一种镜片多波长折射率测试装置的制作方法

1.本实用新型涉及光学透镜参数检测技术领域，具体为一种镜片多波长折射率测试装置。


背景技术：

2.折射率是反应介质的光学性质的物理量，为了确保光学系统有很好的成像质量，需要精确测量光学材料的折射率。目前，市场上针对成品镜片的折射率检测方法主要有两种：一种是根据光焦度公式进行逆向计算，即通过测量透镜的曲率半径、中心厚度和镜片光焦度，根据光焦度公式计算其波长折射率，操作方法复杂且难度大不说，还难以保证测量精度，更不适用于非球面镜片测量；另外一种方法是改变“环境”折射率方法，即通过改变与透镜前后表面接触介质的折射率，如将镜片置于已知折射率的溶液中，或在镜片前后表面贴附已知折射率的柔性介质，分别检测镜片在空气中和在溶液中的光焦度，根据光焦度的变化和溶液的折射率可计算得到镜片的折射率，该方法同样操作复杂，检测难度大。
3.现有的折射率检测装置一般只针对一个波长处检测折射率，并且，现有的折射率检测装置不能适用于所有厚度的镜片，当镜片厚度过厚或过薄时，现有的折射率检测装置存在较大的测量误差。


技术实现要素：

4.本实用新型所要解决的技术问题是提供一种镜片多波长折射率测试装置，以解决上述背景技术中提出的现有的折射率检测装置检测难度大，不能适用不同厚度的成品镜片的折射率测试，存在较大测量误差的问题。
5.本实用新型所采用的技术方案是，一种镜片多波长折射率测试装置，包括被测镜片，镜片多波长折射率测试装置包括光源组件、信号探测模块、匀速往返运动的移动反射镜和屈光度测量模块，其中，所述光源组件包括用于辅助屈光度测量的第一光源组件、n组按照波长由低到高排列的第二光源组件、超辐射发光的第三光源组件、第一分光组件、第二分光组件、对应每组第二光源组件设置的第三分光组件以及聚焦镜头；所述屈光度测量模块包括哈特曼光阑和面阵图像传感器；所述面阵图像传感器、哈特曼光阑、第一分光组件、第二分光组件、第一光源组件沿第一光轴方向由前至后依次设置；所述第三分光组件设在第二分光组件与第三光源组件之间，所述第二光源组件对应第三分光组件设置，所述聚焦镜头设在第二分光组件与邻近第二分光组件邻近的第三分光组件之间，该聚焦镜头的焦面位于第一分光组件与哈特曼光阑之间；所述移动反射镜对应设在第一分光组件的一侧，所述信号探测模块设在第一分光组件的另一侧；所述第一光源组件沿第一光轴方向传输的光束依次透射过第二分光组件、第一分光组件、被测镜片、哈特曼光阑后达到面阵图像传感器中，用于校正被测镜片的中心位置和测试被测镜片的光焦度；所述第二光源组件、第三光源组件的光束在聚焦镜头的聚焦、第二分光组件的反射后沿第一光轴方向a传输，接着由第一分光组件分为两束，一束反射光束到投射到移动反射镜并由移动反射镜反射原路返回，另
一束透射光束透射到哈特曼光阑并由哈特曼光阑反射返回，两束光束经第一分光组件传输到信号探测模块中，用于检测光干涉信号。
6.本实用新型的有益效果是：本实用新型镜片多波长折射率测试装置通过检测干涉信号来获取计算折射率的相关参数，无需制作棱镜，也无需对棱镜相关角度进行检测，操作更方便，并且也缩短了测试周期，可以实现快速测试，适合成品镜片的检测；并且，通过设置多种波长的第二光源组件和对应的第一光电探测组件，并结合超辐射发光的第三光源组件与第二光电探测组件，可以适应各种厚度的被测镜片，即使是被测镜片过厚或过薄，也能保证测试参数的精确度，减少测试误差。
