同步移相檢測透鏡面形用的組合式偏振分光器檢測裝置的制造方法
【專利摘要】本實用新型涉及一種同步移相檢測透鏡面形用的組合式偏振分光器檢測裝置，組合式偏振分光器的正下方從下至上依次設(shè)置有檢測光源和激光擴束鏡，組合式偏振分光器的正上方設(shè)置有光學樣板，所述組合式偏振分光器的正左方從右至左依次設(shè)置有二維正交光柵、檢偏器陣列及接收屏；組合式偏振分光器的正右方設(shè)置一待測鏡片。本實用新型采用偏振干涉的方法使兩相干光束有近似相等的光強，可調(diào)的條紋亮度，能抑制雜散光等光學噪聲的影響，大大提高鏡片檢測的精度，使用方便，在接收屏上可獲得四幅依次移相90°的干涉圖，可以判斷出高低光圈走向的趨勢，有助于在線加工人員修整光圈，消除非檢測面干涉條紋對檢測面的影響，得到對比度高的干涉條紋。
【專利說明】
同步移相檢測透鏡面形用的組合式偏振分光器檢測裝置
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實用新型涉及偏振相干技術(shù)和同步移相技術(shù)，尤其涉及一種同步移相檢測透鏡面形用的組合式偏振分光器檢測裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，檢驗拋光后的光學零件面形偏差通常采用光學樣板或干涉儀檢測，檢驗方法都是根據(jù)光的干涉原理，在光學車間檢驗光學零件的面形偏差，常用的方法有干涉圖樣法和陰影法。干涉圖樣法可分為接觸法(即樣板法)和非接觸法(即干涉儀法)。
[0003]在光學車間光學鏡片面形偏差檢測通常采用光學樣板法，而鏡片下盤后出廠前的終檢采用干涉儀檢測法。二者都是根據(jù)光的干涉原理，通過觀察到的干涉條紋的數(shù)目、形狀、變化狀態(tài)和顏色來確定鏡片的面形偏差。樣板法檢測需要將待測鏡片和光學樣板直接接觸，加壓觀察，這種檢測方法不僅對鏡片的表面光潔度造成一定程度的破壞，多次測量還會使光學樣板磨損，給測量結(jié)果帶來誤差，造成反復返工甚至報廢、大大降低了生產(chǎn)效率、增加了生產(chǎn)成本。干涉儀(以美國zego為例)屬于非接觸無損檢測，測量精度高，但價格昂貴，而且測量范圍受到標準鏡頭相關(guān)孔徑的限制，需要多種規(guī)格的標準鏡頭，并且需要一定長度的導軌來實現(xiàn)基準面的球心從待測透鏡的球面頂點移動到與被測面的球心重合，通過測量移動的距離獲得待測透鏡的曲率半徑。干涉圖不能反映曲率半徑相對名義值的偏差，不適用于車間的在線檢測。
[0004]專利申請?zhí)朇N201010550796“透鏡面形偏差檢測裝置及其方法”公開了一種小型球面干涉儀，該干涉儀使用兩個完全相同的等邊直角棱鏡膠合而成的分光棱鏡(結(jié)合面鍍有半反半透膜)，將檢測光束分成透射和反射兩束光，分別照射在待測鏡片和光學樣板上反射在接收屏上形成干涉條紋，它用于無損檢驗球面鏡片偏差。但這種方法無法消除光源的亮斑和雜散光，采集到的干涉條紋對比度較差;且用平行光作為檢測光，要求檢測裝置各光學元件口徑較大，且光能利用率較低，產(chǎn)生的背景噪聲較大，嚴重影響圖像質(zhì)量，使后期圖像處理的誤差變大。
[0005]發(fā)明專利200310122011.9“改進型邁克爾遜干涉儀”公開了一種分光器，該分光器是由兩片完全相同的等邊直角棱鏡膠合而成的分光棱鏡，且在膠合面上鍍有一層半透半反膜，它可以實現(xiàn)光束的透鏡和反射。它用于波長的測定，未應(yīng)用到透鏡的面形偏差檢測。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本實用新型的目的是針對以上不足之處，提供了一種檢測精度高，使用方便的同步移相檢測透鏡面形用組合式偏振分光器檢測裝置。
