一种用于测量镀膜透镜中心厚度的共焦光学系统技术方案

本发明专利技术公开了一种用于测量镀膜透镜中心厚度的共焦光学系统，所述光学系统沿入射光路自前向后依次间隔设置光阑D、凹凸透镜A1、凹凸透镜A2、双凸透镜A3、凹凸透镜A4；其中光阑D设置在凹凸透镜A1的前表面上；所述凹凸透镜A1的入射面为凹面，出射面为凸面；所述凹凸透镜A2的入射面为凹面，出射面为凸面；所述凹凸透镜A3的入射面为凸面，出射面为凹面；所述光阑D设置在凹凸透镜A1的前表面上；所述共焦光学系统的物面空间NA等于0.17；所述共焦光学系统的波长为400nm、600nm、800nm、1000nm；本发明专利技术共焦光学系统结构简单，并使得镀膜透镜中心厚度的测量范围达到11.5mm以上，大幅提高精度。

【技术实现步骤摘要】
一种用于测量镀膜透镜中心厚度的共焦光学系统
本专利技术涉及光电检测领域，尤其涉及一种用于测量镀膜透镜中心厚度的共焦光学系统。
技术介绍
在光电检测领域，目前对透镜中心厚度的测量方法大致可分为两种：接触式测量和非接触式测量。接触式测量方法一般使用百分尺或千分尺等工具直接测量；非接触式测量方法有很多种，其中基于共焦光学系统的非接触式测量方法以它的快速精确等优点，在大批量的透镜生产制造过程中广泛使用。共焦光学系统多种多样，但是很多情况下只针对非镀膜透镜的检测，对镀膜透镜的测量精度不尽如人意。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供了一种用于测量镀膜透镜中心厚度的共焦光学系统，相比现有的共焦系统，结构优化，成本低，工作波长范围广，测量范围大，测量精度高。本专利技术的方案是：一种用于测量镀膜透镜中心厚度的共焦光学系统，所述光学系统包括沿入射光路自前向后依次间隔设置光阑D、凹凸透镜A1、凹凸透镜A2、双凸透镜A3、凹凸透镜A4；其中光阑D设置在凹凸透镜A1的前表面上；所述光学系统满足以下条件：所述凹凸透镜A1满足：Vd＞50；所述凹凸透镜A2满足：Nd＞1.75，Vd＜50；所述双凸透镜A3满足：Nd＞1.75，Vd＜50；所述凹凸透镜A4满足：Nd＞1.75，Vd＜50；所述光阑D的半径等于5.17mm；其中，Nd表示透镜材料的d光折射率，Vd表示透镜材料的d光阿贝常数。上述装置中，所述共焦光学系统的物面空间NA等于0.17。上述装置中，所述共焦光学系统的设计波长为400nm、600nm、800nm、1000nm。上述装置中，所述凹凸透镜A1的材质为低色散的冕牌玻璃。上述装置中，所述凹凸透镜A2的材质为高折射率的火石玻璃。上述装置中，所述双凸透镜A3的材质为高折射率的火石玻璃。上述装置中，所述凹凸透镜A4的材质为高折射率的火石玻璃。其中，NA表示光学系统的数值孔径。本专利技术的有益效果：本专利技术提供了一种用于测量镀膜透镜中心厚度的共焦光学系统，通过四片透镜以及光阑的组合，在不使用更大的镜头尺寸、不需要更多镜片和更为复杂的结构,即在控制成本的前提下，实现了对镀膜透镜中心厚度测量范围广、能够达到11.5mm以上，测量精度高等优点。附图说明图1是本专利技术实施例的共焦光学系统的结构示意图。图2是本专利技术实施例的共焦光学系统的轴向色差示意图。图3是本专利技术实施例的共焦光学系统的各个组态MFT示意图。图4是本专利技术实施例的共焦光学系统的各个面球差数据图。图5是本专利技术实施例的共焦光学系统的光路图。具体实施方式下面结合附图和具体实施例对本专利技术作进一步说明。如图1所示，本实施例的一种用于测量镀膜透镜中心厚度的共焦光学系统的结构示意图，所述光学系统包括沿入射光路自前向后依次间隔设置的光阑D、凹凸透镜A1、凹凸透镜A2、双凸透镜A3、凹凸透镜A4；其中光阑D设置在凹凸透镜A1的前表面上。进一步的，上述的凹凸透镜A1满足：Vd＞50；上述的凹凸透镜A2满足：Nd＞1.75，Vd＜50；上述的双凸透镜A3满足：Nd＞1.75，Vd＜50；上述的凹凸透镜A4满足：Nd＞1.75，Vd＜50；并且光阑D的半径为5.17mm；其中，Nd表示透镜材料的d光折射率，Vd表示透镜材料的d光阿贝常数。进一步的，上述凹凸透镜A1的材质为低色散冕牌玻璃，用来控制球差；上述凹凸透镜A2的材质为高折射率火石玻璃，上述双凸透镜A3的材质为高折射率火石玻璃，上述凹凸透镜A4的材质为高折射率火石玻璃，上述透镜组合能够在工作波段产生较大的轴向色差，实现测量范围广的优点；通过低色散的凹凸透镜A1和高折射率的凹凸透镜A2、凸透镜A3、凹凸透镜A4等透镜组相互配合，优化系统的单色像差。图2是本专利技术实施例的共焦光学系统的轴向色差示意图；如图2所示，从左到右四条竖线分别代表了波长400nm、600nm、800nm和1000nm的光线，它们与横轴的交点代表了光线在光轴上聚焦的位置，可以看出波长为400nm和1000nm光线之间的轴向色差大致为11.5mm，使得镀膜透镜中心厚度的测量范围达到11.5mm以上，满足测量范围广所需要的轴向色差大这一特点。图3是本专利技术实施例的共焦光学系统的各个组态MTF示意图，(a)-(d)分别表示的是不同组态下的MTF示意图，每种组态下又分别显示了中心视场、0.05视场以及0.1视场的MTF曲线；由图可知该共焦光学系统的单色像差得到了良好的校正，提高了测量精度。图4是本专利技术实施例的共焦光学系统的各个面球差数据图，可以看出入射光在经过透镜组各个面之后形成的球差非常小，最后的总球差值只有0.004968，说明整个系统优化的结果能够满足要求，可以进一步提高测量精度。图5是专利技术实施例的共焦光学系统的光路图；如图5所示，不同波长的光线经过光学系统后汇聚在同一光轴的不同位置处，形成强烈的轴向色差，使镀膜透镜中心厚度的测量范围变广。本实施例提供的光学系统的数据如下：表面Surf半径Radius厚度Thickness折射率Nd物面OBJ无穷Infinity29.942-光阑STO-35.7255.0511.69352-24.0890.585-3-114.3834.5561.75724-46.0831.000-5192.0864.6181.75726-140.0537.201-749.6374.6711.75728142.8170-像面IMAInfinity--上列较佳实施例,对本专利技术的目的、技术方案和优点进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本专利技术的较佳实施例而已，并不用以限制本专利技术，凡在本专利技术的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本专利技术的保护范围之内。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于测量镀膜透镜中心厚度的共焦光学系统，其特征在于，包括：沿入射光路自前向后依次间隔设置光阑D、凹凸透镜A1、凹凸透镜A2、双凸透镜A3、凹凸透镜A4；所述光学系统满足以下条件：所述凹凸透镜A1满足：Vd＞50；所述凹凸透镜A2满足：Nd＞1.75，Vd＜50；所述双凸透镜A3满足：Nd＞1.75，Vd＜50；所述凹凸透镜A4满足：Nd＞1.75，Vd＜50；所述光阑D的半径等于5.17mm；其中，Nd表示透镜材料的d光折射率，Vd表示透镜材料的d光阿贝常数。

