基于消色差光学系统的多限位标准球面镜头技术方案

本发明专利技术提供一种基于消色差光学系统的多限位标准球面镜头，属于激光干涉仪用标准镜头领域，可以在多种波长下工作，其特征在于，包括：镜头主体，具有第一镜筒以及设置在第一镜筒内的消色差透镜组；以及移动透镜单元，其中，消色差透镜组与参考透镜互相平行且光轴重合，第一镜筒上设置有第一限位件，第二镜筒上设置有活动件，第一镜筒靠近参考透镜的端面设置有第二限位件，当活动件移动至第一位置时，活动件与第一限位件相抵接，移动透镜单元获得第一使用波长以及第二使用波长，当活动件移动至第二位置时，活动件与第二限位件相抵接，移动透镜单元获得第三使用波长以及第四使用波长。

【技术实现步骤摘要】
基于消色差光学系统的多限位标准球面镜头
本专利技术属于激光干涉仪用标准镜头领域，具体涉及一种基于消色差光学系统的多限位标准球面镜头。
技术介绍
不同的光学系统需要根据要求在特定波段设计，干涉仪可以对光学系统的波像差，系统整体成像质量进行检测，这个过程是系统最终调整和质量检验的关键。激光干涉仪的工作波长主要为单一波长，而光学系统的应用非常广泛且多变，如光刻系统、DVD和红外成像系统等都需要特定波长进行检测，以显示其所需要的波长变化的要求，因此干涉仪公司根据不同的波长制造特定的干涉仪。现有的产品包括405nm、543.5nm、632.8nm、1053nm和1064nm等干涉仪。目前，标准球面镜头根据波长设计，标准镜头的性能指标很高，且需要保证参考面的球心与标准镜头的焦点重合，当改变使用波长时，由于镜头的焦点发生变化，导致标准镜头无法使用，因此标准球面镜头只能在其设计波长下使用，即标准球面镜头为单波长镜头。每种特殊波长激光干涉仪都需要额外配置相应的标准球面镜头，而标准球面镜头中的用于作为参考表面的透镜，由于需要使用高档材料且面形加工精度高，所以造价昂贵。为了解决上述问题，中国台湾学者基于消色差原理设计了可在两个波长下使用的标准球面镜头，其基本原理是利用消色差系统的色焦移曲线具有一个拐点特点，在某一位置可以使两个波长同时聚焦，因此该标准球面镜头可同时在常规激光干涉仪和近紫外干涉仪上使用。然而，上述方法设计的标准球面镜头仍然只能工作在这两个特定波长下，无法在更多波长下的使用。
技术实现思路
为解决上述问题，提供一种基于消色差光学系统的多限位标准球面镜头，本专利技术采用了如下技术方案：本专利技术提供了一种基于消色差光学系统的多限位标准球面镜头，可以在多种波长下工作，其特征在于，包括：镜头主体，具有第一镜筒以及设置在第一镜筒内的消色差透镜组；以及移动透镜单元，具有套设在第一镜筒上的第二镜筒以及设置在第二镜筒内的参考透镜，用于获取第一使用波长、第二使用波长、第三使用波长以及第四使用波长，其中，消色差透镜组与参考透镜互相平行且光轴重合，第一镜筒的外壁设置有第一限位件，第二镜筒远离参考透镜的端面设置有活动件，第一镜筒靠近参考透镜的端面设置有第二限位件，第一限位件与活动件相抵接限制移动透镜单元向靠近第一镜筒的方向移动，当活动件移动至第一位置时，活动件与第一限位件相抵接，移动透镜单元获得第一使用波长以及第二使用波长，活动件与第二限位件相抵接限制移动透镜单元向远离第一镜筒的方向移动，当活动件移动至第二位置时，活动件与第二限位件相抵接，移动透镜单元获得第三使用波长以及第四使用波长。本专利技术提供的多限位标准球面镜头，还具有这样的特征，其中，第一限位件靠近第二镜筒的一面为第一限位面，活动件具有面对第一限位面设置的第二限位面，以及面对参考透镜设置的第三限位面，第二限位件面对活动件的一面为第四限位面，第一限位面与第二限位面相抵接限制移动透镜单元向靠近第一镜筒的方向移动，当第一限位面与第二限位面相抵接时，消色差透镜组与参考透镜之间的距离为第一距离，移动透镜单元获得第一使用波长以及第二使用波长，第三限位面与第四限位面相抵接限制移动透镜单元向远离第一镜筒的方向移动，当第三限位面与第四限位面相抵接时，消色差透镜组与参考透镜之间的距离为第二距离，移动透镜单元获得第三使用波长以及第四使用波长。