7.作为优选，所述信号探测模块包括用于探测接收第三光源组件发射光的第二光电探测组件和用于分别探测接收对应第二光源组件发射光的第一光电探测组件，所述第二光电探测组件之前设有第四分光片，该第四分光片用于透射第二光电探测组件探测波长并反射小于第二光电探测组件探测波长的其它光束；所述第一光电探测组件按照探测波长从低到高的顺序依次设在第四分光片反射方向的一侧，且每组第一光电探测组件之前分别设有第五分光片，所述第四分光片、第五分光片的中心沿着与第一光轴方向平行的轴由前至后依次设置，所述第五分光片用于将与相应第一光电探测组件探测波长的光束反射到对应的第一光电探测组件中，并透射其它大于第一光电探测组件探测波长的其它光束，通过第一光电探测组件与第二光电探测组件的位置设计以及第四分光片和第五分光片的设置，能够合理减少信号探测模块的体积，并且还能够保证各个第一光电探测组件、第二光电探测组件精确的探测获取到干涉信号。
8.作为优选，所述第一光源组件包括沿第一光轴方向由前至后依次设置的第一准直透镜、第一透光孔、第一测试光源，所述第一测试光源设在第一准直透镜的后焦点上；所述第二光源组件包括平行于第一光轴方向由前至后依次设置的第二准直透镜、第二透光孔、第二测试光源，所述第二测试光源设在第二准直透镜的后焦点上；所述第三光源组件包括垂直与第一光轴方向依次设置的第三准直透镜、第三测试光源，所述第三测试光源设置在第三准直透镜的后焦点上，从而获得平行准直的光束。
9.作为优选，所述第二测试光源为单色光的led测试光源，n≥1，通过设置不同波长的led测试光源来检测被测镜片在不同波长的折射率。
10.作为优选，所述第二测试光源为白光光源，n＝1，所述第一光电探测组件与第五分光片之间以及第二光电探测组件与第四分光片之间分别设有用于透射对应波长的滤光片，通过滤光片使得n组第一光电探测组件获取到对应波长的干涉信号。
11.作为优选，所述第一分光组件包括一个半透射半反射的第一分光片，所述第二分光组件包括一个半透射半反射的第二分光片，所述移动反射镜的表面镀有反射膜，所述移动反射镜的中心与第一分光片的中心均位于与第一光轴方向垂直的第二光轴方向上，且所述第一分光片、第二分光片向下的表面镀分光膜，所述第一分光片、第二分光片的另一表面镀增透膜；所述第三分光组件包括第三分光片，所述第一分光片的侧面与第二光轴方向呈45
°
或135
°
夹角，所述第二分光片的侧面与第一光轴方向呈45
°
或135
°
的夹角，所述第三分光片与第二分光片平行设置，从而实现光束在个分光片之间的透射或反射传输。
12.作为优选，所述哈特曼光阑上开设有若干透光点，所述哈特曼光阑中心的透光点上镀有用于反射的反射镀膜。
附图说明
13.图1为本实用新型具体实施例镜片多波长折射率测试1光学示意图；
14.图2为本实用新型具体实施例1中第二光电探测组件探测到出现明显干涉信号的示意图；
15.图3为本实用新型具体实施例1中哈特曼光阑的结构示意图；
16.图4为本实用新型具体实施例2的光学示意图。
17.图中：1、被测镜片；2、移动反射镜；3、第一光源组件；3.1、第一准直透镜；3.2、第一透光孔；3.3、第一测试光源；4、第二光源组件；4.1、第二准直透镜；4.2、第二透光孔；4.3、第二测试光源；5、第三光源组件；5.1、第三准直透镜；5.2、第三测试光源；6、第一分光组件；6.1、第一分光片；7、第二分光组件；7.1、第二分光片；8、第三分光组件；8.1、第三分光片；9、聚焦镜头；10、哈特曼光阑；10.1、透光点；10.2、反射镀膜；11、面阵图像传感器；12、第二光电探测组件；13、第一光电探测组件；14、滤光片；15、第四分光片；16、第五分光片；a、第一光轴方向；b、第二光轴方向。
具体实施方式
18.以下参照附图并结合具体实施方式来进一步描述实用新型，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施，本实用新型保护范围并不受限于该具体实施方式。
