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申请/专利权人：爱丁堡(南京)光电设备有限公司

摘要：本发明公开了一种光点差分式非接触式元件厚度测量的光头、厚度测量装置及测量方法。光头的光学系统包括光源、分光镜、第一聚光镜、柱面镜和相机；光源发出的光束经分光镜后，一部分光经过第一聚光镜聚成测量光点、落在被测元件表面；测量光点在被测元件表面反射，沿原光路返回，依次经过第一聚光镜、分光镜和柱面镜后，被聚焦形成相互垂直的X方向的焦线和Y方向的焦线，且在X方向的焦线和Y方向的焦线之间，形成呈中心对称的像点，相机设在像点处。本发明可实现各种类型待测元件厚度的非接触式测量，准确度高，结构简单；能方便准确找到被测透镜的中心，从而测出中心厚度；同时还能识别被测透镜是否倾斜；进一步，方便了安装、简化了测量、防止了污染。

主权项：1.一种光点差分式非接触式元件厚度测量的光头，其特征在于：其光学系统包括光源、分光镜、第一聚光镜、柱面镜、相机、第二聚光镜和毛玻璃；光源发出的光束经分光镜后，一部分光经过第一聚光镜聚成测量光点、落在被测元件表面；测量光点在被测元件表面反射，沿原光路返回，依次经过第一聚光镜、分光镜和柱面镜后，被聚焦形成相互垂直的X方向的焦线和Y方向的焦线，且在X方向的焦线和Y方向的焦线之间，形成呈中心对称的像点，相机设在像点处；分光镜为半反半透镜；光源发出的光束经过半反半透镜一部分被反射形成反射光、另一部分被投射形成投射光，半反半透镜的反射光经第一聚光镜聚成测量光点、落在被测元件表面；半反半透镜的透射光经第二聚光镜聚光形成指示光点、并落在毛玻璃上；沿点光源的传输方向，分光镜的两面依次为第一侧面S1和第二侧面S2，第一聚光镜的两面依次为第三侧面S3和第四侧面S4，第二聚光镜的两面依次为第五侧面S5和第六侧面S6，沿测量光点的反射方向，柱面镜的两面依次为第七侧面S7和第八侧面S8；点光源到第一侧面S1中心的距离为100mm，分光镜为半反半透镜，中心厚度为1mm，材质为高硼硅；第一侧面S1中心到第三侧面S3中心的距离为50mm；第三侧面S3的曲率半径为24.32mm，第四侧面S4的曲率半径为-24.23，第一聚光镜所用材质为石英玻璃；第二侧面S2中心到第五侧面S5中心的距离为50mm，第六侧面S6中心到毛玻璃中心的距离为50mm，第五侧面S5的曲率半径为34.11mm，第六侧面S6的曲率半径为-33.21mm，第二聚光镜所用材质为石英玻璃；第二侧面S2中心到第七侧面S7中心的距离为10mm，第七侧面S7为平面结构，第八侧面S8的曲率半径为-22.31mm，柱面镜所用材质为石英玻璃，中心厚度为4.5mm，分光镜到焦平面相机的距离为40mm；测量厚度时，通过像点的对称性来判断待测元件的摆放是否规范，当像点非中心对称地出现时，证明待测元件的中心点偏离了第一聚光镜聚成测量光点或待测元出现了轴向倾斜问题，调整待测元件位置，至得到中心对称的像点。

全文数据：光点差分式非接触式元件厚度测量的光头、厚度测量装置及测量方法技术领域本发明涉及一种基于机器视觉的光点差分式非接触式元件厚度测量的光头、包含它的厚度测量装置及测量方法，属于非接触式厚度测量领域。背景技术长期以来，光学零件尺寸的测量直接借用机械零件的测量工具进行接触式测量，而忽视了“光学”二字的特殊性。