CN114397089A - 基于波面干涉信息的透镜测试方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种基于波面干涉信息的透镜测试方法，包括下列步骤，设置氦氖激光器光源以便产生平行光；将所述平行光分成两路，一路作为参考光，一路作为物光；打开所述物光，在所述物光光路上放置透镜样品，通过SH传感器测量所述透镜样品折射率；获得放入被测样品前后的差异，计算获得样品内折射率偏差；使用CCD采集所述参考光和所述物光产出的干涉图像；按顺序叠加所述重建的图像，形成三维图像；本发明的测试方法能够实现对对非规则立体的、平板的、均匀的、非均匀的光学元件折射率分布进行细致化测量。

Description

基于波面干涉信息的透镜测试方法

技术领域

本发明属于透镜折射率场测试方法，特别涉及一种针对非球面透镜、自由曲面元件以及特殊光学玻璃元件的基于波面干涉信息的透镜测试方法。

背景技术

折射率测量指光在空气中的速度与光在该材料中的速度之比率。材料的折射率越高，使入射光发生折射的能力越强。对于玻璃透镜的折射率测量，现有技术中一般采用传统的波前传感器(例如夏克-哈特曼波前传感器)测量折射率的系统。

如图1所示，现有技术中的测量系统包括氦氖激光器101，偏振片102，隔离器103，透镜镜头104，透镜镜头组106，107，和传感器108。其中所述传感器108为夏克-哈特曼波前传感器(Shack-Hartmann，SH传感器)，激光经过滤波、消偏并扩束110后，入射到固定在匹配液中的被测样品105上，再经过内部折射率场(透镜镜头组106，107)的缩束111)调制后，聚焦到SH传感器的接收面上。处理所述SH传感器接收到的数据，即可重建被测样品105调制的波前信息，减去参考波前，即获得被测样品105调制的波前信息。

然而，采用现有技术中的这种方式只能测量入射面和出射面均为平面且互相平行的样品，并且样品的折射率场沿光线传播方向不变，在与光线传播方向垂直的截面上是变化的。

此外，现有技术的样品需要存在折射率匹配液的环境中，可采用圆柱小瓶来放置样品以及折射率匹配液，但是后期经测量结果提醒，折射率匹配液与圆柱型的瓶子会造成新的透镜的引入，会对样品的测量产生影响。

现有技术的发展说明，随着透镜形状的变化以及折射率场的变化，需要针对非球面透镜、自由曲面元件以及特殊光学玻璃元件、折射率测试准确性、适应性强的测试方法。

发明内容

本发明的目的在于提供基于波面干涉信息的透镜测试方法。本方面的一种基于波面干涉信息的透镜测试方法，包括如下步骤：设置氦氖激光器光源以便产生平行光；将所述平行光分成两路，一路作为参考光，一路作为物光；打开所述物光，在所述物光光路上放置透镜样品，通过SH传感器测量所述透镜样品折射率；获得放入被测样品前后的差异，计算获得样品内折射率偏差；使用CCD采集所述参考光和所述物光产出的干涉图像；获取所述透镜样品折射率场在不同角度下的投影；提取主值区间的相位信息；并将所述相位信息恢复为全值；从所述投影中分别获取各层相位信息；对投影数据进行傅立叶变换；通过逆变换获得每层折射率；按顺序叠加重建的图像，形成三维图像。

本发明的另一个方面，其中通过SH传感器测量所述透镜样品折射率的步骤还包括：利用波前传感器接收经样品折射率场调制的平面；重建所述参考光的波前信息并根据样品厚度获得折射率场的分布；按顺序逐层重建每一层图像。

本发明的再一个方面，其中在所述氦氖激光器后外接光纤耦合器，对产生的光束进行扩束；通过第一分束镜将所述平行光分成两路；在所述参考光和所述物光光路上分别设置第一电动挡板和第二电动挡板；控制所述第一和第二电动挡板，获得参考图像和被测样品图像中的一个或者两个。

本发明的再一个方面，其中所述外接光纤耦合器后放置偏振片，调节所述偏振片与所述氦氖激光器同偏振方向；在所述偏振片后放置隔离器；在所述隔离器后设置孔径光阑；在所述孔径光阑后放置长焦距透镜，以实现扩束。

