球面透鏡材料均勻性的檢測方法
【技術領域】
[0001] 本發明屬于光學干涉測量技術領域，涉及一種光學球面透鏡材料均勻性檢測方 法。
【背景技術】
[0002] 高精度光學成像鏡頭通常由多個光學透鏡組成，為了達到理想的成像質量，要求 光學鏡頭的透射波前達到衍射極限，而光學玻璃的材料均勻性是光學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。在上述應用領域，光學玻璃材料均勻性檢測技術是研制高精度光學成像 鏡頭和零位補償鏡不可或缺的重要環節。現有技術中，光學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。

【發明內容】

[0003] 為了解決現有技術中存在的問題，本發明提供了一種球面透鏡材料均勻性檢測方 法，該方法結合移相干涉測量技術、折射率匹配液和貼置板實現球面透鏡材料均勻性的檢 測 。
[0004] 本發明解決技術問題所采用的技術方案如下：
[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：構建球面透鏡材料均勻性檢測裝置，包括干涉儀、透射平面標準具、貼置 板和反射平面標準具，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，在光路 經過的貼置板內側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準具；調整貼置板傾斜使其反射光處于干涉 儀視場以外;安裝反射平面標準具并調整傾斜使其與透射平面標準具形成的干涉條紋為零 條紋，并調整干涉儀聚焦位置使反射平面標準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，透射平面標準具與反射平面標準具形成 干涉腔，其干涉檢測結果CFC為：
[0009 ] CFC = -STF-SRF+Hpiatel+H〇il+HLens+Hpiate2+kl
[0010] 其中，STF和SRF分別為透射平面標準具和反射平面標準具的面形誤差，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 常數項；
[0011] 步驟四：攪動折射率匹配液，待匹配液重新穩定后再測量滿腔的結果，重復該過程 多次，并將多次測量結果取平均，獲得滿腔的平均干涉檢測結果：
[0013]其中，折射率匹配液均勻性在多組重復測量結果平均后被消除；
[0014]步驟五:取出被檢透鏡，清空了折射率匹配液，透射平面標準具與反射平面標準具 形成空腔，其干涉檢測結果Cec為：
[0015] CEC = -STF-SRF+Hpiatel+Hpiate2+k2
[0016] 其中，k2為常數項;被檢透鏡的材料均勻性HLens由步驟四中滿腔平均干涉結果^ 和步驟五中空腔的檢測結果C EC相減得到：
[0018] 本發明的有益效果是:本發明提出一種結合移相干涉測量技術、折射率匹配液和 貼置板實現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，然后反復測 量滿腔狀態下的干涉檢測結果消除折射率匹配液均勻性對檢測結果的影響。最后，利用滿 腔和空腔干涉檢測結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、透射平面標準具，3、折射率匹配液，4、第二貼置板，5、被檢透 鏡，6、反射平面標準具和7、第一貼置板。
【具體實施方式】
[0021] 下面結合附圖和實施例對本發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，結合移相干涉測量技術、折射率匹配 液和貼置板實現球面透鏡材料均勻性檢測包括以下步驟：
[0023] 步驟一:構建球面透鏡材料均勻性檢測裝置，包括干涉儀1、透射平面標準具(TF) 2、折射率匹配液3、貼置板4、被檢透鏡5和反射平面標準具(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，調整傾斜使其法線與干涉儀1光軸平行；然 后，調整貼置板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并調整傾斜使其與TF 2形成的干涉條紋為零條紋，并調整干涉儀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 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為常數項。
[0028] 步驟四：攪動折射率匹配液3,待其重新穩定后再測量滿腔的結果，重復該過程多 次，并將多次測量結果取平均，獲得滿腔的平均干涉檢測結果
[0030] 其中，折射率匹配液3均勻性在多組重復測量結果平均后被消除。
[0031] 步驟五:取出被檢透鏡5,并清空了貼置板4內的折射率匹配液3，TF2與RF 6形成空 腔，其干涉檢測結果CEe如下：
[0032 ] CEC = -STF-SRF+Hpiatel+Hpiate2+k2
[0033]其中，1?為常數項。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 結果€和步驟五中空腔的檢測結果CEC相減得到：
【主權項】
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：構建球面透鏡材料均勻性檢測裝置，包括干設儀、透射平面標準具、貼置板和 反射平面標準具，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，在光路經過 的貼置板內側均勻附著折射率匹配液，所述折射率匹配液在干設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:在干設儀上安裝透射平面標準具；調整貼置板傾斜使其反射光處于干設儀視 場W外；安裝反射平面標準具并調整傾斜使其與透射平面標準具形成的干設條紋為零條 紋，并調整干設儀聚焦位置使反射平面標準具成為干設儀成像鏡的物面； 步驟Ξ:在包含被檢透鏡的滿腔情況下，透射平面標準具與反射平面標準具形成干設 腔，其干設檢測結果Cfc為： CFC = -SxF-SRF+Hpiatel+H〇il+HLens+Hpiate2+kl 其中，StF和SrF分別為透射平面標準具和反射平面標準具的面形誤差，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為常數項； 步驟四：攬動折射率匹配液，待匹配液重新穩定后再測量滿腔的結果，重復該過程多 次，并將多次測量結果取平均，獲得滿腔的平均干設檢測結果ζ;;其中，折射率匹配液均勻性在多組重復測量結果平均后被消除； 步驟五:取出被檢透鏡，清空了貼置板內的折射率匹配液，透射平面標準具與反射平面 標準具形成空腔，其干設檢測結果Cec為： CeC = -STF-SRF+Hpiatel+Hpiate2+k2 其中，k2為常數項;被檢透鏡的材料均勻性化ens由步驟四中滿腔平均干設結果和步 驟五中空腔的檢測結果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干涉測量技術領域，該方法結合移相干涉測量技術、折射率匹配液和貼置板實現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，然后反復測量滿腔狀態下的干涉檢測結果消除折射率匹配液均勻性對檢測結果的影響。最后，利用滿腔和空腔干涉檢測結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
【申請號】CN201510962193
【發明人】苗亮, 張文龍, 劉鈺, 馬冬梅, 金春水
【申請人】中國科學院長春光學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