[0007]本實用新型解決技術(shù)問題所采用的方案是，一種同步移相檢測透鏡面形用的組合式偏振分光器檢測裝置，包括組合式偏振分光器，所述組合式偏振分光器的正下方從下至上依次設(shè)置有檢測光源和激光擴束鏡，所述組合式偏振分光器的正上方設(shè)置有光學樣板，所述組合式偏振分光器的正左方從右至左依次設(shè)置有二維正交光柵、檢偏器陣列及接收屏;所述組合式偏振分光器的正右方設(shè)置一待測鏡片。
[0008]進一步的，所述組合式偏振分光器包括由兩個相同的等腰直角三棱鏡膠合而成的立方棱鏡，其中一個等腰直角三棱鏡的膠合面鍍有偏振分光介質(zhì)膜。
[0009]進一步的，所述立方棱鏡的周側(cè)膠合有起偏器和1/4波片，所述起偏器設(shè)置于立方棱鏡的正下側(cè)，所述立方棱鏡的正上側(cè)、正右側(cè)和正左側(cè)均設(shè)置有1/4波片。
[0010]進一步的，所述光學樣板上設(shè)置有用于調(diào)整光波相位的壓電陶瓷移相器，所述接收屏光軸線與等腰直角三棱鏡的膠合面形成的角度為45°。
[0011]進一步的，所述檢測光源、激光擴束鏡、起偏器以及光學樣板的光軸線重合，所述二維正交光柵、檢偏器陣列及接收屏的光軸線與起偏器的光軸線重合，所述二維正交光柵、檢偏器陣列及接收屏的光軸線和光學樣板的光軸線均與等腰直角三棱鏡的膠合面中心相交。
[0012]進一步的，所述二維正交光柵作為分光元件，所述檢偏器陣列由四片材料相同且偏振方向依次成45°的偏振片組成。
[0013]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型具有以下有益效果:本實用新型采用偏振干涉以及同步移相的方法使兩相干光束有近似相等的光強，可調(diào)的條紋亮度，能實現(xiàn)抑制雜散光等光學噪聲的影響，大大提高鏡片檢測的精度，使用方便，在接受屏上可獲得四幅依次移相90°的干涉圖，通過相應(yīng)的移相算法得出面型偏差，以此來檢測待測鏡面的面形，通過四幅干涉圖可以判斷出高低光圈走向的趨勢，有助于在線加工人員修整光圈，二維正交光柵與檢偏器陣列的組合能夠有效的消除隨機誤差的影響，消除非檢測面干涉條紋對檢測面的影響，得到對比度高的干涉條紋。
【附圖說明】
[0014]下面結(jié)合附圖對本實用新型專利進一步說明。
[0015]圖1為本實用新型的光路原理示意圖。
[0016]圖2為本實用新型的組合式偏振分光器構(gòu)造示意圖。
[0017]圖中:
[0018]1-組合式偏振分光器，2-接收屏，3-立方棱鏡，4-激光擴束鏡，5-檢測光源，6-光束，7- 1/4波片，8-光學樣板，801-光學樣板的基準面，9-待測鏡片，901-待測鏡片的基準面，10-起偏器，11-等腰直角三棱鏡，12-二維正交光柵，13-檢偏器陣列。
【具體實施方式】
[0019]下面結(jié)合附圖和【具體實施方式】對本實用新型進一步說明。
[0020]如圖1?2所示，一種同步移相檢測透鏡面形用組合式偏振分光器檢測裝置，包括組合式偏振分光器I，所述組合式偏振分光器I的正下方從下至上依次設(shè)置有檢測光源5和激光擴束鏡4，所述組合式偏振分光器4的正上方設(shè)置有光學樣板8，所述組合式偏振分光器I的正左方從右至左依次設(shè)置有二維正交光柵12、檢偏器陣列13及接收屏2;所述組合式偏振分光器I的正右方設(shè)置一待測鏡片9。
