[发明专利]光学材料条纹的定量测试方法

说明书

本发明涉及光学材料条纹的定量测试方法，涉及光学材料条纹测试技术领域。本发明首先是创建一个条纹量化表达的概念和条纹量化算法公式，然后应用光电探测器接收的光学投影测试装置，通过建立光电探测器的接收信号的灰度标尺和校准投影装置的标准校样，对光学投影测试装置进行标定或校准，用标定或校准的光学投影测试装置对被测样品进行测试，并由光学投影测试装置对样品的测试图像进行统计，按条纹量化算法公式进行计算，获得被测试样品的条纹缺陷的定量表达值。本发明使光学材料条纹测试的结果由人工评定转变为按照条纹值的算法由光电投影测试装置自动算出定量结果，大大提高了测试的精准性和测试的客观性，同时还大大提高测试工作的效率，使获得测试图像的同时就获得了定量测试结果。

技术领域

本发明涉及光学材料条纹测试技术领域，具体涉及光学材料条纹的定量测试方法。

背景技术

光学材料中的条纹是光学材料炼制工艺问题或炼制过程控制问题导致的材料中的缺陷，是光学材料内部折射率突变引起的现象。可见光材料的条纹应用图1的投影光学系统可观察到(应用纹影光学系统也可观察到)。这些光学材料中的条纹显示出来通常是一些具有灰度的丝状或带状的不规则条，如图2所示。条纹的形成是该处的折射率相对基体折射率具有突变的增量(增加或减少了Δn)。图2给出了光学材料中条纹轻度、中度、重度的示例状况，光学材料中条纹缺陷的程度随着条纹的数量、所占面积、灰度的增加而严重，没有条纹的光学材料是均匀透亮的。光学材料中的条纹用投影光学系统只能定性评价，即使是用纹影法也只能半定量测试(只是条纹中的不均匀细节反映得多一些)，两种方法都无法定量测试光学材料中的条纹。

无论是可见光光学材料中的条纹，还是红外光学材料中的条纹，对光学零件成像质量都是一种影响严重的材料缺陷，该领域一直希望能定量测试条纹。如能够定量测试光学材料的条纹缺陷，就能针对不同像质要求的光学系统合理选择光学零件的材料(尽管其拥有一定的条纹)，以保证光学系统的成像质量要求；另外定量测试光学材料的条纹缺陷，也能指导光学材料炼制工艺的改进，炼制高质量的光学材料。因此，定量测试光学材料的条纹一直是一个迫切需要解决的技术问题。

目前，光学材料的条纹测试只有投影法的定性测试和纹影法的半定量测试，两个方法都不能对条纹进行定量测试。所谓的半定量测试的纹影法，实际上是没有量值表达关系的测试，只是比投影法有更多的条纹图像细节。

条纹的定性评价是用条纹度，条纹度按定性等级划分为A、B、C、D级，测试样品的条纹等级是由人的视觉对显示的条纹图像进行感官观察确定的，由于各等级没有准确的量化指标表达量和区分界限，结果主要由观察者主观确定。因此，条纹度的评价缺乏客观性和准确性，难以真实、准确地反映条纹对光学系统的影响，不能为光学系统的设计提供条纹缺陷精准的量化表达关系。

发明内容

(一)要解决的技术问题

本发明要解决的技术问题是：如何设计光学材料条纹的定量测试方法，以解决可见光光学材料、红外光学材料等的条纹缺陷定量测试和客观评定的问题，为光学系统合理选择材料保证光学系统设计质量和保证光学材料的炼制质量提供准确的量化测试和评价方法。

(二)技术方案

为了解决上述技术问题，本发明提供了光学材料条纹的定量测试方法，包括以下步骤：

S1、建立光学材料条纹量化表达的指标值——“条纹值”，并根据光学材料条纹的表现形式及其光学性能影响因素，建立条纹量的算法公式，设S为“条纹值”、i为测试样品条纹图像中灰度微元的序号、Δg_i为测试样品条纹图像中第i微元的灰度值、Δg_m为测试样品条纹图像中微元的平均灰度值、n为测试样品条纹图像中微元的总数量、j为测试样品条纹图像中条纹的序数、a_j为测试样品条纹图像中第j条条纹的面积、m为测试样品条纹图像中条纹的总数量，A为测试样品条纹图像的总面积、d为测试样品的厚度，则“条纹值”S按以下公式计算：