光学零件相较于机械零件，有其自身的特殊性：首先，光学零件所使用的是有别于机械零件的光学材料，表现为硬度比较软，有些光学材料的硬度特别软，任何直接的接触触碰都可能造成对加工面的损伤，成为表面缺陷，因此，加工完成后绝对不可以触碰；其次，除了硅、锗等元素类光学材料，绝大部分光学材料是极性较强的极性材料，比如氧化物，抛光后的表面为化学键的断键形成的悬挂键，化学性质非常活跃，任何触碰都可能带来沾污，而且很难清洗掉，污渍从光学角度看，实际上也是一种缺陷；再次，在实际操作中，接触式测量的精度，取决于测量时压力的大小，因为压力会导致材料的形变，导致测量误差。因此，接触式测量会导致光学零件表面受损、表面污染，且测量误差比较大，且接触式测量从原理上讲，实际上难以找到光学元件的中心，只能不断地无限逼近，在实际工作中仅仅取测量的最大值来近似表示。发明内容为了解决现有技术中接触式测量存在的上述缺陷，本发明提供一种基于机器视觉的光点差分式非接触式元件厚度测量的光头、包含它的厚度测量装置及测量方法。为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案如下：一种基于机器视觉的光点差分式非接触式元件厚度测量的光头，其光学系统包括光源、分光镜、第一聚光镜、柱面镜和相机；光源发出的光束经分光镜后，一部分光经过第一聚光镜聚成测量光点、落在被测元件表面；测量光点在被测元件表面反射，沿原光路返回，依次经过第一聚光镜、分光镜和柱面镜后，被聚焦形成相互垂直的X方向的焦线和Y方向的焦线，且在X方向的焦线和Y方向的焦线之间，形成呈中心对称的像点，相机设在像点处。测量厚度时，通过像点的对称性来判断待测元件的摆放是否规范，像点对高度变化非常敏感，轻微的高度变化即可导致像点对称性的变化，当像点非中心对称地出现时，证明待测元件的中心点偏离了第一聚光镜聚成测量光点或待测元出现了轴向倾斜等问题，需要调整待测元件位置，至得到中心对称的像点。本申请对光头外壳形状不做特别限定，只要能确保第一聚光镜聚成的测量光点能落在外壳外的被测元件表面，同时方便观察相机捕获到的焦线和像点即可，参照现有光学系统实现即可。为了对设备工作状态进行监测，基于机器视觉的光点差分式非接触式元件厚度测量的光头，还包括第二聚光镜和毛玻璃，光源发出的光束经分光镜后，还有一部分光经过第二聚光镜聚光形成指示光点、并落在毛玻璃上。这样可通过指示光点来观察光路系统的状态。分光镜也可以是半反半透镜之外的其它分光镜，只要能将光源发出的光束分为两束即可，一束光经第一聚光镜聚焦形成测量光点、另束光经第二聚光镜聚焦形成指示光点。优选，分光镜为半反半透镜；半反半透镜的反射面与光源的照射方向夹角为0～90°、且0°和90°除外；光源发出的光束经过半反半透镜一部分被反射形成反射光、另一部分被投射形成投射光，半反半透镜的反射光经第一聚光镜聚成测量光点、落在被测元件表面；半反半透镜的透射光经第二聚光镜聚光形成指示光点、并落在毛玻璃上。为了方便各部件之间的布置、同时方便使用，作为一种实现方案，基于机器视觉的光点差分式非接触式元件厚度测量的光头，光源的照射方向与水平方向一致；半反半透镜设在光源的照射方向上，半反半透镜的反射面与光源的照射方向夹角为45°；第一聚光镜设在半反半透镜的正下方；柱面镜为柱面聚光镜，柱面镜球面向上地设在半反半透镜的正上方；相机设在像点处。半反半透镜的反射面与光源的照射方向夹角也可设置为15°、30°、45°、60°等等，只要能形成反射光和透射光即可，但是除了45°之外的角度，并不能形成相互垂直的光路，各部件并不能按照水平竖直的光路安装；柱面镜为也可是柱面发散镜，只要通过调整柱面镜的安装方向能得到中心对称的像点即可。