球面透鏡材料均勻性的檢測方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于光學(xué)干涉測量技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種光學(xué)球面透鏡材料均勻性檢測方 法。
【背景技術(shù)】
[0002] 高精度光學(xué)成像鏡頭通常由多個光學(xué)透鏡組成，為了達到理想的成像質(zhì)量，要求 光學(xué)鏡頭的透射波前達到衍射極限，而光學(xué)玻璃的材料均勻性是光學(xué)鏡頭透射波前誤差的 主要來源之一。此外，采用零位補償鏡法檢測非球面鏡面形時，為了獲得高精度非球面面形 檢測結(jié)果，需要校正零位補償鏡的各種誤差源，其中就包括補償鏡材料均勻性對補償鏡非 球面波前的影響。在上述應(yīng)用領(lǐng)域，光學(xué)玻璃材料均勻性檢測技術(shù)是研制高精度光學(xué)成像 鏡頭和零位補償鏡不可或缺的重要環(huán)節(jié)?，F(xiàn)有技術(shù)中，光學(xué)玻璃材料均勻性的檢測方法包 括基于移相干涉儀的透射法與貼置板法，但這兩種方法都只能檢測平板玻璃的材料均勻 性，在平板玻璃加工為球面透鏡之后無法評估透鏡最終的材料均勻性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 為了解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，本發(fā)明提供了一種球面透鏡材料均勻性檢測方 法，該方法結(jié)合移相干涉測量技術(shù)、折射率匹配液和貼置板實現(xiàn)球面透鏡材料均勻性的檢 測 。
[0004] 本發(fā)明解決技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案如下：
[0005] 球面透鏡材料均勻性的檢測方法，該方法包括如下步驟：
[0006] 步驟一：構(gòu)建球面透鏡材料均勻性檢測裝置，包括干涉儀、透射平面標(biāo)準(zhǔn)具、貼置 板和反射平面標(biāo)準(zhǔn)具，所有部件同軸放置;將被檢透鏡放置在貼置板組成的容器內(nèi)，在光路 經(jīng)過的貼置板內(nèi)側(cè)均勻附著折射率匹配液，所述折射率匹配液在干涉儀工作波長下的折射 率與被檢透鏡折射率接近，貼置板與被檢透鏡材料相同，其外表面拋光；
[0007] 步驟二:在干涉儀上安裝透射平面標(biāo)準(zhǔn)具；調(diào)整貼置板傾斜使其反射光處于干涉 儀視場以外;安裝反射平面標(biāo)準(zhǔn)具并調(diào)整傾斜使其與透射平面標(biāo)準(zhǔn)具形成的干涉條紋為零 條紋，并調(diào)整干涉儀聚焦位置使反射平面標(biāo)準(zhǔn)具成為干涉儀成像鏡的物面；
[0008] 步驟三:在包含被檢透鏡的滿腔情況下，透射平面標(biāo)準(zhǔn)具與反射平面標(biāo)準(zhǔn)具形成 干涉腔，其干涉檢測結(jié)果CFC為：
[0009 ] CFC = -STF-SRF+Hpiatel+H〇il+HLens+Hpiate2+kl
[0010] 其中，STF和SRF分別為透射平面標(biāo)準(zhǔn)具和反射平面標(biāo)準(zhǔn)具的面形誤差，HPlatel、 HPlate2、HQll和HLens分別為第一貼置板、第二貼置板、折射率匹配液和被檢透鏡的均勻性，kd 常數(shù)項；
[0011] 步驟四：攪動折射率匹配液，待匹配液重新穩(wěn)定后再測量滿腔的結(jié)果，重復(fù)該過程 多次，并將多次測量結(jié)果取平均，獲得滿腔的平均干涉檢測結(jié)果：