本专利技术提供的多限位标准球面镜头，还具有这样的特征，其中，多限位标准球面镜头的F数为4，口径为150mm，第一距离为19.82mm，第二距离为22.5mm，当消色差透镜组与参考透镜之间的距离为第一距离时，多限位标准球面镜头的第一使用波长为632.8nm，第二使用波长为850nm，当消色差透镜组与参考透镜之间的距离为第二距离时，多限位标准球面镜头的第三使用波长为532nm，第四使用波长为1064nm。本专利技术提供的多限位标准球面镜头，还具有这样的特征，其中，消色差透镜组具有四个透镜。本专利技术提供的多限位标准球面镜头，还具有这样的特征，其中，四个透镜分别为第一透镜、第二透镜、第三透镜以及第四透镜，第一透镜的第一面半径范围为3600mm～4000mm，第二面半径范围为-750mm～-650mm，厚度范围为25mm～30mm，第二透镜的第一面半径范围为1500mm～1700mm，第二面半径范围为250mm～300mm，厚度范围为19mm～23mm，第三透镜的第一面半径范围为390mm～440mm，第二面半径范围为-9000mm～-8000mm，厚度范围为25mm～30mm，第四透镜的第一面半径范围为210～260mm，第二面半径范围为450mm～500mm，厚度范围为25mm～30mm，参考透镜的第一面半径范围为280～330mm，第二面半径范围为520mm～570mm，厚度范围为24mm～27mm。本专利技术提供的多限位标准球面镜头，还具有这样的特征，其中，消色差透镜组的透镜均为标准球面透镜。本专利技术提供的多限位标准球面镜头，还具有这样的特征，其中，第二镜筒与活动件一体成型。专利技术作用与效果根据本专利技术的基于消色差光学系统的多限位标准球面镜头，可在多种波长下使用，包括镜头主体、移动透镜单元、第一限位件、活动件以及第二限位件，移动透镜单元可以沿镜头主体的轴向移动，且通过活动件以及两个限位件进行限位。本专利技术的基于消色差光学系统的多限位标准球面镜头使用消色差形式设计标准镜头，使镜头的同一个限位结构能同时在两种波长下使用，再通过调整消色差透镜组以及参考透镜之间的距离来可以进一步改变多限位标准球面镜头的工作波长，提高了标准球面镜头的使用效率，节约设计和制造不同波长标准镜头的成本。进一步地，本专利技术的多限位标准球面镜头可以实现在需要每个不同的工作波长下，有直接的机械结构进行限位功能，相比于只有调节功能但没有限位功能的镜头，提高了定位精度。进一步地，本专利技术的多限位标准球面镜头的设计波长为常用的干涉仪镜头工作波长，并且一个可将光对应一个近红外波长同时使用，在实际中红外波段由于不可见，无论在镜头装调过程中还是测量样品中都存在难度，本专利技术将镜头调整可见光波长便可以在对应的红外光下使用，极大方便了标准镜头的近红外波段的使用。附图说明图1是本专利技术实施例一的多限位标准球面镜头的结构示意图；图2是本专利技术实施例一的多限位标准球面镜头的剖视结构示意图；图3是本专利技术实施例一的工作波长为632.8nm/850nm的透镜结构示意图；图4是本专利技术实施例一的工作波长为632.8nm/850nm的透镜色焦移曲线图；图5是本专利技术实施例一的工作波长为532nm/1064nm的透镜结构示意图；图6是本专利技术实施例一的工作波长为532nm/1064nm的透镜色焦移曲线图；图7是本专利技术实施例一的镜头在532nm下的波前图；图8是本专利技术实施例一的镜头在632.8nm下的波前图；图9是本专利技术实施例一的镜头在850nm下的波前图；图10是本专利技术实施例一的镜头在1064nm下的波前图。...

