光电信息技术实验一一研究创新实验 3.溶剂搅拌式洗净：利用搅拌器，将溶剂搅拌，应用流体力学，产生流动力量，增强洗 净效果。 4.淋浴洗净：利用加压帮浦，将溶剂加压喷洒于镜片表面，使溶剂的高压与溶解力，达 到镜片洗净作业，淋浴洗净效果比浸渍洗净高，适用于要求高洗净效果之作业。 5.蒸汽洗净：利用溶剂蒸汽在镜片表面凝结收缩，除去表面附着物，达到洗净目的。或 是利用加热装置使溶剂加温至沸点后蒸发成气体，当与冷镜片表面接触后凝结收缩成 液状落下，附着于镜片表面污物，也被蒸气溶解，随溶剂液体落下，达到镜片洗净作 业。 6超音波洗净：镜片浸渍于溶剂洗净同时，槽底的震荡子发出超音波，加强溶剂对镜片的 洗净效果。 1-6.2镜片黏合 图2-13采用粘合镜片的光学系统。 为了消除像差以及得到较好的光学特性，会将两片不同材质的镜片胶合起来，称为黏合 如图2-13 0开 图2-14镜片粘合制程。 如图2-14将凹、凸透镜各一面曲率径相同的面，用UV胶涂抹在表面上，再将两 面镜片胶合，并用UV灯照射，当UV胶尚未凝固时，用光轴显微镜观测两镜片的光轴 是否重合，如在规格内即为良品，否则需用三氯乙烯拆卸镜片，重新黏合。 若将焦距是1与2的两薄透镜胶合在一起，胶合系统的曲率是两薄透镜各自的曲 光率之和，假设系统放置于某介质环境中，且对一无限远的物点成像，由焦点的定义 知像距即为胶合透镜的焦距长 因为S”=式，对第一透镜而言，无限远的物成像在F1"上，故对第二透镜而言，S2 =-f1 S2"=f,满足1+1 故可知P=P1+P2。 1-6.3镜片涂墨f+F=f, 镜片由于倒角的关系，整个光学系统的外观会有整圈偏白的环，所以数字像机镜头以 及液晶影机镜头的部分透镜，需用涂墨来消除，如图2-15 杭州电子科技大学是学物理实验教学示中心光电息技木实验
光电信息技术实验――研究创新实验 杭州电子科技大学理学院 物理实验教学示范中心 光电信息技术实验室 10 3. 剂搅拌，应用流体力学，产生流动力量，增强洗 净效 洗净：利用加压帮浦，将溶剂加压喷洒于镜片表面，使溶剂的高压与溶解力，达 5. 。或 6. 镜片浸渍于溶剂洗净同时，槽底的震荡子发出超音波，加强溶剂对镜片的 1-6.2 镜片黏合 溶剂搅拌式洗净：利用搅拌器，将溶 果。 4. 淋浴 到镜片洗净作业，淋浴洗净效果比浸渍洗净高，适用于要求高洗净效果之作业。 蒸汽洗净：利用溶剂蒸汽在镜片表面凝结收缩，除去表面附着物，达到洗净目的 是利用加热装置使溶剂加温至沸点后蒸发成气体，当与冷镜片表面接触后凝结收缩成 液状落下，附着于镜片表面污物，也被蒸气溶解，随溶剂液体落下，达到镜片洗净作 业。 超音波洗净： 洗净效果。 图 2-13 采用粘合镜片的光学系统。 为了消除像差以及得到较好的光学特性，会将两片不同材质的镜片胶合起来，称为黏合， 如图 2-13。 图 2-14 镜片粘合制程。 如图 2-14 将凹、凸透镜各一面曲率径相同的面，用 UV 胶涂抹在表面上，再将两 面镜 镜各自的曲 无限远的物成像在 F1"上，故对第二透镜而言， S2 ＝-f1 满足 即 故可知 P=P1+P2。 1-6.3 所以数字像机镜头以 及液 片胶合，并用 UV 灯照射，当 UV 胶尚未凝固时，用光轴显微镜观测两镜片的光轴 是否重合，如在规格内即为良品，否则需用三氯乙烯拆卸镜片，重新黏合。 若将焦距是 f1 与 f2 的两薄透镜胶合在一起，胶合系统的曲率是两薄透 光率之和，假设系统放置于 n 某介质环境中，且对一无限远的物点成像，由焦点的定义 知像距即为胶合透镜的焦距长。 因为 S"＝f，对第一透镜而言， 且 S2"＝f， 镜片涂墨 镜片由于倒角的关系，整个光学系统的外观会有整圈偏白的环， 晶影机镜头的部分透镜，需用涂墨来消除，如图 2-15