【技术特征摘要】
1.一种用于测量镀膜透镜中心厚度的共焦光学系统，其特征在于，包括：沿入射光路自前向后依次间隔设置光阑D、凹凸透镜A1、凹凸透镜A2、双凸透镜A3、凹凸透镜A4；所述光学系统满足以下条件：所述凹凸透镜A1满足：Vd＞50；所述凹凸透镜A2满足：Nd＞1.75，Vd＜50；所述双凸透镜A3满足：Nd＞1.75，Vd＜50；所述凹凸透镜A4满足：Nd＞1.75，Vd＜50；所述光阑D的半径等于5.17mm；其中，Nd表示透镜材料的d光折射率，Vd表示透镜材料的d光阿贝常数。2.根据权利要求1所述的一种用于测量镀膜透镜中心厚度的共焦光学系统，其特征在于，所述光阑D设置在凹凸透镜A1的前表面上。3.根据权利要求1所述的一种用于测量镀膜透镜中心厚度的共焦光学系统，其特征在于，所述凹凸透镜A1的入射面为凹面，出射面为凸面；所述凹凸透镜A2的入射面为凹面，出射面为凸面；所述凹凸透镜A3的入射面为...

【专利技术属性】
技术研发人员：姚红兵，李航宇，范宁，赵健，
申请(专利权)人：江苏大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32