[0013]其中，折射率匹配液均勻性在多組重復(fù)測量結(jié)果平均后被消除；
[0014]步驟五:取出被檢透鏡，清空了折射率匹配液，透射平面標(biāo)準(zhǔn)具與反射平面標(biāo)準(zhǔn)具 形成空腔，其干涉檢測結(jié)果Cec為：
[0015] CEC = -STF-SRF+Hpiatel+Hpiate2+k2
[0016] 其中，k2為常數(shù)項;被檢透鏡的材料均勻性HLens由步驟四中滿腔平均干涉結(jié)果^ 和步驟五中空腔的檢測結(jié)果C EC相減得到：
[0018] 本發(fā)明的有益效果是:本發(fā)明提出一種結(jié)合移相干涉測量技術(shù)、折射率匹配液和 貼置板實現(xiàn)球面透鏡材料均勻性檢測的方法。通過折射率匹配液與被檢透鏡折射率的匹 配，使被檢透鏡可以利用干涉儀平面波前檢測。同時，通過攪動折射率匹配液，然后反復(fù)測 量滿腔狀態(tài)下的干涉檢測結(jié)果消除折射率匹配液均勻性對檢測結(jié)果的影響。最后，利用滿 腔和空腔干涉檢測結(jié)果相減可以獲得被檢透鏡的材料均勻性。該方法的有益效果是不僅可 以測量平板玻璃的材料均勻性，還可以測量球面透鏡的材料均勻性。
【附圖說明】
[0019] 圖1本發(fā)明球面透鏡材料均勻性的檢測方法裝置圖。
[0020] 圖中：1、干涉儀，2、透射平面標(biāo)準(zhǔn)具，3、折射率匹配液，4、第二貼置板，5、被檢透 鏡，6、反射平面標(biāo)準(zhǔn)具和7、第一貼置板。
【具體實施方式】
[0021] 下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明做進一步詳細說明。
[0022] 圖1為球面透鏡材料均勻性檢測方法示意圖，結(jié)合移相干涉測量技術(shù)、折射率匹配 液和貼置板實現(xiàn)球面透鏡材料均勻性檢測包括以下步驟：
[0023] 步驟一:構(gòu)建球面透鏡材料均勻性檢測裝置，包括干涉儀1、透射平面標(biāo)準(zhǔn)具(TF) 2、折射率匹配液3、貼置板4、被檢透鏡5和反射平面標(biāo)準(zhǔn)具(RF)6,所有部件同軸放置。將被 檢透鏡5浸入折射率匹配液3中，并用兩塊貼置板4構(gòu)成折射率匹配液3的容器，其中，折射率 匹配液3在干涉儀1工作波長下的折射率需要與被檢透鏡5折射率十分接近，貼置板4與被檢 透鏡5材料相同，其外表面需要拋光至一定面形精度。
[0024]步驟二：首先，在干涉儀1上安裝TF 2，調(diào)整傾斜使其法線與干涉儀1光軸平行；然 后，調(diào)整貼置板4傾斜使其反射光處于干涉儀1視場以外，即無法與TF 2反射光形成干涉條 紋;最后，安裝RF 6并調(diào)整傾斜使其與TF 2形成的干涉條紋為零條紋，并調(diào)整干涉儀1聚焦 位置使RF 6成為干涉儀1成像鏡的物面。
[0025]步驟三:在包含被檢透鏡5的滿腔情況下，TF 2與RF 6形成干涉腔，其干涉檢測結(jié) 果Cfc由下式確定：
[0026] CfC - _STF_SRF+Hpiatel+H〇il+HLens+Hpiate2+kl
[0027] 其中，Stf和Srf分別為TF 2和RF 6的面形誤差，Hpiatel、Hpiate2、H〇ii和HLens分別為第二 貼置板4、第一貼置板7、折射率匹配液3和被檢透鏡5的均勻性，lu為常數(shù)項。
[0028] 步驟四：攪動折射率匹配液3,待其重新穩(wěn)定后再測量滿腔的結(jié)果，重復(fù)該過程多 次，并將多次測量結(jié)果取平均，獲得滿腔的平均干涉檢測結(jié)果
[0030] 其中，折射率匹配液3均勻性在多組重復(fù)測量結(jié)果平均后被消除。
[0031] 步驟五:取出被檢透鏡5,并清空了貼置板4內(nèi)的折射率匹配液3，TF2與RF 6形成空 腔，其干涉檢測結(jié)果CEe如下：