光电信息技术实验一一研究创新实验 图2-15虚线为涂墨范围。 1-7镜头装配 光学镜片经过许多制程之后，各种不同材质、形状、曲率、厚度的镜片即已完成，接 下来最重要的就是组成光学系统的镜头，依据不同的应用，有各种不同的组合，单片镜 片即可作成放大镜：扫描仪镜头依据分辨率dpi数而有3~6片的组合：中低阶数字像机 镜头则依据像数而有46片的组合 至于液晶投影机与背投电视镜头通常需要10几片 的组合 不论是何种组合，镜头的组装需要作业人员熟练的装配技术以及工程人员在工 具及仪器上的协助，才能顺利完成。 图2-16镜片装配图 图2-16是三片装的镜头，有凸透镜与四透镜的组合，光字段于第2、3镜片之间 同时这位置放有一片镜间，控制2、3镜片之间的【spac©，而最外面的镜片，则需要选 择周定镜片的方式，一般金属镜筒与镜片的固定方式有锁Retainer以及点胶固定，而塑 料镜筒则用热熔方式固定镜片，除了镜片与零件的制造公差外，如何使每一片镜片的光 轴能够重合，是组装镜头最重要的技术，如稍有偏差，即会响解像力。 倾斜(il)与偏心 decenter 是光轴不能够重合的不良因素这些都需要靠公差控制、 辅助工具、装配手法才能够避免与减少。 组装好的镜头需要测试解像力及解像质量，详见「第三章3-6MTF检测」，解像力及 解像质量好的镜头，尚需要通过外观检震动以及环测实验，所有的制程才能够算是完成。 2.光学检测仪器 镜片的制程需要辅以光学检测仪器才能完备，以下就一些光学检测仪器的功能以及检 测方式加以说明 杭州电子科技大学理学院物理实验教学示范中心光电息技术实验室
光电信息技术实验――研究创新实验 杭州电子科技大学理学院 物理实验教学示范中心 光电信息技术实验室 11 图 2-15 虚线为涂墨范围。 1-7 镜头装配 光学镜片经过许多制程之后，各种不同材质、形状、曲率、厚度的镜片即已完成，接 下来最重要的就是组成光学系统的镜头，依据不同的应用，有各种不同的组合，单片镜 片即可作成放大镜；扫描仪镜头依据分辨率 dpi 数而有 3~6 片的组合；中低阶数字像机 镜头则依据像数而有 4~6 片的组合；至于液晶投影机与背投电视镜头通常需要 10 几片 的组合，不论是何种组合，镜头的组装需要作业人员熟练的装配技术以及工程人员在工 具及仪器上的协助，才能顺利完成。 图 2-16 镜片装配图 图 2-16 是三片装的镜头，有凸透镜与凹透镜的组合，光字段于第 2、3 镜片之间， 同时这位置放有一片镜间，控制 2、3 镜片之间的 r space，而最外面的镜片，则需要选 择固定镜片的方式，一般金属镜筒与镜片的固定方式有锁 Retainer 以及点胶固定，而塑 料镜筒则用热熔方式固定镜片，除了镜片与零件的制造公差外，如何使每一片镜片的光 轴能够重合，是组装镜头最重要的技术，如稍有偏差，即会响解像力。 倾斜（tilt）与偏心（decenter）是光轴不能够重合的不良因素这些都需要靠公差控制、 辅助工具、装配手法才能够避免与减少。 组装好的镜头需要测试解像力及解像质量，详见『第三章 3-6MTF 检测』，解像力及 解像质量好的镜头，尚需要通过外观检震动以及环测实验，所有的制程才能够算是完成。 2. 光学检测仪器 镜片的制程需要辅以光学检测仪器才能完备，以下就一些光学检测仪器的功能以及检 测方式加以说明
光电信息技术实验一一研究创新实验 2-l干涉仪(Interferometer) 干涉仪是用干涉条纹以极精确地测量长度或长度改变之仪器，可用来量测镜片之光圈 数、不规则度、 曲率半径 2-1.1两条光束的干 假设有两条光束的电场强度分别定义如下： E=E1rcos(kwt十e (3-1.1) 式中表示偏振相，kx表相位相、w,表頻率相位變化· E=Ecos(ksx-wat+2) (3-1.2) 此两光束的合成电场强度及其光强度分别为： E=(E +E2),I=EXE=E+E2 +2E1X E2=I+I2+2 I cos d 標準参考镜頭 待測透镜。 镜片 夹持具 图31干涉仪系统。 2-12干涉仪量测 干涉仪操作流程，如图31，安装参考标准镜头，选择球面镜标准镜头，置于标准镜 头夹持具上。系统标准镜头光路调整(alignment)调整标准镜头之倾斜控制钮，使屏幕上 之两个光点重合成一个光点。其流程步骤分述如下： 待测镜片光路调整，寻找待测球面镜之表面顶点反射」 将待测球面镜沿着光学尺滑动，使标准镜头之光聚焦点位于待测表面上 3.调整待测球面镜之上下左右倾斜位置，使标准镜头之光聚焦点约略位于待测表面之 中心位置处。观察此待测面之面顶点反射干涉条纹，微调整其上下左右倾斜与前后 位置，干涉条纹数目会产生变化。 4.寻找待测面之干涉条纹，将待测球面镜沿者光学尺滑动，直至看见待测球面镜之表 面反射干涉条纹 5.将干涉条纹调至最少，调整待测球面镜之前后、上下、左右、倾斜位置，使干涉条 纹最少。 6.擷取影像。 6.分析影像，如图3-2a不规则度为1条，b不规则度为0.5条。 州电子大学理学物理实验教学示中心光电临技术实家
