[发明专利]基于白光干涉的光学玻璃均匀性检测方法及装置

说明书

技术领域

本发明属于光干涉计量技术领域，特别是一种基于白光干涉的光学玻璃均匀性检测方法及装置。

背景技术

光学玻璃的均匀性是指材料内部的折射率不一致性，能够影响光学系统的成像质量，是衡量光学玻璃加工质量的重要指标之一。目前主要采用干涉仪测量光学玻璃均匀性，所不同的是消除光学玻璃面形误差的手段不同：

一种方法是利用贴置板提高测量精度。将一对高精度平行平板作为贴置板，结合折射率液帖于被测光学玻璃两侧以消除被测玻璃的面形对均匀性测量造成的影响。但由于大尺寸贴置板加工成本过高，且装卸难度大，不适用于较大口径平面玻璃均匀性检测，一般使用小尺寸贴置板分区域拼接测量，但使用这种方法测量过程中需要不断移动贴置板位置以测量玻璃不同区域，导致测量步骤繁琐，精度难以保证。

另一种方法是绝对测量法。将光学玻璃放置在参考镜之间，测得包含均匀性信息、光学玻璃面形信息以及参考镜面形信息的波面数据，再单独测量参考镜面形以及光学玻璃面形，结合几次干涉测量得到的波面数据消除参考镜面形以及光学玻璃面形对均匀性测量造成的影响。该方法需要使用高精度的参考镜辅助测量，尤其在测量大口径光学玻璃时必须使用配有大口径参考镜的大口径干涉仪，而大口径干涉仪制造成本很高，导致这种测量方法成本过高。

发明内容

本发明的目的在于提供一种精度高、成本低的基于白光干涉的光学玻璃均匀性检测方法及装置。

实现本发明目的的技术方案为：一种基于白光干涉的光学玻璃均匀性检测方法，使用白光干涉仪测量待测光学玻璃引入的光程差变化量，并采用双频激光回馈位移测量系统测量待测光学玻璃的厚度偏差，结合这两个测量数据检测待测光学玻璃的均匀性，具体步骤如下：

步骤1、标定白光干涉仪：使用单色LED和两片相同的补偿镜对白光干涉仪进行标定，得到光程差与条纹偏移量的比例系数C，将单色LED换成白光光源，将中心条纹调节到刻度零位x₀；

步骤2、获取待测光学玻璃引入的光程差变化量：将白光干涉仪测试光路中的补偿镜替换为待测光学玻璃后，根据白光干涉仪中心条纹的偏移量Δx得到待测光学玻璃被测位置引入的光程差Λ，并使用双频激光回馈位移测量系统测得待测光学玻璃同一被测位置的厚度偏差Δd；

步骤3、确定待测光学玻璃被测位置的折射率偏差：通过同一被测位置白光干涉仪获得的光程差Λ和位移测量系统获得的厚度偏差Δd，确定待测光学玻璃该被测位置的折射率偏差Δn_e；

步骤4、改变待测光学玻璃的被测位置，重复步骤2～3，直至扫描整个待测光学玻璃，完成待测光学玻璃的均匀性检测。

一种基于白光干涉的光学玻璃均匀性检测装置，包括白光干涉仪和两个双频激光回馈位移测量系统；所述白光干涉仪采用迈克尔逊干涉仪结构，包括沿光路方向依次共轴设置的光源、准直物镜、分光镜、第一补偿镜、第一反射镜、待测光学玻璃、第二反射镜、成像物镜、CCD、信号处理系统，其中光源位于准直物镜的焦点位置，第一补偿镜、第一反射镜、待测光学玻璃、第二反射镜分别与各自的光轴正交，信号处理系统与CCD9相连，所有光学元件相对于基底同轴等高，即相对于光学平台或仪器底座同轴等高；所述两个双频激光回馈位移测量系统同轴相向设置于待测光学玻璃的两侧，且两个双频激光回馈位移测量系统的发射光均垂直入射于待测光学玻璃表面。

本发明与现有技术相比，其显著优点为：（1）干涉仪采用短相干的白光为光源，可以有效减少光路系统中其他表面反射光的干扰；（2）不需要制造高精度的贴置板或较大口径的高精度参考镜，降低了测试需求和测试成本；（3）测试过程简单，调整方便，对环境的要求较低，使测试更容易实现。

附图说明

图1是本发明待测光学玻璃的示意图，其中（a）为圆形的待测光学玻璃，（b）为矩形的待测光学玻璃。

图2是本发明基于白光干涉的光学玻璃均匀性检测装置结构示意图。

图3是本发明基于白光干涉的光学玻璃均匀性检测装置中白光干涉仪的原理图。

图4是本发明双频激光回馈位移测量系统测量待测光学玻璃局部厚度偏差示意图。

图5是图3中白光干涉仪的干涉光路示意图。

图6是标定干涉仪过程中CCD采集的干涉图，其中（a）为采用单色LED时的干涉图，（b）为采用白光光源时的干涉图。

具体实施方式

下面结合附图及具体实施例对本发明作进一步详细说明。