[发明专利]基于波面干涉信息的透镜测试方法在审

专利信息
申请号: 202111305387.8 申请日: 2021-11-03
公开(公告)号: CN114397089A 公开(公告)日: 2022-04-26
发明(设计)人: 李莉华;赵玮;曲晓峰;林煜瑛;廖培东;刘亦婷;叶丽停 申请(专利权)人: 深圳技术大学
主分类号: G01M11/02 分类号: G01M11/02;G01N21/41
代理公司: 青岛联智专利商标事务所有限公司 37101 代理人: 迟姗;匡丽娟
地址: 518000 广东省深*** 国省代码: 广东;44
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摘要:
搜索关键词: 基于 干涉 信息 透镜 测试 方法
【说明书】:

发明提供一种基于波面干涉信息的透镜测试方法,包括下列步骤,设置氦氖激光器光源以便产生平行光;将所述平行光分成两路,一路作为参考光,一路作为物光;打开所述物光,在所述物光光路上放置透镜样品,通过SH传感器测量所述透镜样品折射率;获得放入被测样品前后的差异,计算获得样品内折射率偏差;使用CCD采集所述参考光和所述物光产出的干涉图像;按顺序叠加所述重建的图像,形成三维图像;本发明的测试方法能够实现对对非规则立体的、平板的、均匀的、非均匀的光学元件折射率分布进行细致化测量。

技术领域

本发明属于透镜折射率场测试方法,特别涉及一种针对非球面透镜、自由曲面元件以及特殊光学玻璃元件的基于波面干涉信息的透镜测试方法。

背景技术

折射率测量指光在空气中的速度与光在该材料中的速度之比率。材料的折射率越高,使入射光发生折射的能力越强。对于玻璃透镜的折射率测量,现有技术中一般采用传统的波前传感器(例如夏克-哈特曼波前传感器)测量折射率的系统。

如图1所示,现有技术中的测量系统包括氦氖激光器101,偏振片102,隔离器103,透镜镜头104,透镜镜头组106,107,和传感器108。其中所述传感器108为夏克-哈特曼波前传感器(Shack-Hartmann,SH传感器),激光经过滤波、消偏并扩束110后,入射到固定在匹配液中的被测样品105上,再经过内部折射率场(透镜镜头组106,107)的缩束111)调制后,聚焦到SH传感器的接收面上。处理所述SH传感器接收到的数据,即可重建被测样品105调制的波前信息,减去参考波前,即获得被测样品105调制的波前信息。

然而,采用现有技术中的这种方式只能测量入射面和出射面均为平面且互相平行的样品,并且样品的折射率场沿光线传播方向不变,在与光线传播方向垂直的截面上是变化的。

此外,现有技术的样品需要存在折射率匹配液的环境中,可采用圆柱小瓶来放置样品以及折射率匹配液,但是后期经测量结果提醒,折射率匹配液与圆柱型的瓶子会造成新的透镜的引入,会对样品的测量产生影响。

现有技术的发展说明,随着透镜形状的变化以及折射率场的变化,需要针对非球面透镜、自由曲面元件以及特殊光学玻璃元件、折射率测试准确性、适应性强的测试方法。

发明内容

本发明的目的在于提供基于波面干涉信息的透镜测试方法。本方面的一种基于波面干涉信息的透镜测试方法,包括如下步骤:设置氦氖激光器光源以便产生平行光;将所述平行光分成两路,一路作为参考光,一路作为物光;打开所述物光,在所述物光光路上放置透镜样品,通过SH传感器测量所述透镜样品折射率;获得放入被测样品前后的差异,计算获得样品内折射率偏差;使用CCD采集所述参考光和所述物光产出的干涉图像;获取所述透镜样品折射率场在不同角度下的投影;提取主值区间的相位信息;并将所述相位信息恢复为全值;从所述投影中分别获取各层相位信息;对投影数据进行傅立叶变换;通过逆变换获得每层折射率;按顺序叠加重建的图像,形成三维图像。

本发明的另一个方面,其中通过SH传感器测量所述透镜样品折射率的步骤还包括:利用波前传感器接收经样品折射率场调制的平面;重建所述参考光的波前信息并根据样品厚度获得折射率场的分布;按顺序逐层重建每一层图像。

本发明的再一个方面,其中在所述氦氖激光器后外接光纤耦合器,对产生的光束进行扩束;通过第一分束镜将所述平行光分成两路;在所述参考光和所述物光光路上分别设置第一电动挡板和第二电动挡板;控制所述第一和第二电动挡板,获得参考图像和被测样品图像中的一个或者两个。

本发明的再一个方面,其中所述外接光纤耦合器后放置偏振片,调节所述偏振片与所述氦氖激光器同偏振方向;在所述偏振片后放置隔离器;在所述隔离器后设置孔径光阑;在所述孔径光阑后放置长焦距透镜,以实现扩束。

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