球面透镜材料均匀性的检测方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于光学干涉测量技术领域，涉及一种光学球面透镜材料均匀性检测方 法。
【背景技术】
[0002] 高精度光学成像镜头通常由多个光学透镜组成，为了达到理想的成像质量，要求 光学镜头的透射波前达到衍射极限，而光学玻璃的材料均匀性是光学镜头透射波前误差的 主要来源之一。此外，采用零位补偿镜法检测非球面镜面形时，为了获得高精度非球面面形 检测结果，需要校正零位补偿镜的各种误差源，其中就包括补偿镜材料均匀性对补偿镜非 球面波前的影响。在上述应用领域，光学玻璃材料均匀性检测技术是研制高精度光学成像 镜头和零位补偿镜不可或缺的重要环节。现有技术中，光学玻璃材料均匀性的检测方法包 括基于移相干涉仪的透射法与贴置板法，但这两种方法都只能检测平板玻璃的材料均匀 性，在平板玻璃加工为球面透镜之后无法评估透镜最终的材料均匀性。
【发明内容】
[0003] 为了解决现有技术中存在的问题，本发明提供了一种球面透镜材料均匀性检测方 法，该方法结合移相干涉测量技术、折射率匹配液和贴置板实现球面透镜材料均匀性的检 测 。
[0004] 本发明解决技术问题所采用的技术方案如下：
[0005] 球面透镜材料均匀性的检测方法，该方法包括如下步骤：
[0006] 步骤一：构建球面透镜材料均匀性检测装置，包括干涉仪、透射平面标准具、贴置 板和反射平面标准具，所有部件同轴放置;将被检透镜放置在贴置板组成的容器内，在光路 经过的贴置板内侧均匀附着折射率匹配液，所述折射率匹配液在干涉仪工作波长下的折射 率与被检透镜折射率接近，贴置板与被检透镜材料相同，其外表面抛光；
[0007] 步骤二:在干涉仪上安装透射平面标准具；调整贴置板倾斜使其反射光处于干涉 仪视场以外;安装反射平面标准具并调整倾斜使其与透射平面标准具形成的干涉条纹为零 条纹，并调整干涉仪聚焦位置使反射平面标准具成为干涉仪成像镜的物面；
[0008] 步骤三:在包含被检透镜的满腔情况下，透射平面标准具与反射平面标准具形成 干涉腔，其干涉检测结果CFC为：
[0009 ] CFC = -STF-SRF+Hpiatel+H〇il+HLens+Hpiate2+kl
[0010] 其中，STF和SRF分别为透射平面标准具和反射平面标准具的面形误差，HPlatel、 HPlate2、HQll和HLens分别为第一贴置板、第二贴置板、折射率匹配液和被检透镜的均匀性，kd 常数项；
[0011] 步骤四：搅动折射率匹配液，待匹配液重新稳定后再测量满腔的结果，重复该过程 多次，并将多次测量结果取平均，获得满腔的平均干涉检测结果：
[0013]其中，折射率匹配液均匀性在多组重复测量结果平均后被消除；
[0014]步骤五:取出被检透镜，清空了折射率匹配液，透射平面标准具与反射平面标准具 形成空腔，其干涉检测结果Cec为：
[0015] CEC = -STF-SRF+Hpiatel+Hpiate2+k2
[0016] 其中，k2为常数项;被检透镜的材料均匀性HLens由步骤四中满腔平均干涉结果^ 和步骤五中空腔的检测结果C EC相减得到：
[0018] 本发明的有益效果是:本发明提出一种结合移相干涉测量技术、折射率匹配液和 贴置板实现球面透镜材料均匀性检测的方法。通过折射率匹配液与被检透镜折射率的匹 配，使被检透镜可以利用干涉仪平面波前检测。同时，通过搅动折射率匹配液，然后反复测 量满腔状态下的干涉检测结果消除折射率匹配液均匀性对检测结果的影响。最后，利用满 腔和空腔干涉检测结果相减可以获得被检透镜的材料均匀性。该方法的有益效果是不仅可 以测量平板玻璃的材料均匀性，还可以测量球面透镜的材料均匀性。
【附图说明】
[0019] 图1本发明球面透镜材料均匀性的检测方法装置图。
[0020] 图中：1、干涉仪，2、透射平面标准具，3、折射率匹配液，4、第二贴置板，5、被检透 镜，6、反射平面标准具和7、第一贴置板。
【具体实施方式】
[0021] 下面结合附图和实施例对本发明做进一步详细说明。
[0022] 图1为球面透镜材料均匀性检测方法示意图，结合移相干涉测量技术、折射率匹配 液和贴置板实现球面透镜材料均匀性检测包括以下步骤：