[0032 ] CEC = -STF-SRF+Hpiatel+Hpiate2+k2
[0033]其中，1?為常數(shù)項。因此，被檢透鏡5的材料均勻性HLens可由步驟四中滿腔平均干涉 結(jié)果€和步驟五中空腔的檢測結(jié)果CEC相減得到：
【主權(quán)項】
1.球面透鏡材料均勻性的檢測方法，其特征在于，該方法包括如下步驟： 步驟一：構(gòu)建球面透鏡材料均勻性檢測裝置，包括干設(shè)儀、透射平面標(biāo)準(zhǔn)具、貼置板和 反射平面標(biāo)準(zhǔn)具，所有部件同軸放置;將被檢透鏡放置在貼置板組成的容器內(nèi)，在光路經(jīng)過 的貼置板內(nèi)側(cè)均勻附著折射率匹配液，所述折射率匹配液在干設(shè)儀工作波長下的折射率與 被檢透鏡折射率接近，貼置板與被檢透鏡材料相同，其外表面拋光； 步驟二:在干設(shè)儀上安裝透射平面標(biāo)準(zhǔn)具；調(diào)整貼置板傾斜使其反射光處于干設(shè)儀視 場W外；安裝反射平面標(biāo)準(zhǔn)具并調(diào)整傾斜使其與透射平面標(biāo)準(zhǔn)具形成的干設(shè)條紋為零條 紋，并調(diào)整干設(shè)儀聚焦位置使反射平面標(biāo)準(zhǔn)具成為干設(shè)儀成像鏡的物面； 步驟Ξ:在包含被檢透鏡的滿腔情況下，透射平面標(biāo)準(zhǔn)具與反射平面標(biāo)準(zhǔn)具形成干設(shè) 腔，其干設(shè)檢測結(jié)果Cfc為： CFC = -SxF-SRF+Hpiatel+H〇il+HLens+Hpiate2+kl 其中，StF和SrF分別為透射平面標(biāo)準(zhǔn)具和反射平面標(biāo)準(zhǔn)具的面形誤差，化latel、化late2、化il 和化ens分別為第一貼置板、第二貼置板、折射率匹配液和被檢透鏡的均勻性，kl為常數(shù)項； 步驟四：攬動折射率匹配液，待匹配液重新穩(wěn)定后再測量滿腔的結(jié)果，重復(fù)該過程多 次，并將多次測量結(jié)果取平均，獲得滿腔的平均干設(shè)檢測結(jié)果ζ;;其中，折射率匹配液均勻性在多組重復(fù)測量結(jié)果平均后被消除； 步驟五:取出被檢透鏡，清空了貼置板內(nèi)的折射率匹配液，透射平面標(biāo)準(zhǔn)具與反射平面 標(biāo)準(zhǔn)具形成空腔，其干設(shè)檢測結(jié)果Cec為： CeC = -STF-SRF+Hpiatel+Hpiate2+k2 其中，k2為常數(shù)項;被檢透鏡的材料均勻性化ens由步驟四中滿腔平均干設(shè)結(jié)果和步 驟五中空腔的檢測結(jié)果Cec相減得到：
【專利摘要】球面透鏡材料均勻性的檢測方法屬于光學(xué)干涉測量技術(shù)領(lǐng)域，該方法結(jié)合移相干涉測量技術(shù)、折射率匹配液和貼置板實現(xiàn)球面透鏡材料均勻性檢測。通過折射率匹配液與被檢透鏡折射率的匹配，使被檢透鏡可以利用干涉儀平面波前檢測。同時，通過攪動折射率匹配液，然后反復(fù)測量滿腔狀態(tài)下的干涉檢測結(jié)果消除折射率匹配液均勻性對檢測結(jié)果的影響。最后，利用滿腔和空腔干涉檢測結(jié)果相減可以獲得被檢透鏡的材料均勻性。該方法的有益效果是不僅可以測量平板玻璃的材料均勻性，還可以測量球面透鏡的材料均勻性。
【IPC分類】G01N21/17
【公開號】CN105572050
【申請?zhí)枴緾N201510962193
【發(fā)明人】苗亮, 張文龍, 劉鈺, 馬冬梅, 金春水
【申請人】中國科學(xué)院長春光學(xué)精密機械與物理研究所
【公開日】2016年5月11日
【申請日】2015年12月21日