【技术保护点】
1.一种基于消色差光学系统的多限位标准球面镜头，可以在多种波长下工作，其特征在于，包括：/n镜头主体，具有第一镜筒以及设置在第一镜筒内的消色差透镜组；以及/n移动透镜单元，具有套设在所述第一镜筒上的第二镜筒以及设置在所述第二镜筒内的参考透镜，用于获取第一使用波长、第二使用波长、第三使用波长以及第四使用波长，/n其中，所述消色差透镜组与所述参考透镜互相平行且光轴重合，/n所述第一镜筒的外壁设置有第一限位件，/n所述第二镜筒远离所述参考透镜的端面设置有活动件，/n所述第一镜筒靠近所述参考透镜的端面设置有第二限位件，/n所述第一限位件与所述活动件相抵接限制所述移动透镜单元向靠近所述第一镜筒的方向移动，当所述移动透镜单元移动至第一位置时，所述活动件与所述第一限位件相抵接，所述移动透镜单元获得所述第一使用波长以及所述第二使用波长，/n所述活动件与所述第二限位件相抵接限制所述移动透镜单元向远离所述第一镜筒的方向移动，当所述移动透镜单元移动至第二位置时，所述活动件与所述第二限位件相抵接，所述移动透镜单元获得所述第三使用波长以及所述第四使用波长。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于消色差光学系统的多限位标准球面镜头，可以在多种波长下工作，其特征在于，包括：
镜头主体，具有第一镜筒以及设置在第一镜筒内的消色差透镜组；以及
移动透镜单元，具有套设在所述第一镜筒上的第二镜筒以及设置在所述第二镜筒内的参考透镜，用于获取第一使用波长、第二使用波长、第三使用波长以及第四使用波长，
其中，所述消色差透镜组与所述参考透镜互相平行且光轴重合，
所述第一镜筒的外壁设置有第一限位件，
所述第二镜筒远离所述参考透镜的端面设置有活动件，
所述第一镜筒靠近所述参考透镜的端面设置有第二限位件，
所述第一限位件与所述活动件相抵接限制所述移动透镜单元向靠近所述第一镜筒的方向移动，当所述移动透镜单元移动至第一位置时，所述活动件与所述第一限位件相抵接，所述移动透镜单元获得所述第一使用波长以及所述第二使用波长，
所述活动件与所述第二限位件相抵接限制所述移动透镜单元向远离所述第一镜筒的方向移动，当所述移动透镜单元移动至第二位置时，所述活动件与所述第二限位件相抵接，所述移动透镜单元获得所述第三使用波长以及所述第四使用波长。


2.根据权利要求1所述的基于消色差光学系统的多限位标准球面镜头，其特征在于：
其中，所述第一限位件靠近所述第二镜筒的一面为第一限位面，
所述活动件具有面对所述第一限位面设置的第二限位面，以及面对所述参考透镜设置的第三限位面，
所述第二限位件面对所述活动件的一面为第四限位面，
所述第一限位面与所述第二限位面相抵接限制所述移动透镜单元向靠近所述第一镜筒的方向移动，当所述第一限位面与所述第二限位面相抵接时，所述单波长透镜组与所述参考透镜之间的距离为第一距离，所述移动透镜单元获得所述第一使用波长以及所述第二使用波长，
所述第三限位面与所述第四限位面相抵接限制所述移动透镜单元向远离所述第一镜筒的方向移动，当所述第三限位面与所述第四限位面相抵接时，所述单波长透镜组与所述参考透镜之间的距离为第二距离，所述移动透镜单元获得所述第三使用波长以及所述第四使用波长。


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【专利技术属性】
技术研发人员：韩森，张齐元，王浩宇，陈秋白，
申请(专利权)人：苏州慧利仪器有限责任公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32