[0023] 步骤一:构建球面透镜材料均匀性检测装置，包括干涉仪1、透射平面标准具(TF) 2、折射率匹配液3、贴置板4、被检透镜5和反射平面标准具(RF)6,所有部件同轴放置。将被 检透镜5浸入折射率匹配液3中，并用两块贴置板4构成折射率匹配液3的容器，其中，折射率 匹配液3在干涉仪1工作波长下的折射率需要与被检透镜5折射率十分接近，贴置板4与被检 透镜5材料相同，其外表面需要抛光至一定面形精度。
[0024]步骤二：首先，在干涉仪1上安装TF 2，调整倾斜使其法线与干涉仪1光轴平行；然 后，调整贴置板4倾斜使其反射光处于干涉仪1视场以外，即无法与TF 2反射光形成干涉条 纹;最后，安装RF 6并调整倾斜使其与TF 2形成的干涉条纹为零条纹，并调整干涉仪1聚焦 位置使RF 6成为干涉仪1成像镜的物面。
[0025]步骤三:在包含被检透镜5的满腔情况下，TF 2与RF 6形成干涉腔，其干涉检测结 果Cfc由下式确定：
[0026] CfC - _STF_SRF+Hpiatel+H〇il+HLens+Hpiate2+kl
[0027] 其中，Stf和Srf分别为TF 2和RF 6的面形误差，Hpiatel、Hpiate2、H〇ii和HLens分别为第二 贴置板4、第一贴置板7、折射率匹配液3和被检透镜5的均匀性，lu为常数项。
[0028] 步骤四：搅动折射率匹配液3,待其重新稳定后再测量满腔的结果，重复该过程多 次，并将多次测量结果取平均，获得满腔的平均干涉检测结果
[0030] 其中，折射率匹配液3均匀性在多组重复测量结果平均后被消除。
[0031] 步骤五:取出被检透镜5,并清空了贴置板4内的折射率匹配液3，TF2与RF 6形成空 腔，其干涉检测结果CEe如下：
[0032 ] CEC = -STF-SRF+Hpiatel+Hpiate2+k2
[0033]其中，1?为常数项。因此，被检透镜5的材料均匀性HLens可由步骤四中满腔平均干涉 结果€和步骤五中空腔的检测结果CEC相减得到：
【主权项】
1.球面透镜材料均匀性的检测方法，其特征在于，该方法包括如下步骤： 步骤一：构建球面透镜材料均匀性检测装置，包括干设仪、透射平面标准具、贴置板和 反射平面标准具，所有部件同轴放置;将被检透镜放置在贴置板组成的容器内，在光路经过 的贴置板内侧均匀附着折射率匹配液，所述折射率匹配液在干设仪工作波长下的折射率与 被检透镜折射率接近，贴置板与被检透镜材料相同，其外表面抛光； 步骤二:在干设仪上安装透射平面标准具；调整贴置板倾斜使其反射光处于干设仪视 场W外；安装反射平面标准具并调整倾斜使其与透射平面标准具形成的干设条纹为零条 纹，并调整干设仪聚焦位置使反射平面标准具成为干设仪成像镜的物面； 步骤Ξ:在包含被检透镜的满腔情况下，透射平面标准具与反射平面标准具形成干设 腔，其干设检测结果Cfc为： CFC = -SxF-SRF+Hpiatel+H〇il+HLens+Hpiate2+kl 其中，StF和SrF分别为透射平面标准具和反射平面标准具的面形误差，化latel、化late2、化il 和化ens分别为第一贴置板、第二贴置板、折射率匹配液和被检透镜的均匀性，kl为常数项； 步骤四：揽动折射率匹配液，待匹配液重新稳定后再测量满腔的结果，重复该过程多 次，并将多次测量结果取平均，获得满腔的平均干设检测结果ζ;;其中，折射率匹配液均匀性在多组重复测量结果平均后被消除； 步骤五:取出被检透镜，清空了贴置板内的折射率匹配液，透射平面标准具与反射平面 标准具形成空腔，其干设检测结果Cec为： CeC = -STF-SRF+Hpiatel+Hpiate2+k2 其中，k2为常数项;被检透镜的材料均匀性化ens由步骤四中满腔平均干设结果和步 骤五中空腔的检测结果Cec相减得到：
【专利摘要】球面透镜材料均匀性的检测方法属于光学干涉测量技术领域，该方法结合移相干涉测量技术、折射率匹配液和贴置板实现球面透镜材料均匀性检测。通过折射率匹配液与被检透镜折射率的匹配，使被检透镜可以利用干涉仪平面波前检测。同时，通过搅动折射率匹配液，然后反复测量满腔状态下的干涉检测结果消除折射率匹配液均匀性对检测结果的影响。最后，利用满腔和空腔干涉检测结果相减可以获得被检透镜的材料均匀性。该方法的有益效果是不仅可以测量平板玻璃的材料均匀性，还可以测量球面透镜的材料均匀性。
【IPC分类】G01N21/17
【公开号】CN105572050
【申请号】CN201510962193
【发明人】苗亮, 张文龙, 刘钰, 马冬梅, 金春水
【申请人】中国科学院长春光学精密机械与物理研究所
【公开日】2016年5月11日
【申请日】2015年12月21日