(shè) 置有讀數(shù)顯微鏡，
利用上述裝置，按照以下步驟實(shí)施
步驟1、將待測(cè)平凸透鏡水平放置在安裝座的內(nèi)部圓形凹槽槽沿上； 步驟2、利用激光源發(fā)出激光，激光經(jīng)反射鏡反射后垂直入射到待測(cè)平凸透鏡上，經(jīng)待 測(cè)平凸透鏡的上下表面產(chǎn)生的兩束反射光是相干光，該兩束反射光形成干涉牛頓環(huán)，通過(guò) 讀數(shù)顯微鏡測(cè)量干涉條紋的暗環(huán)級(jí)數(shù)t同時(shí)測(cè)量第A級(jí)暗環(huán)對(duì)應(yīng)的直徑汲，采用多次測(cè)量 的方法，左值取K入k+2，k+3，k+4，k+5，k+6，…多個(gè)暗環(huán)，并測(cè)出對(duì)應(yīng)暗環(huán)的直徑值；
同時(shí)采用逐差法處理數(shù)據(jù)，m為一恒定整數(shù)，需同時(shí)再測(cè)出k+m+1，k+m+2，k+m+3，k+m+4 ，k+m+5，k+m+6，…多個(gè)暗環(huán)的直徑值； 將以上測(cè)得的數(shù)據(jù)通過(guò)公式R == -‘計(jì)算，即得待測(cè)平凸透鏡的曲率半徑。
4卿Λ4服4本發(fā)明所采用的另一技術(shù)方案是，一種激光牛頓環(huán)儀測(cè)量裝置，包括一圓桶狀的 安裝座，安裝座的上圓口安裝有上蓋，上蓋沿軸心開(kāi)有圓口，安裝座內(nèi)腔底面上設(shè)有一圓形 凹槽，圓形凹槽的槽沿上放置待測(cè)平凸透鏡；上蓋的軸心上方設(shè)置有與水平面呈45度夾角 的反射鏡，反射鏡的水平入射方向設(shè)置有激光源，使得入射光經(jīng)反射鏡反射后通過(guò)圓口能 夠垂直入射到平凸透鏡上，反射鏡的上方設(shè)置有讀數(shù)顯微鏡。本發(fā)明的測(cè)量透鏡曲率半徑的方法和裝置，與現(xiàn)有的牛頓環(huán)儀測(cè)量技術(shù)相比，簡(jiǎn) 單易行，待測(cè)平凸透鏡無(wú)應(yīng)力變形，測(cè)量重復(fù)性更好，測(cè)量精度更高。


圖1是現(xiàn)有牛頓環(huán)儀的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖2是本發(fā)明方法使用裝置的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖3是激光入射到凸透鏡平面原理示意圖； 圖4是激光入射到凸透鏡球面原理示意圖5是利用本發(fā)明方法在顯微鏡下看到的干涉圖樣示意圖。圖中，1.壓蓋，2.底蓋，3.平凸透鏡，4.緊固螺釘，5.光學(xué)平板玻璃，6.鈉光源， 7.反射鏡，8.讀數(shù)顯微鏡，9.氦氖激光源，10.圓形凹槽，11.上蓋，12.圓口，13.安裝座。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式
對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。如圖1，現(xiàn)有的牛頓環(huán)儀是在凹槽形的壓蓋1和底蓋2之間放置待測(cè)平凸透鏡3和 光學(xué)平板玻璃5，待測(cè)平凸透鏡3的平面朝上，通過(guò)緊固螺釘4連接壓蓋1和底蓋2，此時(shí)鈉 光源6產(chǎn)生黃色光線(xiàn)照到反射鏡7，光線(xiàn)經(jīng)過(guò)45度反射后，垂直入射到待測(cè)平凸透鏡3中， 經(jīng)待測(cè)平凸透鏡3的下表面和光學(xué)平板玻璃5的上表面反射的光線(xiàn)產(chǎn)生干涉條紋，再通過(guò) 反射鏡7上方設(shè)置的讀數(shù)顯微鏡8進(jìn)行測(cè)量。傳統(tǒng)方法測(cè)量時(shí)，上蓋和下蓋不能壓緊，緊固 螺釘4的作用是調(diào)整待測(cè)平凸透鏡3和光學(xué)平板玻璃5的相對(duì)位置。