專(zhuān)利名稱(chēng)：鏡片折射率變化量的測(cè)量方法及其裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及鏡片折射率的測(cè)量方法及測(cè)量裝置，尤其涉及精密測(cè)量鏡片因內(nèi)應(yīng)力而產(chǎn)生的折射率變化量的方法及測(cè)量裝置。

背景技術(shù)：
在鏡片加工過(guò)程中，常因模具的設(shè)計(jì)缺陷或加工方法的不精密使得鏡片產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力，因而使鏡片的折射率產(chǎn)生漂移，偏移理論折射率。目前測(cè)量鏡片折射率大小的方法為粗略測(cè)量。
傳統(tǒng)的測(cè)量方法是將待測(cè)鏡片夾在兩個(gè)偏振片之間，光線通過(guò)該結(jié)構(gòu)后入射到觀測(cè)者眼中。當(dāng)待測(cè)鏡片存在內(nèi)應(yīng)力，變成各向異性材料時(shí)，經(jīng)過(guò)第一偏振片的光線將被待測(cè)鏡片分解為尋常光(o光)和非尋常光(e光)，這兩束光經(jīng)過(guò)第二偏振片后發(fā)生干涉，觀測(cè)者通過(guò)觀察干涉圖樣，粗略判斷出鏡片的折射率變化量。
容易想到使用馬赫-曾德?tīng)柛缮鎯x來(lái)測(cè)量透明材料的折射率，但該干涉儀不能測(cè)量具有彎曲表面的透明材料折射率，因此也就不能測(cè)量鏡片的折射率變化量。


發(fā)明內(nèi)容
有鑒于此，提供一種能夠精密測(cè)量鏡片折射率變化量的裝置及方法十分必要。
一種測(cè)量鏡片折射率變化量的裝置，其包括激光光源、第一半透半反鏡、第一全反鏡、第二半透半反鏡、第二全反鏡，該第一半透半反鏡將該激光光源發(fā)出的激光分為第一光束和第二光束，該第一光束經(jīng)該第二全反鏡反射到該第二半透半反鏡，該第二光束經(jīng)該第一全反鏡入射到該第二半透半反鏡，該兩束光在該第二半透半反鏡處形成干涉圖樣，該裝置還包括一用于容納液體和待測(cè)鏡片的容器、第一偏振片和第二偏振片，該容器至少有兩個(gè)相對(duì)的透光平面表面，該液體充滿(mǎn)該容器，且該液體的折射率與該待測(cè)鏡片的理論折射率相同，該第一偏振片、該容器依次位于該第一光束所經(jīng)過(guò)的光路中，該第二偏振片位于該第二光束所經(jīng)過(guò)的光路中，該第一偏振片與該第二偏振片的方向不垂直。
一種利用測(cè)量鏡片折射率變化量的裝置測(cè)量鏡片折射率變化量折射率變化的方法，包括以下步驟 將待測(cè)鏡片固定于該容器中，該待測(cè)鏡片的理論折射率為na； 打開(kāi)該激光光源，該激光波長(zhǎng)為λ； 在該第二半透半反鏡處拍攝干涉圖樣，該干涉圖樣包括無(wú)內(nèi)應(yīng)力干涉條紋區(qū)域及有內(nèi)應(yīng)力干涉條紋區(qū)域； 在該干涉圖樣上取一條該待測(cè)鏡片的等厚線，該等厚線對(duì)應(yīng)的該待測(cè)鏡片厚度為da，該等厚線穿越該無(wú)內(nèi)應(yīng)力干涉條紋區(qū)域及該有內(nèi)應(yīng)力干涉條紋區(qū)域，在該等厚線上分別取第一測(cè)試點(diǎn)及第二測(cè)試點(diǎn)，該第一測(cè)試點(diǎn)位于該無(wú)應(yīng)力干涉條紋區(qū)域與該有應(yīng)力干涉條紋區(qū)域的邊界處，該第二測(cè)試點(diǎn)位于該有內(nèi)應(yīng)力干涉條紋區(qū)域，該第一測(cè)試點(diǎn)對(duì)應(yīng)的鏡片折射率為na，該第二測(cè)試點(diǎn)對(duì)應(yīng)的鏡片折射率為nb； 數(shù)出該第一測(cè)試點(diǎn)與該第二測(cè)試點(diǎn)之間的亮紋或暗紋數(shù)m； 計(jì)算na×da-nb×da＝mλ，得到nb； 計(jì)算na-nb得到一組該待測(cè)鏡片折射率變化量。