19.本领域技术人员应理解的是，在本实用新型的公开中，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系是基于附图所示的方位或位置关系，其仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此上述术语不能理解为对本实用新型的限制。
20.具体实施例1
21.如图1-3所示，一种镜片多波长折射率测试装置，包括被测镜片1，镜片多波长折射率测试装置包括光源组件、信号探测模块、匀速往返运动的移动反射镜2和屈光度测量模块，其中，所述光源组件包括用于辅助屈光度测量的第一光源组件3、n组按照波长由低到高排列的第二光源组件4、超辐射发光的第三光源组件5、第一分光组件6、第二分光组件7、对应每组第二光源组件4设置的第三分光组件8以及聚焦镜头9；所述屈光度测量模块包括哈特曼光阑10和面阵图像传感器11，所述哈特曼光阑10上开设有若干透光点10.1，所述哈特曼光阑10中心的透光点10.1上设有反射镀膜10.2，本具体实施例的反射镀膜10.2的直径0.5-0.8mm，反射镀膜10.2对于450nm-660nm光的反射率大于90％；所述面阵图像传感器11、哈特曼光阑10、第一分光组件6、第二分光组件7、第一光源组件3沿第一光轴方向a由前至后依次设置；所述第三分光组件8设在第二分光组件7与第三光源组件5之间，所述第二光源组件4对应第三分光组件8设置，所述聚焦镜头9设在第二分光组件7与邻近第二分光组件7邻近的第三分光组件8之间，该聚焦镜头9的焦面位于第一分光组件6与哈特曼光阑10之间用于放置被测镜片1，被测镜片1与哈特曼光阑10的距离小于5mm；所述移动反射镜2对应设在第一分光组件6的一侧，所述信号探测模块设在第一分光组件6的另一侧；第一光源组件3沿第一光轴方向a传输的光束依次透射过第二分光组件7、第一分光组件6、被测镜片1、哈特曼光阑10后达到面阵图像传感器11中，用于校正被测镜片1的中心位置和测试被测镜片的光
焦度；所述第二光源组件4、第三光源组件5的光束在聚焦镜头9的聚焦、第二分光组件7的反射后沿第一光轴方向a传输，接着由第一分光组件6分为两束，一束反射光束到投射到移动反射镜2并由移动反射镜2反射原路返回，另一束透射光束透射到哈特曼光阑10并由哈特曼光阑10反射返回，两束光束经第一分光组件6传输到信号探测模块中，用于检测光干涉信号。
22.所述第一光源组件3包括沿第一光轴方向a由前至后依次设置的第一准直透镜3.1、第一透光孔3.2、第一测试光源3.3，所述第一测试光源3.3设在第一准直透镜3.1的后焦点上，使得第一测试光源3.3经过第一准直透镜3.1后成为平行光束；所述第二光源组件4包括平行于第一光轴方向a由前至后依次设置的第二准直透镜4.1、第二透光孔4.2、第二测试光源4.3，所述第二测试光源4.3设在第二准直透镜4.1的后焦点上，使得第二测试光源4.3经过第二准直透镜4.1后成为平行光束；所述第三光源组件5包括垂直与第一光轴方向a依次设置的第三准直透镜5.1、第三测试光源5.2，所述第三测试光源5.2设置在第三准直透镜5.1的后焦点上，使得第三测试光源5.2经过第三准直透镜5.1后成为平行光束；所述第二测试光源4.3为单色光的led测试光源，n≥1，本具体实施例采用第一测试光源3.3为发射光为绿光，中心波长530nm-550nm的led1；3组第二光源组件4，即n＝3，本具体实施例中的第二测试光源4.3依次包括发射光为蓝光，中心波长为470nm-485nm的led2；发射光为绿光，中心波长530nm-550nm的led3；发射光为红光，中心波长630nm-660nm的led4；采用第三测试光源5.2为超辐射发光二极管sld，中心波大于750nm，本具体实施例的sld中心波长为780nm-1000nm，光谱带宽30nm-50nm；所述第一透光孔3.2、第二透光孔4.2的直径小于0.5mm，本具体实施例采用0.15mm-0.2mm；所述第一准直透镜3.1、第二准直透镜4.1的焦距100nm-120mm，第三准直透镜5.1的焦距小于20mm。