光电信息技术实验――研究创新实验 杭州电子科技大学理学院 物理实验教学示范中心 光电信息技术实验室 12 2-1 干涉仪（Interferometer） 干涉仪是用干涉条纹以极精确地测量长度或长度改变之仪器，可用来量测镜片之光圈 数、不规则度、曲率半径。 2-1.1 两条光束的干涉 假设有两条光束的电场强度分别定义如下： 此两光束的合成电场强度及其光强度分别为： 图 3-1 干涉仪系统。 2-1.2 干涉仪量测 干涉仪操作流程，如图 3-1，安装参考标准镜头，选择球面镜标准镜头，置于标准镜 头夹持具上。系统标准镜头光路调整（alignment） 调整标准镜头之倾斜控制钮，使屏幕上 之两个光点重合成一个光点。 其流程步骤分述如下： 1. 待测镜片光路调整，寻找待测球面镜之表面顶点反射。 2. 将待测球面镜沿着光学尺滑动，使标准镜头之光聚焦点位于待测表面上。 3. 调整待测球面镜之上下左右倾斜位置，使标准镜头之光聚焦点约略位于待测表面之 中心位置处。观察此待测面之面顶点反射干涉条纹，微调整其上下左右倾斜与前后 位置，干涉条纹数目会产生变化。 4. 寻找待测面之干涉条纹，将待测球面镜沿着光学尺滑动，直至看见待测球面镜之表 面反射干涉条纹。 5. 将干涉条纹调至最少, 调整待测球面镜之前后、上下、左右、倾斜位置，使干涉条 纹最少。 6. 撷取影像。 6. 分析影像，如图 3-2a 不规则度为 1 条，b 不规则度为 0.5 条
光电信息技术实验一一研究创新实验 图3-2不规则度 2-1.3曲率半径量测 干涉仪也可以量测球面镜之曲率半径值： ā.调整待测球面镜之表面反射干涉条纹，使干涉条纹最少，并将此时之光学尺位置归零。 b.将待测球面镜沿着光学尺滑动，使标准镜头之光聚焦点位于待测表面上，此时不再调整 镜片之上下左右倾斜位置，仅调整待测球面镜沿光学尺方向之移动位置，使干涉条纹最 少，并记录此时之光学尺位置，此值即为球面镜之曲率半径值。 2-2光轴量测仪 由于在定心制程必需控制镜片光轴中心线与机械中心线合而为一，因此光轴量测仪主要 功能是量测镜片的光轴，量测方式有反射式与穿透式两种，这里采用的AZP2是属于反射 式量识。 图3反时式光量适镜（适镜 杭州电子科技大学理学院物理实验教学示范中心光电信息技术实验室
光电信息技术实验――研究创新实验 杭州电子科技大学理学院 物理实验教学示范中心 光电信息技术实验室 13 图 3-2 不规则度 2-1.3 曲率半径量测 干涉仪也可以量测球面镜之曲率半径值： a. 调整待测球面镜之表面反射干涉条纹，使干涉条纹最少，并将此时之光学尺位置归零。 b. 将待测球面镜沿着光学尺滑动，使标准镜头之光聚焦点位于待测表面上，此时不再调整 镜片之上下左右倾斜位置，仅调整待测球面镜沿光学尺方向之移动位置，使干涉条纹最 少，并记录此时之光学尺位置，此值即为球面镜之曲率半径值。 2-2 光轴量测仪 由于在定心制程必需控制镜片光轴中心线与机械中心线合而为一，因此光轴量测仪主要 功能是量测镜片的光轴，量测方式有反射式与穿透式两种，这里采用的 AZP2 是属于反射 式量测。 图 3-3 反射式光轴量测（a）凹透镜（b）凸透镜