本发明的再一个方面，其中在所述参考光和所述物光路径上设置第一反射镜和第二反射镜，将所述参考光与所述物光光路缩短以便分别通过光线汇聚进入第二分束镜；所述第二分束镜的出口分别设置由长焦距透镜和小焦距透镜组成的透镜组，其中长焦距透镜用于汇聚出射干涉光，小焦距透镜用于扩束。

本发明的另一个方面，其中在所述第二分束镜外通过CCD相机对所获得干涉图像进行分析，所述图像分析步骤如下：读取拟被处理的干涉图像；对所述干涉图像进行降噪处理，识别降噪后的图像中的点，以点阵最中间的点为原坐标、其他点减去中间点的坐标的方法将所有点划分在坐标图中，得到点的坐标分布；导入未放入样品前的图像作为参考图像，并上述识别点步骤中的识别点的方法识别所述参考图像中的点，并获得点的坐标函数；用样品图像坐标函数减去参考图像的坐标函数，得到实际光斑的重心偏移量，根据偏移量推出波前斜率以便重构波前；获得沿光路方向的折射率平均值。

本发明的再一个方面，其中获得获得沿光路方向的折射率平均值的步骤还包括：用放置样品的波前信息L(x，y)减去参考波前信息Lr，得到调制波前信息ΔL(x，y)，利用光程的计算方法Δl(x，y)＝Δn(x，y)t，得到折射率的计算方法为

其中Δl(x，y)是加入样品前后的光程差，即波面信息，Δn(x，y)即为样品与环境(折射率匹配液)的折射率差，t为所述透镜样品的厚度。

本发明的另一个方面，其中利用步进电机控制被测样品360°的旋转，以便获得被测样品在各个方位的干涉图像；当所述步进电机旋转时，带动夹具从而带动被测样品，在样品池中运动；所述步进电机的角步距为1.8°。

本发明的另一个方面，其中还包括将相位信息进行窗口傅里叶变换，得到的频谱图中零级频谱是背景光强度，共轭频谱是波前相位的载体；滤波，减去零级频谱，去除背景光；平移，将主频谱平移到频谱中心；进行傅里叶反变换，提取相位；相位提取得到的图像是主值区间的，而条纹干涉图像具有周期性，通过不带权重的最小二乘法以及离散余弦法将相位进行解缠，即把主值区间恢复为全值区间，经过以上三个步骤处理后的各个角度下的相位图像将通过滤波反投影算法，沿高度方向逐层重建折射率场偏差图像，并最终形成三维图像。

本发明的再一个方面，其中还包括获得被测物折射率场在不同角度下的投影；通过加窗的快速傅里叶变换(WFFT)从干涉图像中提取相位信息，再将图像经过滤波以及平移实现降噪以及消除背景，然后进行反傅里叶变换实现相位提取；进行计算机断层成像技术(CT)重建；根据得到的较为连续的相位图，采用滤波反投影算法重建被测样品内部的三维折射率场。

采用上述步骤的基于波面干涉信息的玻璃透镜测试方法，能够克服现有技术中波前传感器测试折射率系统的局限性，提高测试的准确性，并能广泛应用于非球面透镜、自由曲面元件以及特殊光学玻璃元件，满足本发明方法分析需求的同时减小机械误差，并通过光线转折减小系统的整体空间尺寸。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创新性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为现有技术中的玻璃透镜折射率测试系统的结构示意图。

图2为本发明的基于波面干涉信息的玻璃透镜测试方法的光路原理图。

图3为本发明的基于波面干涉信息的玻璃透镜测试方法中激光光源调整部件一个实施方式的结构图。

图4(1)为本发明的图像分析模块一个实施方式的流程图。

图4(2)为本发明的传感器采集软件界面示例图。

图5(1)为本发明的图像分析模块另一个实施方式的流程图。

图5(2)为本发明的测试方法获得的原始干涉图像。

图5(3)为干涉图像的频谱图。

图5(4)为相位主值图。

图5(5)为本发明图像分析模块的工作流程图。

图6为本发明的本发明的玻璃透镜折射率测试系统中图像分析模块的结构图。

图7为本发明的图像分析模块的便携式或者固定存储单元的计算机产品图。

具体实施方式

现结合相应的附图，对本发明的具体实施例进行描述。然而，本发明可以以多种不同的形式实施，而不应被解释为局限于此处展示的实施例。提供这些实施例只是为了本发明可以详尽和全面，从而可以将本发明的范围完全地描述给本领域的技术人员。附图中说明的实施例的详细描述中使用的措辞不应对本发明造成限制。