23.所述信号探测模块包括用于探测接收第三光源组件5发射光的第二光电探测组件12和用于分别探测接收对应第二光源组件4发射光的第一光电探测组件13，所述第二光电探测组件12之前设有第四分光片15，该第四分光片15用于透射第二光电探测组件12探测波长并反射小于第二光电探测组件12探测波长的其它光束；所述第一光电探测组件13按照探测波长从低到高的顺序依次设在第四分光片15反射方向的一侧，且每组第一光电探测组件13之前分别设有第五分光片16，所述第四分光片15、第五分光片16的中心沿着与第一光轴方向a平行的轴由前至后依次设置，所述第五分光片16用于将与相应第一光电探测组件13探测波长的光束反射到对应的第一光电探测组件13中，并透射其它大于第一光电探测组件13探测波长的其它光束，本具体实施例按照按照设置的3组第二测试光源4.3，设置了3组第一光电探测组件13，分别为d1、d2、d3，d1用于探测led4的光，d2用于探测led3的光，d2前设第五分光片lp4，d3用于探测led2的光，d3前设第五分光片lp5。
24.此外，所述第一分光组件6包括一个半透射半反射的第一分光片6.1，所述第二分光组件7包括一个半透射半反射的第二分光片7.1，本具体实施例对应led2、led3、led4分别设第二分光片7.1lp1、lp2、lp3，所述移动反射镜2的表面镀有反射膜，本具体实施例的移动反射镜2对于450nm-660nm光的反射率大于90％，所述移动反射镜2的中心与第一分光片6.1的中心均位于与第一光轴方向a垂直的第二光轴方向b上，且所述第一分光片6.1、第二分光片7.1向下的表面镀分光膜，所述第一分光片6.1、第二分光片7.1的另一表面镀增透膜，本具体实施例的第一分光片6.1、第二分光片7.1对450-1000nm的反射率为40-60％，另一表面
镀增透膜，450-1000nm的反射率小于2％；所述第三分光组件8包括第三分光片8.1，所述第一分光片6.1的侧面与第二光轴方向b呈45
°
或135
°
夹角，本具体实施例优中第一分光片6.1的侧面与第二光轴方向b呈135
°
夹角，所述第二分光片7.1的侧面与第一光轴方向a呈45
°
或135
°
的夹角，本具体实施例的第二分光片7.1的侧面与第一光轴方向a呈45
°
夹角，所述第三分光片8.1与第二分光片7.1平行设置。
25.并且，第二分光片7.1中的lp1～lp3、第五分光片16中的lp4～lp5以及第四分光片15均为二向色分光片，其中lp1和lp4，对于波长大于530nm的光透射率大于80％，对于波长小于500nm的光反射率大于80％；lp2和lp5对于波长大于620nm的光透射率大于80％，对于波长小于590nm的光反射率大于80％；lp3和第四分光片15对于波长大于750nm的光透射率大于80％，对于波长小于700nm的光反射率大于80％。
26.具体实施例2