[0021]從上述可知，本實用新型的有益效果在于:在本實施例中，本實用新型采用偏振干涉的方法，使兩相干光束有近似相等的光強，條紋亮度可以調(diào)節(jié)，能夠抑制雜散光等光學噪聲的影響，得到對比度高的干涉條紋，減少后期圖像處理的誤差，提高鏡片檢測的精度，通過在光學樣板8上安裝壓電陶瓷移相器，驅(qū)動光學樣板8使其產(chǎn)生幾分之一波長量級的光程變化，使干涉場產(chǎn)生變化的干涉圖樣，通過對干涉圖樣的處理，自動消除干涉場中的固定噪聲。
[0022]在本實施例中，所述組合式偏振分光器I包括由兩個相同的等腰直角三棱鏡11膠合而成的立方棱鏡3，其中一個等腰直角三棱鏡11的膠合面均鍍有偏振分光介質(zhì)膜。
[0023]在本實施例中，所述立方棱鏡3的周側(cè)膠合有起偏器10和1/4波片7，所述起偏器10設(shè)置于立方棱鏡3的正下側(cè)，所述立方棱鏡3的正上側(cè)、正右側(cè)和正左側(cè)均設(shè)置有1/4波片7。采用將起偏器10、1/4波片7分別膠合在立方棱鏡3的4個透光面，減少這些光學元件之間反射產(chǎn)生的雜散光，有效的利用光能，提高干涉條紋的對比度，并且，這種設(shè)計有利于減小裝置的體積，使儀器小型化。
[0024]在本實施例中，所述激光擴束鏡4包括擴束鏡和光束整形鏡，所述擴束鏡設(shè)置于激光擴束鏡4的下部，所述光束整形鏡設(shè)置于激光擴束鏡4的上部。
[0025]在本實施例中，所述光學樣板8上設(shè)置有用于調(diào)整光波相位的壓電陶瓷移相器，所述接收屏2光軸線與等腰直角三角棱鏡11的膠合面形成的角度為45°。
[0026]在本實施例中，所述檢測光源5、激光擴束鏡4、起偏器10以及光學樣板8的光軸線重合，所述二維正交光柵12、檢偏器陣列13和接收屏2的光軸線與起偏器10的光軸線重合，所述二維正交光柵12、檢偏器陣列13和接收屏2的光軸線和光學樣板8的光軸線均與等腰直角三棱鏡11的膠合面中心相交。
[0027]本實用新型采用同步移相的方法，通過二維正交光柵12的兩相干光束實現(xiàn)等光強分光，分光后通過檢偏器陣列13可得到四幅依次移相90°的干涉圖，通過相應(yīng)的移相算法得出面型偏差，以此來檢測待測鏡面的面形，通過四幅干涉圖可以判斷出高低光圈走向的趨勢，有助于在線加工人員修整光圈，二維正交光柵與檢偏器陣列的組合能夠有效的消除隨機誤差的影響，消除非檢測面干涉條紋對檢測面的影響，得到對比度高的干涉條紋。
[0028]下面通過本實施例的具體實施過程對本實用新型做進一步的解釋說明。
[0029]具體實施過程:將待檢測鏡片9放置在組合式偏振分光器I的正右方，從檢測光源5出射的光束6入射到激光擴束鏡4，激光擴束鏡4將光束6直徑擴大，并調(diào)整為平行光，光束6垂直于組合式偏振分光器I下方的起偏器10入射，在兩個等腰直角三棱鏡11的膠合面分成兩束光束，其中一束光束透射過膠合面，以垂直于組合式偏振分光器I上方的1/4波片7方向射向光學樣板8的基準面801，經(jīng)反射后沿原光路返回，接著經(jīng)過膠合面以垂直于組合式偏振分光器I左方的1/4波片7的方向反射后，射向二維正交光柵12、檢偏器陣列13及接收屏2，形成參考波前；另一束光束經(jīng)過膠合面反射后以垂直于組合式偏振分光器I右方的1/4波片7的方向射向待測鏡片9的基準面901，經(jīng)反射后沿原光路返回，接著經(jīng)過膠合面以垂直于組合式偏振分光器I左方的1/4波片7的方向射向二維正交光柵12、檢偏器陣列13及接收屏2，形成測試波前。參考波前與測試波前匯合后形成干涉，沿待測鏡片9光軸方向前后調(diào)節(jié)待測鏡片9，在接收屏2處可以觀察到四幅依次移相90°的干涉圖，通過相應(yīng)的軟件算法得出面形偏差，以此來檢測待測鏡面的面形。