光电信息技术实验一一研究创新实验 图3-3是反射式光轴量测的简图，其组成组件说明如下：1标准镜(Front lens)。2. 标准镜的焦距(Focus fof the front lens)） 。3.量测镜片(Lens under test) f坐Holder Supporting ring） 测镜片的曲率半径(Rad 转。7.标准镜头移动行程。8.光源、感光sensor以及屏幕。 2-3.1量测方式 1.将欲量测镜片的面朝上，放置在承坐Holder上。 2.选用合适的标准镜头。a凸镜片，例镜片R值=7，可选f=+30的镜头，两者数值 负接近精度愈高，因为过大，容易找光轴点，但是误差较大。b凹镜片，可选 R 值较小的镜头 如果 是R值较大之镜片，可选R值为负值的镜头。 3.拿小白纸张放在镜片中央，调整焦距，让纸张上的十字线清楚。 4.拿开纸张调整焦距，让屏幕上的十字刻划清楚。 5.焦距高度归零。 6.找出成像位置，调整焦距高度约和镜片R值一样，至屏幕上的十字。a凸镜片，镜头 往下，b.凹镜片，镜头往上 7. 让Motor带动镜片旋转，观察monitor十字线左右移动的量（格数），并且计算 格数。 2-3.2光轴偏心计算 X=A×f1x343.8 (3-2.1) r×f2×4 式中X表示表面倾斜角度（分），At表格数，「表测试镜的曲率半径，1表标准镜的焦 距，f2表准直仪的焦距(for AZP2=300mm)。例如量测凸透镜R=14mm,选用+30mm之 标准镜，屏幕上旋转格数2格，则 Xfx4502865xfx=02865x302=1.2（分) r×f2×4 33光谱仪 光谱仪的作用是用来量测光学组件之光谱穿透率、光谱反射率的光谱量测仪器。 M3 参考光 入射光源 量測光 M2 -待测镜片 精分球 图3-4光谱仪的光路架构 2-3.1光谱仪基准线量测 所有量测进行前必须先作基准线校正，以确保在未放入任何待测片时，光谱之穿透率 为100%，称为基准线量测，允许误差值为±0.5%以内。 2-3.2UV-R filter检测 UV-IR filter之功能是在于防止红外光与紫外光进入系统中，让可见光穿透，数字像机 机州电子科大学理学院物理实验教学示范中心光电息技木实验
光电信息技术实验――研究创新实验 杭州电子科技大学理学院 物理实验教学示范中心 光电信息技术实验室 14 图 3-3 是反射式光轴量测的简图，其组成组件说明如下：1.标准镜（Front lens）。2. 标准镜的焦距（Focus f of the front lens）。3.量测镜片（Lens under test）。4.镜片承坐 Holder （Supporting ring）。5.待测镜片的曲率半径（Radius of lens under test）。6.马达带动镜片旋 转。7.标准镜头移动行程。8.光源、感光 sensor 以及屏幕。 2-3.1 量测方式 1. 将欲量测镜片的面朝上,放置在承坐 Holder 上。 2. 选用合适的标准镜头。a.凸镜片，例镜片 R 值=7,可选 f＝+30 的镜头, 两者数值 愈接近,精度愈高，因为 f 过大，容易找光轴点，但是误差较大。b.凹镜片，可选 R 值较小的镜头，如果是 R 值较大之镜片，可选 R 值为负值的镜头。 3. 拿小白纸张,放在镜片中央,调整焦距,让纸张上的十字线清楚。 4. 拿开纸张,调整焦距,让屏幕上的十字刻划清楚。 5. 焦距高度归零。 6. 找出成像位置,调整焦距高度约和镜片 R 值一样,至屏幕上的十字。a.凸镜片,镜头 往下，b.凹镜片,镜头往上。 7. 让 Motor 带动镜片旋转, 观察 monitor 十字线左右移动的量（格数），并且计算 格数。 2-3.2 光轴偏心计算 式中 X 表示表面倾斜角度（分），At 表格数，r 表测试镜的曲率半径，f1 表标准镜的焦 距，f2 表准直仪的焦距（for AZP2＝300mm）。 例如量测凸透镜 R=14mm，选用＋30mm 之 标准镜，屏幕上旋转格数 2 格，则 3-3 光谱仪 光谱仪的作用是用来量测光学组件之光谱穿透率、光谱反射率的光谱量测仪器。 图 3-4 光谱仪的光路架构 2-3.1 光谱仪基准线量测 所有量测进行前必须先作基准线校正，以确保在未放入任何待测片时，光谱之穿透率 为 100%，称为基准线量测，允许误差值为±0.5%以内。 2-3.2 UV-IR filter 检测 UV-IR filter 之功能是在于防止红外光与紫外光进入系统中，让可见光穿透，数字像机