顯而易見(jiàn)，待測(cè)平凸 透鏡3和光學(xué)平板玻璃5在接觸測(cè)量過(guò)程中均會(huì)產(chǎn)生一定的變形，從而影響對(duì)待測(cè)平凸透 鏡3的測(cè)量精度。參照?qǐng)D2，本發(fā)明方法所依賴(lài)的激光牛頓環(huán)儀測(cè)量裝置的結(jié)構(gòu)是，包括圓桶狀的安 裝座13，安裝座13的上圓口通過(guò)過(guò)盈配合安裝有上蓋11，上蓋11沿軸心開(kāi)有圓口 12，安裝 座13內(nèi)腔底面上設(shè)有一圓形凹槽10，圓形凹槽10與圓口 12同軸設(shè)置且直徑相同，圓形凹 槽10的槽沿上用于放置平面朝下的待測(cè)平凸透鏡3，使得待測(cè)平凸透鏡3的待測(cè)部分不與 圓形凹槽10的凹槽底面接觸，因此待測(cè)平凸透鏡3不會(huì)受到任何額外的作用力，不會(huì)導(dǎo)致 人為的變形，由此解決了傳統(tǒng)牛頓環(huán)儀不可避免的應(yīng)力變形問(wèn)題；上蓋11的軸心上方設(shè)置 有與水平面呈45度夾角的反射鏡7，反射鏡7的上方設(shè)置有讀數(shù)顯微鏡8，反射鏡7的水平 入射方向設(shè)置有氦氖激光源9。如圖3、圖4所示，本發(fā)明方法的計(jì)算原理是，設(shè)平凸透鏡3的入射光線(xiàn)是a，平凸透鏡3的上表面的反射光線(xiàn)是b，平凸透鏡3的下表面的反射光線(xiàn)是c，平凸透鏡3的中心 最大厚度為H，第A級(jí)暗環(huán)半徑為rk，第k級(jí)暗環(huán)直徑為Dk,第k級(jí)暗環(huán)對(duì)應(yīng)的透鏡厚度為 h， 是一恒定整數(shù)，第k+m級(jí)暗環(huán)半徑為rk+m，第k+m級(jí)暗環(huán)直徑為Dk+m，透鏡玻璃對(duì)波長(zhǎng) 為632. Snm的氦氖激光的折射率為/ 。 令
權(quán)利要求
1. 一種利用激光測(cè)量透鏡曲率半徑的方法，其特征在于，該方法利用一種激光牛頓 環(huán)儀測(cè)量裝置，其結(jié)構(gòu)是包括一圓桶狀的安裝座(13)，安裝座(13)的上圓口安裝有上蓋 (11)，上蓋(11)沿軸心開(kāi)有圓口(12)，安裝座(13)內(nèi)腔底面上設(shè)有一圓形凹槽(10)，待測(cè) 的平凸透鏡(3)放置在圓形凹槽(10)上；上蓋(11)的軸心上方設(shè)置有與水平面呈45度夾 角的反射鏡(7)，反射鏡(7)的水平入射方向設(shè)置有激光源，入射光經(jīng)反射鏡(7)反射后能 夠垂直入射到平凸透鏡(3)上，反射鏡(7)的上方設(shè)置有讀數(shù)顯微鏡(8)， 利用上述裝置，按照以下步驟實(shí)施步驟1、將待測(cè)平凸透鏡(3)水平放置在安裝座(13)的內(nèi)部圓形凹槽(10)槽沿上； 步驟2、利用激光源發(fā)出激光，激光經(jīng)反射鏡(7)反射后垂直入射到待測(cè)平凸透鏡(3) 上，經(jīng)待測(cè)平凸透鏡(3)的上下表面產(chǎn)生的兩束反射光是相干光，該兩束反射光形成干涉牛 頓環(huán)，通過(guò)讀數(shù)顯微鏡(8)測(cè)量干涉條紋的暗環(huán)級(jí)數(shù)t同時(shí)測(cè)量第A級(jí)暗環(huán)對(duì)應(yīng)的直徑汲， 采用多次測(cè)量的方法，k值取K入k+2，k+3，k+4，k+5，k+6，…多個(gè)暗環(huán)，并測(cè)出對(duì)應(yīng)暗環(huán)的 直徑值 ，透鏡玻璃對(duì)波長(zhǎng)為632. Snm的氦氖激光的折射率為；同時(shí)采用逐差法處理數(shù)據(jù)，m為一恒定整數(shù)，需同時(shí)再測(cè)出k+m+1，k+m+2，k+m+3，k+m+4 ,k+m+5，k+m+6，…多個(gè)暗環(huán)的直徑值；將以上測(cè)得的數(shù)據(jù)通過(guò)公式計(jì)算，即得待測(cè)平凸透鏡(3)的曲率半徑。