若还包括第二聚光镜，则第二聚光镜竖直设在光源的正对面，且半反半透镜位于光源和第二聚光镜之间。优选，光源为点光源；相机为焦平面相机。包含上述基于机器视觉的光点差分式非接触式元件厚度测量的光头的厚度测量装置，还包括底座和第一立柱；第一立柱垂直设在底座的上表面，第一立柱上设有刻度值；光头通过连接杆连接在第一立柱上，第一聚光镜聚成的测量光点可落在底座的上表面上；连接杆在第一立柱上的高度可调。第一聚光镜上游到下游的方向与第一聚光镜聚成测量光点的聚光方向一致。作为一种优选方案，第一立柱上设有Z轴导轨，连接杆一端滑动连接在Z轴导轨上、另一端连接光头。Z轴导轨也即沿第一立柱高度方向设置的导轨。当然连接杆在第一立柱上高度可调的方案，也可用现有其它的方案实现。被测元件可以是透明元件、也可以是不透明元件。下述以透镜中心厚度的测试为例来进行说明：将被测双凸透镜放置在底座的上表面上，并正对第一聚光镜，通过上下移动光头，使第一聚光镜的聚焦光束聚焦到被测双凸透镜上表面的中央位置，当焦平面相机在相互垂直的X方向的焦线和Y方向的焦线之间捕获到中心对称的像点时，读取连接杆所在高度h1；将被测双凸透镜移走，通过上下移动光头，使第一聚光镜聚成的测量光点落在底座的上表面上，读取连接杆所在高度h2；被测双凸透镜的厚度等于h1-h2的值。在此需要说明的是：针对同一光头，h2为一固定值，第一立柱上的刻度可以直接以h2为起点的刻度，这样直接读取连接杆所在高度即为被测双凸透镜的中心厚度，也可将h2直接标注在测量装置上，也可通过现有软件编程方式，将h2作为基准高度，通过显示器等设备直接显示透镜的中心厚度。像点对高度变化非常敏感，轻微的高度变化即可导致像点对称性的变化，通过像点的对称性可以衡量设备的测量精度，当像点非中心对称地出现时，证明待测元件的中心点偏离了第一聚光镜聚成测量光点或待测元出现了轴向倾斜等问题，需要调整待测元件位置，至得到中心对称的像点。如果第一聚光镜的聚焦光束没有聚焦到被测双凸透镜上表面的中央位置，由于反射光的发散角发生了偏向，将无法得到中心对称的像点，像点始终朝着一个方向偏；为了确认测量光点的偏心，可以把光头上下移动，找到X方向的焦线，然后调节被测双凸透镜在X方向的位置，由于被测双凸透镜的对称性，在X轴的某一个点上，还可以发现一根X方向的焦线，然后把被测双凸透镜调到这两根X方向的焦线的中间位置；Y方向的情况，可以通过被测双凸透镜在Y方向的位移找到两根Y方向的焦线，然后把被测双凸透镜调到这两根Y方向的焦线的中间位置；此时，测量光点就聚焦在被测双凸透镜的中心对称点上了，也即上述测量装置可以准确地找寻到被测双凸透镜的中心，从而测出中心厚度。如果被测双凸透镜出现了倾斜，透过光头上下移动，测量光点仍然可以扫过被测双凸透镜的表面，得到X方向的焦线、像点和Y方向的焦线，但是由于反射光的发散角发生了整体偏向，被找到的像点不具备中心对称，一般会朝着一个方向倾斜。此时，先把设备调到X焦线，然后调节被测双凸透镜X方向的位置使测量光点扫过整个透镜表面，由于被测双凸透镜相对于反射光路失去了中心对称，将无法找到第二根X焦线；Y方向焦线的调节，类似。当发现测量光斑呈现非对称形状，而且无论如何调被测双凸透镜XY方向位置都无法寻找到两根X方向的焦线和两根Y方向的焦线，即证明被测双凸透镜整体出现了倾斜，也即被测双凸透镜的光轴与底座的上表面不垂直。设备可以发现被测双凸透镜是否存在倾斜。