背景

透鏡是光學(xué)系統(tǒng)中最重要的組成元件，現(xiàn)代的光學(xué)儀器對(duì)透鏡的成像質(zhì)量和光程控制有很高的要求，這也就對(duì)透鏡的制造有著很高要求，加工出的透鏡尺寸，其公差必須控制在允許范圍內(nèi)，因此需要在生產(chǎn)線上形成對(duì)透鏡厚度實(shí)時(shí)、自動(dòng)、精準(zhǔn)的檢測(cè)，這對(duì)提高產(chǎn)線生產(chǎn)效率，控制產(chǎn)品質(zhì)量有重要意義，使用光纖微裂紋檢測(cè)儀（OLI）可以快速精準(zhǔn)測(cè)試出透鏡的厚度，非接觸式的測(cè)量方式也不會(huì)對(duì)透鏡表面造成劃傷。

光纖微裂紋檢測(cè)儀測(cè)量透鏡厚度

使用光纖微裂紋檢測(cè)儀測(cè)量凸透鏡中心厚度，如圖1所示，準(zhǔn)備一根匹配好測(cè)試長(zhǎng)度的光纖跳線，一端接入設(shè)備DUT口，另外一端垂直對(duì)準(zhǔn)透鏡，讓接頭和透鏡之間預(yù)留一定距離，同時(shí)使用OLI進(jìn)行測(cè)量。

圖1 測(cè)量系統(tǒng)示意圖

測(cè)量結(jié)果如圖2所示，圖中共有3個(gè)峰值，第1個(gè)峰值為FC/APC接頭端面的反射，第2個(gè)峰值為空氣到透鏡第一個(gè)面的反射，第3個(gè)峰值為透鏡第二個(gè)面到空氣的反射。

圖2 凸透鏡厚度測(cè)試結(jié)果圖

峰值1和2之間的距離為3.876mm，峰值2和3之間的距離為20.52mm，圖2中測(cè)得各峰值間距是在設(shè)備默認(rèn)折射率n1=1.467下測(cè)得，而空氣的折射率n2=1玻璃透鏡的折射率n3=1.6，所以空氣段的實(shí)際長(zhǎng)度為：L 空=3.876*n1/n2=5.686mm，透鏡的實(shí)際厚度為 L鏡=20.52*n1/n3=18.814mm。使用游標(biāo)卡尺測(cè)量凸透鏡的厚度為19.02mm，和測(cè)試結(jié)果偏差0.2mm，可能是玻璃透鏡的實(shí)際折射率與計(jì)算所用到的折射率1.6有偏差導(dǎo)致的。

總結(jié)

使用低成本光學(xué)鏈路診斷儀（OLI）非接觸測(cè)試各種透鏡的折射率和厚度，其測(cè)量精度在亞微米級(jí)別，相對(duì)于接觸式測(cè)量透鏡厚度，精度很大提升，同時(shí)也避免測(cè)量時(shí)透鏡表面被劃傷。將OLI非接觸式測(cè)量透鏡厚度的方法應(yīng)用到生產(chǎn)車間內(nèi)，可形成自動(dòng)化檢測(cè)產(chǎn)線，無(wú)需人為干預(yù)即可準(zhǔn)確甄別出質(zhì)量不合格產(chǎn)品，極大提升生產(chǎn)效率。