[0030]上列較佳實施例，對本實用新型的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點進行了進一步詳細說明，所應(yīng)理解的是，以上所述僅為本實用新型的較佳實施例而已，并不用以限制本實用新型，凡在本實用新型的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應(yīng)包含在本實用新型的保護范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項】
1.一種同步移相檢測透鏡面形用的組合式偏振分光器檢測裝置，包括組合式偏振分光器，其特征在于:所述組合式偏振分光器的正下方從下至上依次設(shè)置有檢測光源和激光擴束鏡，所述組合式偏振分光器的正上方設(shè)置有光學樣板，所述組合式偏振分光器的正左方從右至左依次設(shè)置有二維正交光柵、檢偏器陣列及接收屏;所述組合式偏振分光器的正右方設(shè)置一待測鏡片。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的同步移相檢測透鏡面形用的組合式偏振分光器檢測裝置，其特征在于:所述組合式偏振分光器包括由兩個相同的等腰直角三棱鏡膠合而成的立方棱鏡，其中一個等腰直角三棱鏡的膠合面鍍有偏振分光介質(zhì)膜。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的同步移相檢測透鏡面形用的組合式偏振分光器檢測裝置，其特征在于:所述立方棱鏡的周側(cè)膠合有起偏器和1/4波片，所述起偏器設(shè)置于立方棱鏡的正下側(cè)，所述立方棱鏡的正上側(cè)、正右側(cè)和正左側(cè)均設(shè)置有1/4波片。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的同步移相檢測透鏡面形用的組合式偏振分光器檢測裝置，其特征在于:所述激光擴束鏡包括擴束鏡和光束整形鏡，所述擴束鏡設(shè)置于激光擴束鏡的下部，所述光束整形鏡設(shè)置于激光擴束鏡的上部。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的同步移相檢測透鏡面形用的組合式偏振分光器檢測裝置，其特征在于:所述光學樣板上設(shè)置有用于調(diào)整光波相位的壓電陶瓷移相器，所述接收屏光軸線與等腰直角三棱鏡的膠合面形成的角度為45°。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的同步移相檢測透鏡面形用的組合式偏振分光器檢測裝置，其特征在于:所述檢測光源、激光擴束鏡、起偏器以及光學樣板的光軸線重合，所述二維正交光柵、檢偏器陣列和接收屏的光軸線與起偏器的光軸線重合，所述二維正交光柵、檢偏器陣列和接收屏的光軸線和光學樣板的光軸線均與等腰直角三棱鏡的膠合面中心相交。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的同步移相檢測透鏡面形用的組合式偏振分光器檢測裝置，其特征在于:所述檢偏器陣列由四片材料相同且偏振方向依次成45°的偏振片組成。
【文檔編號】G01B11/24GK205448992SQ201620201219
【公開日】2016年8月10日
【申請日】2016年3月16日
【發(fā)明人】王敏, 郭王凱, 黃德煒, 邵曉萍
【申請人】福建師范大學