图2为本发明的基于波面干涉信息的玻璃透镜测试方法的光路原理图。采用光纤耦合器作为出光源，采用一个透镜对激光光束进行变换，产生平行光。之后采用马赫曾德尔(Mach-Zehnder)干涉结构，经过分束镜分为两路平行光，一路作为参考光，一路作为物光，在物光路上放置样品，为了消除入射面和出射面上的折射效应。

采用将样品放置在折射率匹配液中的方法，这样的方法一方面可以确保无论样品形状如何，入射光线都可以不经折射直接进入被测物体，减小特殊形状的光学元件在此测量系统中产生的测量误差，另一方面可折射率匹配液可以作为测量过程的基准折射率，用于标定被测物的折射率场，构建三维立体图像需要采集0-180°各个角度下的干涉图像，这里采用步进电机进行控制，因为步进电机每转动一次，都会使折射率液产生微小搅动，此时对于采样是不利的，所以在步进电机停止转动时，即两次采样之间必须要停留足够的时间等待折射率液恢复稳定。经测试，当等待10s后，采样图像不会因液体不稳定造成失真。CCD的采样时间设定在步进电机下一次转动动作发生前3秒。由于电机与控制软件之间会有延迟，综合电机与CCD采样软件的匹配性，采样周期设定为15s。即控制电机步进后，电机转动并立马停下，等待10s后，开始进行图像采样动作。这样的采样策略一方面可以保证匹配液有足够的时间恢复稳定，另一方面也能保证CCD采样顺利进行。

测量实验中，每组样品一般每隔1.8°采集一次。这样在0～180°之间共采集100幅干涉图样，总共耗时1500s左右。之后参考光与物光在另一个分束镜发生干涉，然后分成两路光，一路用CCD进行图像采集，一路用波前传感器(Shack-Hartmann sensor，简称S-Hsensor)进行图像采集。

其中在本发明测试系统的激光光源调整部件中，包括氦氖激光器201作为光源，发出光稳定的激光；利用激光的单色性、方向性好、相干性等特点选择激光作为发光源。但是激光半径太小了，为保证光源照射整个样品，提高检测精度，以及方便后续根据不同的样品对激光的扩束要求，需要对激光光束进行透镜扩束和性质调整。根据占地面积以及光源性质，选择光纤光源作为发光源，外接一个光纤耦合器202作为光源发生口。可选择地，在光束后面放置一块偏振片(图2中未示出)，调节至和激光器同偏振方向，以减少其他方向的杂散光；可选择地，在偏振片之后放置一个隔离器(图2中未示出)，防止反射光t通过光路造成影响；后面再放置一个孔径光阑(图2中未示出)，确保得到的是一个点光源；在点光源后放置一块长焦距的透镜206，以实现扩束的目的，这块透镜可以根据后期样品的大小更换，灵活调用。

本发明中干涉采样光路部件和成像部件中所采用的透镜为球面或非球面透镜，同一系统中的透镜为光学性质上彼此匹配的。在本发明测试系统的干涉采样光路部件中，利用透镜206对激光光束进行变换，产生平行光；在透镜206前方设置第一分束镜203，用于将所述平行光分成两路平行光，一路平行光作为参考光，一路作为物光；所述参考光与所述物光几乎为彼此垂直；所述参考光为垂直方向，其末端放置第一反射镜208，将光路转折为水平；所述物光为水平方向，其末端放置第二反射镜204。在所述第一分束镜203和所述第一反射镜208之间在与所述参考光垂直的方向放置第一电动挡板207；并且在所述第一分束镜203和所述第二反射镜204之间放置第二电动挡板205。上述第一和第二电动挡板207、205可为电动快门，可通过按键控制快门的关或者开，挡住所述参考光和物光中的一束光。也就是说，在本发明所述的测试系统中，可以在电动挡板挡住参考光或物光的情况下，获得一个图像，也可以在电动挡板不挡住参考光或物光的情况下，同时获得两路光的图像，即获得参考图像和被测样品图像；两路光的图像可以被对比，看最终的测量方式是否准确；由于可以同一系统中同时获得参考图像，能够消除由于装置不同或者装置变更获得新图像而产生的机械误差。所述第一和第二电动挡板207、205能实现所述参考光和所述物光的单独开关，当所述参考光和所述物光单独打开时，使用第一SH传感器212对比判断两路光的光强分布是否一致，如果二者有较大偏差，则进行光路调整以实现对参考光和没有放置样品的物光进行标定。具体工作原理将在下文详细陈述。