相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)，將待測(cè)鏡片置于一個(gè)充滿(mǎn)折射率與待測(cè)鏡片的理論折射率相同的液體的容器中以形成干涉圖樣，因此可以精密測(cè)量鏡片折射率變化量。



圖1是本發(fā)明實(shí)施例鏡片折射率變化量測(cè)量裝置示意圖。
圖2是本發(fā)明實(shí)施例提供的充滿(mǎn)溶液且固定了鏡片的容器示意圖。
圖3是本發(fā)明提供的處理干涉圖樣數(shù)據(jù)的示意圖。

具體實(shí)施例方式 下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明提供的測(cè)量裝置及測(cè)量方法作進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。
請(qǐng)參閱圖1，本發(fā)明實(shí)施例的測(cè)量鏡片折射率變化量的裝置10包括激光光源102、第一半透半反鏡103、第一全反鏡104、第二半透半反鏡105、第二全反鏡106、第一偏振片107、第二偏振片108、攝像機(jī)109、計(jì)算機(jī)110和容器40。容器40用于容納待測(cè)鏡片402和折射率與待測(cè)鏡片402的理論折射率相同的液體。
其中，第一偏振片107位于第一半透半反鏡103與第二全反鏡106之間，相應(yīng)地，容器40位于第一偏振片107和第二全反鏡106之間。第一偏振片107還可以位于第二全反鏡106和第二半透半反鏡105之間，相應(yīng)地，容器40位于第一偏振片107和第二半透半反鏡105之間。第二偏振片108位于第一全反鏡104和第二半透半反鏡105之間，第二偏振片108還可以位于第一半透半反鏡103和第一全反鏡104之間。另外，第一偏振片107和第二偏振片108的方向不能相互垂直，否則不能發(fā)生干涉現(xiàn)象。
激光光源102發(fā)出的激光束L被第一半透半反鏡103分為第一光束L1和第二光束L2，第一光束L1依次經(jīng)過(guò)第一偏振片107、容器40、被第二全反鏡106反射至第二半透半反鏡105；第二光束L2依次經(jīng)過(guò)第一全反鏡104、第二偏振片108，入射至第二半透半反鏡105。第一光束L1和第二光束L2在第二半透半反鏡105處發(fā)生干涉，形成干涉圖樣。該干涉圖樣記錄了待測(cè)鏡片402因?yàn)閮?nèi)應(yīng)力而產(chǎn)生的折射率變化相關(guān)信息。利用攝像機(jī)109拍攝干涉圖樣。攝像機(jī)109可以是CCD攝像機(jī)或CMOS攝像機(jī)。利用計(jì)算機(jī)110處理干涉圖樣所顯示的數(shù)據(jù)。
請(qǐng)參閱圖2，容器40具有至少兩個(gè)相對(duì)且互相平行的透光平面表面透光側(cè)面40a和透光側(cè)面40b。容器40充滿(mǎn)了折射率與待測(cè)鏡片402的理論折射率相同的液體404，理論折射率為待測(cè)鏡片402無(wú)內(nèi)應(yīng)力狀態(tài)下所應(yīng)該具有的折射率。容器40的另外兩個(gè)相對(duì)側(cè)面40c和40d表面設(shè)有固持裝置403。固持裝置403用以固定待測(cè)鏡片402。
請(qǐng)參閱圖3，在采集到的整個(gè)待測(cè)鏡片402的干涉圖樣上(圖3中未示出)上，內(nèi)應(yīng)力區(qū)域30顯示的干涉條紋與無(wú)內(nèi)應(yīng)力區(qū)域的干涉條紋在條紋密度上不一致。為了計(jì)算折射率的變化量，在待測(cè)鏡片402的鏡面上取等厚線20，且等厚線20經(jīng)過(guò)有內(nèi)應(yīng)力干涉條紋區(qū)域30及無(wú)內(nèi)應(yīng)力干涉條紋區(qū)域。等厚線20對(duì)應(yīng)的待測(cè)鏡片402的厚度為da，在等厚線20上的無(wú)內(nèi)應(yīng)力干涉條紋區(qū)域和有內(nèi)應(yīng)力干涉條紋區(qū)域30的邊界處取第一測(cè)試點(diǎn)a，點(diǎn)a的折射率等于待測(cè)鏡片402的理論折射率da。在經(jīng)過(guò)內(nèi)應(yīng)力干涉條紋區(qū)域30的等厚線20上取第二測(cè)試點(diǎn)b，點(diǎn)b的折射率為nb。激光102發(fā)出的激光波長(zhǎng)為λ。
