[发明专利]用于测量光学元件均匀性的测试设备和方法

说明书

本发明涉及一种用于测量测试设备的光路(5)中光学元件(10)的均匀性的测试设备(1)，该测试设备包括干涉仪，该干涉仪包括：单色光源(3)；可调节物镜(6)；与待测试的光学元件或干涉测量表面(16)的表面相关联的参考面(7)，以及用于由参考面(7)和待测试的光学元件的或干涉测量表面(16)的配属的表面反射的光的波前的干涉的分析单元(8)。本发明还涉及一种相应的方法。其目的是提供一种用于高精度测量光学元件均匀性的测试设备和方法，不仅仅是单个表面，而是光学元件的整体，这也特别适用于高精度地测量屈光眼科激光手术的塑料透镜或其他注塑成型部件。该目的通过一参考面来实现，该参考面与在光路中布置在待测试的光学元件后面的光学元件的干涉测量表面的背离测试设备的表面(11)相关联，优选地借助于补偿元件(9)补偿单色像差。

技术领域

本发明涉及一种用于测量测试设备光路中光学元件均匀性的测试设备，该测试设备包括干涉仪，该干涉仪包括：发射单色光的光源，该单色光通过分束器耦入到光路中；物镜；参考面，该参考面与待测试的光学元件的表面或干涉测量表面相关联；以及用于由参考面和待测试的光学元件的相关表面或干涉测量表面反射的光的波前的干涉的分析单元。本发明涉及一种根据干涉仪的原理，特别是斐索干涉仪的原理测量光学元件均匀性的相应方法：斐索(Fizeau)干涉仪和相应方法通常用于确定光学元件的表面质量。

背景技术

光学元件通常由高纯度和质量非常高的玻璃(特别是石英玻璃)制成。然而，近年来，由塑料制成的光学元件的生产也得到了促进。为此经常使用注塑成型方法。

在光学元件的注塑成型过程中，加热的液态塑料被喷射注入到一个体积、即所谓的腔体中。接着是注入和冷却过程，在此过程中塑料会凝固。通过注入和冷却都会导致光学元件体积中的不均匀性，这引起折射率在空间上的变化。由于在光学系统中安装这种光学元件，入射光的波前被变形，从而降低图像质量，并且该光学元件例如在用于利用聚焦的激光辐射工作的系统时，产生的激光焦点会增大。

从文献中已知用于大玻璃块的均匀性测量的方法和装置。测量以干涉测量方式、部分浸渍(使用油)并且通过计算多次测量来实现的。此外，使用参考面和干涉测量表面。由于相机像素的可行数量，横向分辨率很高，并且能够测量波长的小部分的路径差异。然而，所有这些方法都需要平坦打磨的样品(“楔形物”)和/或将样品布置在浸渍物中，以及需要布置在玻璃块后方的平坦干涉测量表面。因此，测量总体上是非常繁复的。

另一方面，尤其在非平面元件的情况下，仅测量光学元件的表面，特别是透镜的表面：对于以干涉测量精度测量透镜体积中的透镜均匀性没有已知的解决方案

针对其中至少一个表面是曲面的透镜，从文献(Su等人，Refractive indexVariation in compression Molding of precision Glass Optical Components，Applied Optics，第47卷，第10期，2008年)已知Shack-Hartmann-传感器。在此，对波前的变化进行分析以得出关于折射率变化的结论。与干涉测量相比，这种测量方法具有明显较低的精度(即可测量的最小路径差明显较高)和较低的横向空间分辨率，这受传感器中透镜的数量的限制。浸渍物在这里也是必要的，其自己的不均匀性能够干扰测量，并且处理起来很复杂。此外，在透射的情况下测量时，体积内的不均匀性的影响不能与表面的不均匀性的影响分开。

发明内容

因此，本发明的目的是提供一种用于高精度测量光学元件(不仅仅是单个面而是光学元件的整体)的测试设备和方法，其尤其也适用于高精度地测量屈光眼科激光手术的塑料透镜或其他注塑成型部件，在屈光眼科激光手术中，最高质量和在出现生产问题时的早期干预非常重要，而且它也易于操作。

本发明在独立权利要求中被限定。从属权利要求涉及优选的改进方案。