采用上述单光头厚度测量装置，对于双凹透镜需要多次测量计算，为了能一次测量获得所有待测物的厚度，申请人还研发了双光头的厚度测量装置，在单光头的厚度测量装置基础上，还包括第二立柱，第二立柱垂直设在底座的上表面，第一立柱上通过两根连接杆分别连接有上下相对设置的两个光头，两个光头的出光口相对，两根连接杆在第一立柱上的高度可调；第二立柱上设有样品架。出光口对应的光线也即经过第一聚光镜聚成测量光点的光线。通过调节，使得上下两个光头的测量光点重合，此时两个光头在标尺上的位置之差为X0，就是设备的零点。当需要测量透镜的中心厚度时，把被测透镜放到样品架上，调节上下光头直至分别得到被测透镜上下表面中心对称的像点，记下此时两个光头在标尺上的位置之差Yt，Yt与X0之差Yt-X0的值就是透镜的中心厚。也即，双头测量装置适于所有类型透镜的厚度测量，也适于各种其他待测物体的厚度测量。本发明未提及的技术均参照现有技术。本发明基于机器视觉的光点差分式非接触式元件厚度测量装置，通过光学系统的设计，可实现各种类型待测元件厚度的非接触式测量，准确度高，结构简单，不会损伤或污染待测元件；能方便准确找到被测透镜的中心，从而测出中心厚度；同时还能识别被测透镜是否倾斜；进一步，通过“十字”形的光路设计，方便了各组成部件的布置和安装；通过双光头厚度测量装置结构的设计，解决了双凹透镜的中心厚需要多次测量计算的繁琐，同时也避免了被测元件与底座上表面的接触。附图说明图1为本发明光头结构示意图；图2为本发明单光头厚度测量装置示意图；图3为聚焦光束聚焦到被测双凸透镜上表面的中央位置时，焦平面相机捕获到的像点和焦线示意图；图4为聚焦光束没有聚焦到被测双凸透镜上表面的中央位置时，焦平面相机捕获到的像点和焦线示意图；图5为被测双凸透镜倾斜放置时，焦平面相机捕获到的像点和焦线示意图；图6为利用单光头厚度测量装置测量被测双凹透镜时的结构示意图一；图7为利用单光头厚度测量装置测量被测双凹透镜时的结构示意图二；图8为本发明双光头厚度测量装置示意图；图9为本发明双光头厚度测量装置测量示意图；图中，101：光源；102：半反半透镜；103：第一聚光镜；104：被测元件；105：X方向的焦点；106：柱面镜；107：Y方向的焦点；108：焦平面相机；109：第二聚光镜；110：指示光点；111：底座；112：第一立柱；113：刻度值；114：底座的上表面；115：被测双凸透镜；116：光头；117：测量光束聚焦光束；118：连接杆；119：Z轴导轨；120：像点；121：X方向的焦线；122：Y方向的焦线；123：被测双凹透镜；124：标准玻璃片；125：第二立柱；126：样品架。具体实施方式为了更好地理解本发明，下面结合实施例进一步阐明本发明的内容，但本发明的内容不仅仅局限于下面的实施例。如图1所示，一种基于机器视觉的光点差分式非接触式元件厚度测量的光头，其光学系统包括点光源、分光镜、第一聚光镜、第二聚光镜、毛玻璃、柱面镜和焦平面相机；点光源的照射方向与水平方向一致；半反半透镜设在光源的照射方向上，半反半透镜的反射面与光源的照射方向夹角为45°；第一聚光镜水平地设在半反半透镜的正下方；柱面镜为柱面聚光镜，柱面镜球面向上地设在半反半透镜的正上方；第二聚光镜竖直设在光源的正对面，且半反半透镜位于光源和第二聚光镜之间；从点光源发出的光成一定的发散角投射到半反半透镜上，一部光分被反射形成竖直向下的反射光、另一部分光被投射形成投射光，半反半透镜的反射光经第一聚光镜聚成一个测量光点、落在被测元件表面，测量光点在被测元件表面反射，沿原光路返回，依次经过第一聚光镜、分光镜和柱面镜后，被聚焦形成相互垂直的X方向的焦