27.如图4所示，本具体实施例与具体实施例1的区别在于，所述第二测试光源4.3为白光光源，n＝1，其中，白光光源的光谱范围覆盖460nm-660nm，第二透光孔4.2的直径为0.15-0.25mm，白光光源的光经第二准直透镜4.1后成为平行光，第三分光片8.1对于750-1000nm光透过率大于90％，对于450-660nm光反射率大于90％，对于450-660nm光反射率大于90％，所述第一光电探测组件13与第五分光片16之间以及第二光电探测组件12与第四分光片15之间分别设有用于透射对应波长的滤光片14，滤光片14透射光谱带宽15nm-30nm，峰值透过率大于80％，非透射光谱范围透射率小于0.1％，本具体实施例中，第五分光片16lp4、lp5以及第四分光片15为长波通分光片，其中，第四分光片15对于750-1000nm光透过率大于90％，对于450-660nm光反射率大于90％；第五分光片16lp4对于620-660nm光透过率大于90％，对于500-590nm光反射率大于90％；第五分光片16lp5对于520-660nm光透过率大于90％，对于450-490nm光反射率大于90％；另外，所述第五分光片lp4与第一光电探测组件d1之间的滤光片fl1的中心波长为656nm，所述第五分光片lp4与第一光电探测组件d2之间的滤光片fl2的中心波长为546nm，所述第五分光片lp5与第一光电探测组件d3之间的滤光片fl3的中心波长为486nm，所述第四分光片15与第二光电探测组件12之间的滤光片fl4中心波长与第三光源的中心波长相同。
28.基于多波长折射率测试装置的测试内容包括：
29.(1)待测镜片放置前，打开第一测试光源，由面阵图像传感器监测透射进来的光束的光点阵列位置作为后续被测镜片位置调整的参考位置；
30.(2)打开n个第二光源组件和第三光源组件，同时，移动反射镜按照固定速度匀速前后移动；由n个第一光电探测组件分别监测对应第二光源组件出现的干涉信号，并记录发生干涉信号时移动反射镜与第一分光组件的距离x1，x2，x3…
xn，由第二光电探测组件检测对应第三光源组件出现的干涉信号，并记录发生干涉信号时移动反射镜与第一分光组件的距离xm；
31.(3)移入待测镜片，打开第一光源组件，由面阵图像传感器监测透射景来的光束的实际光点阵列位置，并根据实际光点阵列位置与步骤(1)中获得的参考位置的偏移计算此时待测镜片的中心位置，然后指导用户调整被测镜片的位置，使被测镜片的实际光点阵列位置与参考位置重合，完成被测镜片的位置调整；同时，还可根据实际光点阵列位置与步骤(1)中获得参考位置的偏移来计算被测镜片的光焦度；
32.(4)关闭第一光源，打开n个第二光源和第三光源，移动反射镜继续按照固定速度匀速前后移动，由n个第一光电探测组件和第二光电探测组件同步监测干涉信号，n个第一光电探测组件将分别探测到1个明显的干涉信号，并分别记录其发生干涉信号时移动反射镜与第一分光组件的距离x
′1，x
′2，x
′3…
x
′n，第二光电探测组件同时也将探测到3个明显的干涉信号，按照反射移动经到第一分光组件距离由小达到顺序，分别记为x
m1
，x
m2
，x
m3
，其中，x
m1
表示移动反射镜到第一分光组件的光程和哈特曼光阑到第一分光组件的光程相等的位置，x
m2
表示移动反射镜到第一分光组件的光程与被测镜片下表面到第一分光组件的光程相等时的位置，x
m3
表示移动反射镜到第一分光组件的光程与被测镜片上表面到第一分光组件的光程相等时的位置；
33.(5)按照以下公式计算被测镜片的折射率和色散系数；
34.波长1的折射率：
35.波长2的折射率：
36.波长3的折射率：
37.波长n的折射率：
38.......
39.此外，在第一光电探测组件分别探测到属于红、绿、蓝三种发射光的干涉信号时，例如具体实施例1或具体实施例2中以第一光电探测组件d1～d3分别探测属于蓝、绿、红三种发射光的折射率n1，n2，n3，按照波长1为波长486nm，波长2为578nm，波长3为656nm，通过公式计算被测镜片的色散系数vd。