利用計(jì)算機(jī)110進(jìn)行條紋計(jì)數(shù)，數(shù)出第一測(cè)試點(diǎn)a與第二測(cè)試點(diǎn)b相隔m條亮紋或暗紋。
計(jì)算na×da-nb×da＝mλ，得到nb； 計(jì)算na-nb得到一組待測(cè)鏡片402折射率變化量。
對(duì)于處于有內(nèi)應(yīng)力干涉條紋區(qū)域30的其他各測(cè)試點(diǎn)相對(duì)于理論折射率的變化量，可以根據(jù)以下步驟得到 在有內(nèi)應(yīng)力干涉條紋區(qū)域30內(nèi)取第三測(cè)試點(diǎn)c，且第三測(cè)試點(diǎn)c與第二測(cè)試點(diǎn)b處于同一亮紋或同一暗紋，第三測(cè)試點(diǎn)c對(duì)應(yīng)待測(cè)鏡片402的厚度為dc，第三測(cè)試點(diǎn)c所對(duì)應(yīng)的鏡片折射率為nc； 計(jì)算nc×dc-nb×da＝0，得到nc； 計(jì)算na-nc得到另一組待測(cè)鏡片402的折射率變化量。
待測(cè)鏡片402的各測(cè)試點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的厚度可以利用千分尺測(cè)量得到，或利用待測(cè)鏡片402的球面或非球面曲線公式計(jì)算得到。
依此類(lèi)推，同理可得到應(yīng)力區(qū)域30所對(duì)應(yīng)的各點(diǎn)相對(duì)于理論折射率na的變化量。
上述數(shù)據(jù)處理過(guò)程可以全部由計(jì)算機(jī)完成。
另外，本領(lǐng)域技術(shù)人員還可在本發(fā)明精神內(nèi)做其它變化，當(dāng)然，這些依據(jù)本發(fā)明精神所做的變化，都應(yīng)包含在本發(fā)明所要求保護(hù)的范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
權(quán)利要求1一種測(cè)量鏡片折射率變化量的裝置，其包括激光光源、第一半透半反鏡、第一全反鏡、第二半透半反鏡、第二全反鏡，該第一半透半反鏡將該激光光源發(fā)出的激光分為第一光束和第二光束，該第一光束經(jīng)該第二全反鏡反射到至第二半透半反鏡，該第二光束經(jīng)該第一全反鏡入射至該第二半透半反鏡，該兩束光在該第二半透半反鏡處形成干涉圖樣，其特征在于該裝置還包括一用于容納液體和待測(cè)鏡片的容器、第一偏振片和第二偏振片，該容器至少有兩個(gè)相對(duì)的透光平面表面，該液體充滿(mǎn)該容器，且該液體的折射率與該待測(cè)鏡片的理論折射率相同，該第一偏振片、該容器依次位于該第一光束所經(jīng)過(guò)的光路中，且該第一光束穿過(guò)該兩個(gè)透光平面表面，該第二偏振片位于該第二光束所經(jīng)過(guò)的光路中，該第一偏振片與該第二偏振片的方向不相互垂直。
權(quán)利要求2如權(quán)利要求1所述的測(cè)量鏡片折射率變化量的裝置，其特征在于該裝置進(jìn)一步包括攝像機(jī)和計(jì)算機(jī)，該攝像機(jī)用于拍攝該干涉圖樣，該計(jì)算機(jī)用于處理該干涉圖樣所顯示的數(shù)據(jù)。
權(quán)利要求3如權(quán)利要求1所述的測(cè)量鏡片折射率變化量的裝置，其特征在于該容器具有固持裝置，該固持裝置用以固定該待測(cè)鏡片。
權(quán)利要求4如權(quán)利要求2所述的測(cè)量鏡片折射率變化量的裝置，其特征在于該攝像機(jī)是CCD攝像機(jī)或CMOS攝像機(jī)。
權(quán)利要求5一種利用權(quán)利要求1所述的測(cè)量鏡片折射率變化量的裝置測(cè)量鏡片折射率變化量的方法，包括以下步驟
將待測(cè)鏡片固定于該容器中，該待測(cè)鏡片的理論折射率為na；
打開(kāi)該激光光源，該激光波長(zhǎng)為λ；