线和Y方向的焦线，且在X方向的焦线和Y方向的焦线之间，形成呈中心对称的像点，焦平面相机设在像点处、捕获像点；半反半透镜的透射光经第二聚光镜聚光形成一个指示光点、并落在毛玻璃上，用作设备工作状态和设备维护的指示信号；其中，沿点光源的传输方向，分光镜的两面依次为第一侧面S1和第二侧面S2，第一聚光镜的两面依次为第三侧面S3和第四侧面S4，第二聚光镜的两面依次为第五侧面S5和第六侧面S6，沿测量光点的反射方向，柱面镜的两面依次为第七侧面S7和第八侧面S8；点光源到第一侧面S1中心的距离为100mm，分光镜为半反半透镜，中心厚度为1mm，材质为高硼硅；第一侧面S1中心到第三侧面S3中心的距离为50mm；第三侧面S3的曲率半径为24.32mm，第四侧面S4的曲率半径为-24.23，第一聚光镜所用材质为石英玻璃；第二侧面S2中心到第五侧面S5中心的距离为50mm，第六侧面S6中心到毛玻璃中心的距离为50mm，第五侧面S5的曲率半径为34.11mm，第六侧面S6的曲率半径为-33.21mm，第二聚光镜所用材质为石英玻璃；第二侧面S2中心到第七侧面S7中心的距离为10mm，第七侧面S7为平面结构，第八侧面S8的曲率半径为-22.31mm，柱面镜所用材质为石英玻璃，中心厚度为4.5mm，分光镜到焦平面相机的距离为40mm。需要说明的是：分光镜也可以是半反半透镜之外的其它分光镜，只要能将光源发出的光束分为两束即可，一束光经第一聚光镜聚焦形成测量光点、另束光经第二聚光镜聚焦形成指示光点，当然第二聚光镜可以根据情况设置，当设置了第二聚光镜，可直接通过落在毛玻璃上的指示光点来评估光头的工作状态；半反半透镜的反射面与光源的照射方向夹角也可设置为15°、30°、45°、60°等等，只要能形成反射光和透射光即可，但是除了45°之外的角度，难以形成相互垂直的“十字”形光路，各部件并不能按照水平竖直的光路安装；柱面镜为也可以是柱面发散镜，只要通过调整柱面镜的安装方向能得到相互垂直的X方向的焦线和Y方向的焦线及中心对称的像点即可。如图2所示，包含上述基于机器视觉的光点差分式非接触式元件厚度测量的光头的单光头测量装置，还包括底座、第一立柱和连接杆；第一立柱垂直设在底座的上表面，第一立柱上设有刻度值；光头通过连接杆连接在第一立柱上，连接杆在第一立柱上的高度可调，比如：第一立柱上设有Z轴导轨，连接杆一端滑动连接在Z轴导轨上、另一端连接光头，连接杆可沿Z轴导轨上下移动，进而带动光头上下移动，连接杆的定位采用现有的常规定位方式即可，比如可以在连接杆与Z轴导轨相接处的底部设C形环或圆形环等的限位装置，通过穿过限位装置的螺栓来固定限位装置，从而实现对连接杆的定位，当松开螺栓时，限位装置可上下调整，进而连接杆也可上下调整，当旋紧松开螺栓时，限位装置位置固定，进而连接杆位置也固定，当然也可采用其他现有的方式；光头上第一聚光镜的下游设有出光口，出光口与底座的上表面相对，第一聚光镜聚成的测量光点可落在底座的上表面上。被测元件可以是透明元件、也可以是不透明元件，下述以透镜中心厚度的测试为例来进行说明：如图2所示，将被测双凸透镜放置在底座的上表面上，并正对光头的出光口，通过上下移动光头，使第一聚光镜的聚焦光束聚焦到被测双凸透镜上表面的中央位置，当焦平面相机在相互垂直的X方向的焦线和Y方向的焦线之间捕获到中心对称的像点时，读取连接杆所在高度h1；将被测双凸透镜移走，通过上下移动光头，使第一聚光镜聚成的测量光点落在底座的上表面上，读取连接杆所在高度h2；被测双凸透镜的厚度等于h1-h2的值。