[发明专利]一种基于波前传感器的光学制件均匀性检测装置与方法

说明书

本发明属于光学制件均匀性检测技术领域，并具体公开了一种基于波前传感器的光学制件均匀性检测装置与方法，包括依次同轴放置的激光器、扩束器、偏振片、透明槽、成像镜组和波前传感器，透明槽中装有与待测光学制件材料折射率相同的折射率匹配溶液；检测时，激光器发出的激光经扩束器扩束后，通过偏振片成为偏振光，该偏振光依次通过透明槽前壁、折射率匹配溶液、透明槽后壁，然后由成像镜组成像，所形成的图像由波前传感器获取得到此时的波前差，进而通过有无制件时的波前差，得到制件折射率均匀性情况。本发明有效降低了制件几何形状对折射率检测的影响，为检测具有面形的光学制件的折射率均匀性提供了高效、适用性强、高精度的方法和装置。

技术领域

本发明属于光学制件均匀性检测技术领域，更具体地，涉及一种基于波前传感器的光学制件均匀性检测装置与方法。

背景技术

光学制件指光学系统的透明元件部分，随着光学系统在国防军事、科学研究和民用领域越来越广泛的应用需求，如高端望远镜、手机镜头、LED照明制件等，通过光学系统设计、光学材料、成形工艺及检测技术的提升实现光学制件高精度、高效率、低成本的制造。光学领域包含成像及非成像设计，自由曲面制件以其优秀的光学性能得到越来越广泛的应用。

传统光学制件采用玻璃研磨制造，玻璃毛坯的质量影响最终制件折射率均匀性；现在也常采用塑料制造光学制件，塑料具有质量轻、力学性能优且易于大规模制造的优点有广阔的应用前景，成形工艺包括但不限于注射成形、热压成形、快速成形、机加工成形技术，成形过程复杂温度场剪切场引起高分子链取向、收缩不均及翘曲导致制件折射率不均匀，导致光学畸变、初级像差等光学性能劣化。对光学制件进行均匀性评价，为光学制件生产提供指导，优化其生产工艺有重要意义。

现有的折射率均匀性检测方法包括：采用置板法测试平板毛坯材料均匀性，以及采用折射率匹配液结合干涉仪测试光学制件均匀性。如专利CN201510404630提供了一种大口径单轴晶体折射率均匀性检测装置及方法，其通过夏克-哈特曼波前传感器结合光路设计实现晶体的均匀性检测，但该发明只适用于检测平行平板毛坯，检测具有面形的制件时，面形对波前干扰因素大，不能检测具有面形的光学制件；专利CN201510962193提供了一种球面透镜材料均匀性的检测方法，通过折射率匹配液结合干涉仪测试球面材料均匀性，但该方法对干涉仪要求较高。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种基于波前传感器的光学制件均匀性检测装置与方法，其目的在于，结合波前检测技术、折射率匹配溶液和高精度平行容器实现光学制件的折射率均匀性检测，有效降低了制件几何形状对折射率检测的影响，为检测具有面形的光学制件的折射率均匀性提供了高效、适用性强、高精度的方法和装置。

为实现上述目的，按照本发明的一方面，提出了一种基于波前传感器的光学制件均匀性检测装置，包括依次同轴放置的激光器、扩束器、偏振片、透明槽、成像镜组和波前传感器，其中，所述透明槽中装有与待测光学制件材料折射率相同的折射率匹配溶液；

检测时，所述激光器发出的激光经扩束器扩束后，通过偏振片成为偏振光，该偏振光通过装有折射率匹配溶液的透明槽后，由成像镜组成像，所形成的图像由波前传感器获取。

作为进一步优选的，所述折射率匹配溶液由煤油、乙醇与溴代萘配置而成。

作为进一步优选的，所述激光器为氦氖激光器。

作为进一步优选的，所述透明槽为石英槽。

作为进一步优选的，所述透明槽的壁面经过抛光处理。

作为进一步优选的，所述波前传感器上还连接有数据采集处理单元。

按照本发明的另一方面，提出了一种基于波前传感器的光学制件均匀性检测方法，采用上述检测装置实现，具体包括如下步骤：