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用激光測(cè)量透鏡曲率半徑的方法，其特征在于，所述的安 裝座(13)的上圓口與上蓋(11)過(guò)盈配合安裝。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用激光測(cè)量透鏡曲率半徑的方法，其特征在于，所述的圓 形凹槽(10)與圓口(12)同軸設(shè)置且直徑相同。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用激光測(cè)量透鏡曲率半徑的方法，其特征在于，所述的激 光采用波長(zhǎng)為632. Snm的氦氖激光。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用激光測(cè)量透鏡曲率半徑的方法，其特征在于，所述暗環(huán) 選取6-10個(gè)， 取8-10。
6.一種激光牛頓環(huán)儀測(cè)量裝置，其特征在于包括一圓桶狀的安裝座(13)，安裝座 (13)的上圓口安裝有上蓋(11)，上蓋(11)沿軸心開(kāi)有圓口(12)，安裝座(13)內(nèi)腔底面上設(shè) 有一圓形凹槽(10)，圓形凹槽(10)的槽沿上放置待測(cè)平凸透鏡(3)；上蓋(11)的軸心上方 設(shè)置有與水平面呈45度夾角的反射鏡(7)，反射鏡(7)的水平入射方向設(shè)置有激光源，入射 光經(jīng)反射鏡(7)反射后能夠通過(guò)圓口(12)垂直入射到平凸透鏡(3)上，反射鏡(7)的上方 設(shè)置有讀數(shù)顯微鏡(8)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種激光牛頓環(huán)儀測(cè)量裝置，其特征在于，所述的安裝座 (13)的上圓口與上蓋(11)過(guò)盈配合安裝。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種激光牛頓環(huán)儀測(cè)量裝置，其特征在于，所述的圓形凹槽 (10)與圓口(12)同軸設(shè)置且直徑相同。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種利用激光測(cè)量透鏡曲率半徑的方法，該方法利用一種裝置，按照以下步驟實(shí)施將待測(cè)平凸透鏡水平放置在安裝座的內(nèi)部圓形凹槽槽沿上；激光經(jīng)反射鏡反射后垂直入射到待測(cè)平凸透鏡上，待測(cè)平凸透鏡上下表面反射的兩束反射光是相干光并形成干涉牛頓環(huán)，通過(guò)讀數(shù)顯微鏡測(cè)量干涉條紋的暗環(huán)級(jí)數(shù)k，同時(shí)測(cè)量第k級(jí)暗環(huán)對(duì)應(yīng)的直徑，采用多次測(cè)量的方法，k值取k+1,k+2,k+3,…多個(gè)暗環(huán)，并測(cè)出對(duì)應(yīng)暗環(huán)的直徑值；采用逐差法處理數(shù)據(jù)，同時(shí)再測(cè)出k+m+1,k+m+2,k+m+3,…多個(gè)暗環(huán)的直徑值；將測(cè)得的數(shù)據(jù)通過(guò)公式計(jì)算，即得待測(cè)平凸透鏡的曲率半徑。本發(fā)明還公開(kāi)了一種實(shí)現(xiàn)上述測(cè)量方法的裝置。本發(fā)明的方法及裝置，待測(cè)平凸透鏡無(wú)應(yīng)力變形，測(cè)量精度顯著提高。
文檔編號(hào)G01B11/255GK102128600SQ201010581799
公開(kāi)日2011年7月20日 申請(qǐng)日期2010年12月10日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月10日
發(fā)明者郭長(zhǎng)立 申請(qǐng)人:西安科技大學(xué)