在此需要说明的是：针对同一光头，h2为一固定值，第一立柱上的刻度可以直接以h2为起点的刻度，这样直接读取连接杆所在高度即为被测双凸透镜的中心厚度，也可将h2直接标注在测量装置上，也可通过现有软件编程方式，将h2作为基准高度，通过显示器等设备直接显示透镜的中心厚度。如图3所示，像点对高度变化非常敏感，轻微的高度变化即可导致像点对称性的变化，通过像点的对称性可以衡量设备的测量精度。如图4所示，如果第一聚光镜的聚焦光束没有聚焦到被测双凸透镜上表面的中央位置，由于反射光的发散角发生了偏向，将无法得到中心对称的像点，像点始终朝着一个方向偏；为了确认测量光点的偏心，可以把光头上下移动，找到X方向的焦线，然后调节被测双凸透镜在X方向的位置，由于被测双凸透镜的对称性，在X轴的某一个点上，还可以发现一根X方向的焦线，然后把被测双凸透镜调到这两根X方向的焦线的中间位置；Y方向的情况，可以通过被测双凸透镜在Y方向的位移找到两根Y方向的焦线，然后把被测双凸透镜调到这两根Y方向的焦线的中间位置；此时，测量光点就聚焦在被测双凸透镜的中心对称点上了，也即上述测量装置可以准确地找寻到被测双凸透镜的中心，从而测出中心厚度。如图5所示，如果被测双凸透镜出现了倾斜，透过光头上下移动，测量光点仍然可以扫过被测双凸透镜的表面，得到X方向的焦线、像点和Y方向的焦线，但是由于反射光的发散角发生了整体偏向，被找到的像点不具备中心对称，一般会朝着一个方向倾斜。此时，先把设备调到X焦线，然后调节被测双凸透镜X方向的位置使测量光点扫过整个透镜表面，由于被测双凸透镜相对于反射光路失去了中心对称，将无法找到第二根X焦线；Y方向焦线的调节，类似。当发现测量光斑呈现非对称形状，而且无论如何调被测双凸透镜XY方向位置都无法寻找到两根X方向的焦线和两根Y方向的焦线，即证明被测双凸透镜整体出现了倾斜，也即被测双凸透镜的光轴与底座的上表面不垂直。设备可以发现被测双凸透镜是否存在倾斜。对于双凸透镜、平凸透镜、平凹透镜，图2中的测量装置可以一次测出透镜的中心厚。但对于双凹透镜，如图6-7所示，一次测量无法获得透镜的中心厚。对被测双凹透镜，假设透镜的中心厚为x，镜片的上平面到上表面的距离为a，镜片的下平面到下表面的距离为b，则可以直接测量的为：a+x＝m1b+x＝n2因为a,b,x均为未知量，依靠上面两个方程无法计算出中心厚x。为此，借助一片厚度已知为h的标准玻璃片，把此标准玻璃片放在双凹透镜的上面，再做一次测量得：a+b+h＝q3由此可得双凹透镜得中心厚为：X＝m+m+h–q4也即双凹透镜的中心厚经过三次测量，可以计算得到。为了解决双凹透镜的中心厚需要多次测量计算获得的繁琐，同时也是为了解决双凸透镜、平凸透镜、平凹透镜在测量过程中下表面仍然需要跟基准平面接触的问题，实现真正意义上的非接触测量，如图8所示，一种双光头的测量装置，包括底座、第一立柱、第二立柱、两个光头和两个连接杆；第一立柱和第二立柱均垂直设置在底座的上表面，第一立柱上设有刻度值；第一立柱上分别通过两根连接杆连接有上下相对设置的两个光头，两个光头的出光口相对，两根连接杆在第一立柱上的高度可调；第二立柱上设有样品架。通过调节，使得上下两个光头的测量光点重合，此时两个光头在标尺上的位置之差为X0，就是设备的零点。如图9所示，当需要测量透镜的中心厚时，把被测透镜放到样品架上，调节上下光头直至得到被测透镜上下表面中心对称的像点，记下此时两个光头在标尺上的位置之差Yt，Yt与X0之差Yt-X0的值就是透镜的中心厚。也即，双头测量装置适于所有类型透镜的厚度测量，也适于各种其他待测物体的厚度测量。