经过所述第一反射镜208和所述第二反射镜204的光线彼此近似垂直，分别通过透镜216和209，进入第二分束镜215；由于所述第一反射镜208和所述第二反射镜204对所述第一分束镜203发出的两束光线分别进行了转折，经过所述第一分束镜203发出的两束光线与经过转折进入所述第二分束镜215的两束光线形成一个近似“正方形”的光路；被测样品220可以被摆放在正方形的任意边长上；在一个实施方式中，利用第一和第二电动挡板207、205的控制，仅使物光通过，所述被测样品220被摆放在所述第二反射镜204和所述第二分束镜215之间，获得被测样品220放入前后的差异，进而计算获得样品内折射率偏差，最终获得与光线传播方向垂直的截面上的折射率偏差情况，使仪器灵活转换工作模式。

在本发明测试系统的成像部件中，在光线进入所述第二分束镜215前，第一反射镜208和第二反射镜204反射的两束光线分别被透镜216和209汇聚；所述第二分束镜215的出口方向分别发出两束干涉光，每束干涉光后先放置长焦距透镜将光线汇聚，再放置小焦距镜头扩束，将光线与探测器的窗口匹配，使相机完美拍摄图片。由长焦距透镜和小焦距透镜组成第一透镜组213和第二透镜组210。在第一透镜组213和第二透镜组210后分别放置第一SH传感器212和干涉图采集传感器211。在一个实施例中，所述干涉图采集传感器为CCD，所述第一SH传感器212和所述干涉图采集传感器与图像分析模块214相连接。

图3为本发明的基于波面干涉信息的玻璃透镜测试方法中激光光源调整部件一个实施方式的结构图。在光纤耦合器202后设置偏振片301，调节至和激光器同偏振方向，以减少其他方向的杂散光；在偏振片之后放置一个隔离器302，防止反射光t通过光路造成影响；后面再放置一个孔径光阑303，确保得到的是一个点光源；在点光源后放置一块长焦距的透镜206，以实现扩束的目的，这块透镜可以根据后期样品的大小更换，灵活调用。

图4(1)为本发明的图像分析模块中SH传感器实施方式的流程图。通过SH传感器获得图像参数，例如获得点图、光束视图、线视图、泽尼克系数等。图像分析模块主要通过如下步骤来实现：步骤401，读取拟被处理的图像；步骤402，识别所述图像中的点：先对所述图像利用matlab中的imtophat以及imbothat函数进行降噪处理，进而识别点，以点阵最中间的点为原坐标、其他点减去中间点的坐标的方法将所有点划分在坐标图中，得到点的坐标分布；在步骤403，导入参考图像：导入未放入样品前的图像作为参考图像，并利用步骤402中的识别点的方法识别所述参考图像中的点，并获得点的坐标函数；标定参考图像与物光图像之间的偏差；在步骤404，重构波前：用样品图像坐标函数减去参考图像的坐标函数，得到实际光斑的重心偏移量，根据偏移量推出波前斜率以便重构波前；在步骤405，获得沿光路方向的折射率平均值：用L(x，y)减去参考波前信息Lr，得到调制波前信息ΔL(x，y)，利用光程的计算方法Δl(x，y)＝Δn(x，y)t，得到折射率的计算方法为

