[发明专利]一种GRIN透镜最佳物像距测量系统

说明书

一种GRIN透镜最佳物像距测量系统，逆显微成像单元将分辨率靶标成像至GRIN透镜物面，正显微成像单元测量GRIN透镜像面最佳分辨率，镜面定位单元测量第一物镜至GRIN透镜前端面的距离，及用于测量第二物镜至GRIN透镜后端面的距离。本发明通过采用迈克尔逊干涉和显微测量光路相结合的技术思路，以GRIN透镜两端平面作为基准，实现了最佳物像距的亚微米级测量精度，极大的改善了GRIN透镜组合光学系统的成像质量；整个测量过程实现无接触测量，精度可以实现亚微米级，满足现有GRIN透镜的测量需求；可以通过镜面定位单元及时发现并校正回程差、偏离光轴等问题，确保测量精度，提升了GRIN透镜的应用优势。

技术领域

本发明涉及GRIN透镜技术领域，具体涉及一种GRIN透镜最佳物像距测量系统。

背景技术

GRIN透镜是由具有梯度折射率的物质设计或是制造出来的光学透镜，其折射率不是常数，又称变折射率透镜、非均匀透镜或者渐变折射率透镜。GRIN透镜由于体积小、易加工、耦合效率高、可以深度植入目标样品、侵害性极小、负载感极弱等特点，已广泛应用于光纤通信、微型光学领域和医学领域等。

相比于传统消色差乃至复消色物镜，GRIN透镜的成像质量仍有很多不足，特别在色差和畸变方面，GRIN透镜的景深很大，不同物距下均可找到对应的像距成像，但成像质量却差别很大，导致与它配合使用的光学系统(如光纤、显微物镜等)很难达到最优成像效果，因为在组合系统里面，GRIN透镜的后端面与其配合的光学系统距离固定，总有一个相应的物距与之匹配，但该物距下的成像质量未必最佳。因此需要在组合之前确定GRIN透镜的最佳物距。现阶段没有成熟的测量仪器设备可用于GRIN透镜最佳物像距测量，亟需一种用于GRIN透镜最佳物像距测量的技术方案。

发明内容

为此，本发明提供一种GRIN透镜最佳物像距测量系统，实现GRIN透镜最佳物像距测量以改善GRIN透镜组合光学系统的成像质量。

为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种GRIN透镜最佳物像距测量系统，包括：

逆显微成像单元，用于将分辨率靶标成像至GRIN透镜物面，逆显微成像单元设有第一物镜；

正显微成像单元，用于测量GRIN透镜像面最佳分辨率，正显微成像单元设有第二物镜；

镜面定位单元，用于测量所述第一物镜至GRIN透镜前端面的距离，及用于测量所述第二物镜至GRIN透镜后端面的距离。

作为GRIN透镜最佳物像距测量系统的优选方案，所述逆显微成像单元还设有光源、毛玻璃、分辨率靶标、第一分光棱镜、第一CMOS相机、第二分光棱镜和第一管镜；

所述毛玻璃处于所述光源和分辨率靶标之间，所述第一分光棱镜处于所述分辨率靶标和第一管镜之间，所述第一CMOS相机处于所述第一分光棱镜的侧部，所述第二分光棱镜处于所述第一管镜和第一物镜之间；

所述第一分光棱镜和第一CMOS相机均位于所述第一管镜的焦平面上。

作为GRIN透镜最佳物像距测量系统的优选方案，所述正显微成像单元还设有第二管镜及第二CMOS相机；所述第二CMOS相机位于所述第二管镜的焦平面上。

作为GRIN透镜最佳物像距测量系统的优选方案，所述镜面定位单元设有第三物镜、第三分光棱镜、超辐射发光二极管、光电倍增管和反射镜；所述第三物镜处于所述第二分光棱镜和第三分光棱镜之间，第三分光棱镜还处于所述超辐射发光二极管和反射镜之间，第三分光棱镜又处于所述第三物镜和光电倍增管之间。

作为GRIN透镜最佳物像距测量系统的优选方案，所述第一物镜的数值孔径满足以下关系：

NA₁≥NA_GRIN