权利要求：1.一种光点差分式非接触式元件厚度测量的光头，其特征在于：其光学系统包括光源、分光镜、第一聚光镜、柱面镜和相机；光源发出的光束经分光镜后，一部分光经过第一聚光镜聚成测量光点、落在被测元件表面；测量光点在被测元件表面反射，沿原光路返回，依次经过第一聚光镜、分光镜和柱面镜后，被聚焦形成相互垂直的X方向的焦线和Y方向的焦线，且在X方向的焦线和Y方向的焦线之间，形成呈中心对称的像点，相机设在像点处。2.如权利要求1所述的光点差分式非接触式元件厚度测量的光头，其特征在于：还包括第二聚光镜和毛玻璃，光源发出的光束经分光镜后，还有一部分光经过第二聚光镜聚光形成指示光点、并落在毛玻璃上。3.如权利要求1或2所述的光点差分式非接触式元件厚度测量的光头，其特征在于：分光镜为半反半透镜；半反半透镜的反射面与光源的照射方向夹角为0～90°、且0°和90°除外；光源发出的光束经过半反半透镜一部分被反射形成反射光、另一部分被投射形成投射光，半反半透镜的反射光经第一聚光镜聚成测量光点、落在被测元件表面。4.如权利要求3所述的光点差分式非接触式元件厚度测量的光头，其特征在于：半反半透镜的透射光经第二聚光镜聚光形成指示光点、并落在毛玻璃上。5.如权利要求4所述的光点差分式非接触式元件厚度测量的光头，其特征在于：光源的照射方向与水平方向一致；光源、半反半透镜和第二聚光镜沿光源的照射方向依次设置，半反半透镜的反射面与光源的照射方向夹角为45°；第一聚光镜设在半反半透镜的正下方；柱面镜为柱面聚光镜，柱面镜球面向上地设在半反半透镜的正上方；相机设在像点处。6.如权利要求1或2所述的光点差分式非接触式元件厚度测量的光头，其特征在于：光源为点光源；相机为焦平面相机。7.包含权利要求1-6任意一项所述的光点差分式非接触式元件厚度测量的光头的厚度测量装置，其特征在于：还包括底座和第一立柱；第一立柱垂直设在底座的上表面，第一立柱上设有刻度值；光头通过连接杆连接在第一立柱上，第一聚光镜聚成的测量光点可落在底座的上表面上；连接杆在第一立柱上的高度可调。8.如权利要求7所述的厚度测量装置，其特征在于：第一立柱上设有Z轴导轨，连接杆一端滑动连接在Z轴导轨上、另一端连接光头。9.如权利要求7或8所述的厚度测量装置，其特征在于：还包括第二立柱，第二立柱垂直设在底座的上表面，第一立柱上通过两根连接杆分别连接有上下相对设置的两个光头，两个光头的出光口相对，两根连接杆在第一立柱上的高度可调；第二立柱上设有样品架。10.利用权利要求7-9任意一项所述的厚度测量装置测量厚度的方法，其特征在于：当有一个光头时，将被测元件放置在底座的上表面上，并正对第一聚光镜，通过上下移动光头，使第一聚光镜的聚焦光束聚焦到被测元件的中央位置，当相机在相互垂直的X方向的焦线和Y方向的焦线之间捕获到中心对称的像点时，读取连接杆所在高度h1；将被测元件移走，通过上下移动光头，使第一聚光镜聚成的测量光点落在底座的上表面上，读取连接杆所在高度h2；被测元件的厚度等于h1-h2；当有两个光头时，通过调节，使得上下两个光头的测量光点重合，此时两个光头在标尺上的位置之差为X0，就是设备的零点；将被测元件到样品架上，调节上下光头直至分别得到被测元件上下表面中心对称的像点，记下此时两个光头在标尺上的位置之差Yt，Yt与X0之差Yt-X0的值就是透镜的中心厚。

百度查询： 爱丁堡(南京)光电设备有限公司 光点差分式非接触式元件厚度测量的光头、厚度测量装置及测量方法