在該第二半透半反鏡處拍攝干涉圖樣，該干涉圖樣包括無(wú)內(nèi)應(yīng)力干涉條紋區(qū)域及有內(nèi)應(yīng)力干涉條紋區(qū)域；
在該干涉圖樣上取一條該待測(cè)鏡片的等厚線，該等厚線對(duì)應(yīng)的該待測(cè)鏡片厚度為da，該等厚線穿越該無(wú)內(nèi)應(yīng)力干涉條紋區(qū)域及該有內(nèi)應(yīng)力干涉條紋區(qū)域，在該等厚線上分別取第一測(cè)試點(diǎn)及第二測(cè)試點(diǎn)，該第一測(cè)試點(diǎn)位于該無(wú)應(yīng)力干涉條紋區(qū)域與該有應(yīng)力干涉條紋區(qū)域的邊界處，該第二測(cè)試點(diǎn)位于該有內(nèi)應(yīng)力干涉條紋區(qū)域，該第一測(cè)試點(diǎn)對(duì)應(yīng)的鏡片折射率為na，該第二測(cè)試點(diǎn)對(duì)應(yīng)的鏡片折射率為nb；
數(shù)出該第一測(cè)試點(diǎn)與該第二測(cè)試點(diǎn)之間的亮紋或暗紋數(shù)m；
計(jì)算na×da-nb×da＝mλ，得到nb；
計(jì)算na-nb得到一組該待測(cè)鏡片折射率變化量。
權(quán)利要求6如權(quán)利要求5所述的測(cè)量鏡片折射率變化的方法，其特征在于進(jìn)一步包括利用該第二測(cè)試點(diǎn)的所對(duì)應(yīng)的鏡片折射率計(jì)算與該第二測(cè)試點(diǎn)處于同一亮紋或同一暗紋各測(cè)試點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的鏡片折射率的步驟，該步驟包括
在該有內(nèi)應(yīng)力干涉條紋區(qū)域內(nèi)取第三測(cè)試點(diǎn)，且該第三測(cè)試點(diǎn)與該第二測(cè)試點(diǎn)處于同一亮紋或同一暗紋，該第三測(cè)試點(diǎn)對(duì)應(yīng)該待測(cè)鏡片的厚度為dc，該第三測(cè)試點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的鏡片折射率為nc；
計(jì)算nc×dc-nb×da＝0，得到nc；
計(jì)算na-nc得到一組該待測(cè)鏡片折射率變化量。
權(quán)利要求7如權(quán)利要求5或6所述的測(cè)量鏡片折射率變化量的方法，其特征在于利用千分尺測(cè)量或利用該待測(cè)鏡片的球面或非球面曲線公式計(jì)算得到各測(cè)試點(diǎn)對(duì)應(yīng)于待測(cè)鏡片的厚度。
權(quán)利要求8如權(quán)利要求5所述的測(cè)量鏡片折射率變化量的方法，其特征在于該容器具有固持裝置，該固持裝置用以固定該待測(cè)鏡片。
全文摘要
一種測(cè)量鏡片折射率變化量的裝置及其測(cè)量方法，其裝置包括激光光源、第一半透半反鏡、第一全反鏡、第二半透半反鏡、第二全反鏡、一用于容納液體和待測(cè)鏡片的容器、第一偏振片和第二偏振片。該容器至少有兩個(gè)相對(duì)的透光平面表面，該液體充滿(mǎn)該容器，且該液體的折射率與該待測(cè)鏡片的理論折射率相同。測(cè)量時(shí)，激光光源發(fā)出的激光被第一半透半反鏡分成第一光束和第二光束。第一偏振片、容器依次位于第一光束所經(jīng)過(guò)的光路中，且第一光束穿過(guò)該兩個(gè)透光平面表面，第二偏振片位于第二光束所經(jīng)過(guò)的光路中，第一偏振片與該第二偏振片的方向不相互垂直。最后在第二半透半反鏡處接收干涉圖樣，進(jìn)行數(shù)據(jù)分析。本發(fā)明可用于精密測(cè)量鏡片折射率變化量。
文檔編號(hào)G01M11/02GK101464209SQ20071020325
公開(kāi)日2009年6月24日 申請(qǐng)日期2007年12月19日 優(yōu)先權(quán)日2007年12月19日
發(fā)明者袁崐益 申請(qǐng)人:鴻富錦精密工業(yè)(深圳)有限公司, 鴻海精密工業(yè)股份有限公司