其中Δl(x，y)是加入样品前后的光程差，即波面信息，Δn(x，y)即为样品与环境(折射率匹配液)的折射率差，t为透镜厚度或样品的厚度。

传感器的采集软件界面如下，包括了Lineview Panel、Spot Field、Beam View、Wavefront、Zernike Coefficients五个界面。Wavefront页面可以直接得到待测样品的波前图；Zernike Coefficients可以获得待测样品的泽尼克系数情况，通过泽尼克系数得到泽尼克多项式，实现样品的波前重构。图4(2)为本发明的传感器采集软件界面示例图。其中4(2)展示了Wavefront页面的波前重构示例。

图5(1)为本发明的图像分析模块中干涉图像分析的实施方式的流程图。其中，通过电荷耦合器件(CCD)相机采集干涉图像，利用步进电机对样品的控制360°旋转样品，获得拟被测样品在各个方位的干涉图。整套系统采用笼式结构，方便光路的准直。在本发明的系统中仍采用步进电机控制的方法进行样品的旋转。在一个实施例中，电机受到驱动器的控制，搭在笼式结构的空架上，伸出轴21mm。夹具起承上启下的作用，一方面有20mm的凹槽与电机伸出轴共轴配合，一方面下方两侧有弹簧固定着样品，同样品一起放在样品池中。当电机工作旋转时，带动夹具从而带动样品，在样品池中做运动。步进电机的角步距是1.8°，RS485控制器可对步进电机进行2、4、8、16、32、64、128、5、10、20、25、40、50、100、125一共15种细分控制，因此，理论上，步进电机的实际最小角步距可达1.8°/128。

CCD相机主要是通过采集0-180°的干涉图像，干涉图像是波前相位信息的搭载，通过投影算法将干涉图像转化为可处理的波前相位信息，之后进行相位提取，具体步骤包括：1、将相位信息进行窗口傅里叶变换，得到的频谱图中零级频谱是背景光强度，共轭频谱是波前相位的载体。2、滤波，减去零级频谱，去除背景光。3、平移，将主频谱平移到频谱中心。4、进行傅里叶反变换，成功提取相位。图5(2)为本发明的测试方法获得的原始干涉图像；图5(3)为干涉图像的频谱图；图5(4)为相位主值图。采用CCD相机采集光路产出的干涉图像，从而获得被测物折射率场在不同角度下的“投影”，采用窗口傅立叶变换法从干涉图像中提取相位信息，再采用不带权的最小二乘法和离散余弦变换求解算法将此时处于主值区间的相位信息恢复为全值，之后，从波前相位“投影”中分别提取各层相位信息，最后采用滤波反投影算法，对每层投影数据进行一维傅里叶变换，再对处理后的数据进行二维离散傅里叶变换的逆变换，得到每层折射率，沿高度方向逐层重建每一层图像，按照顺序叠加形成三维图像。

相位提取得到的图像是主值区间的，而条纹干涉图像具有周期性，通过不带权重的最小二乘法以及离散余弦法将相位进行解缠，即把主值区间恢复为全值区间，经过以上三个步骤处理的图像将通过滤波反投影算法，沿高度方向逐层重建图像，按角度顺序叠加形成三维图像。

本发明的图像分析模块通过下列步骤来是实现图像分析模块中的重建折射率分布信息的部分：在步骤501，进行干涉图像采集，其中干涉图像包括波前相位，获得被测物折射率场在不同角度下的投影；在步骤502，进行干涉图频谱分析并计算相位主值：通过加窗的快速傅里叶变换(WFFT)从干涉图中提取相位信息，再将图像经过滤波以及平移实现降噪以及消除背景，然后进行反傅里叶变换实现相位提取；由于相位主值会进行从-П到П的跃变，获得的相位图并不连续；在步骤503，进行相位解缠：根据多方算法比对，拟采用不带权重的最小二乘法和离散余弦法(DCT)进行相位解缠，得到较为连续的相位图；在步骤504，进行计算机断层成像技术(CT)重建；从波前相位投影中分别提取各层的相位信息，作为重建该层折射率场的输入数据；根据得到的较为连续的相位图，采用滤波反投影算法重建被测样品内部的三维折射率场。

图5(5)为本发明图像分析模块的工作流程图。在步骤520，利用SH传感器对光束信息进行提取；在步骤521，判断参考光和物光是否一致，并在不一致的情况下进行调整522；在参考光和物光一致的情况下，在步骤523，利用SH传感器测量透镜折射率；在步骤524，利用波前传感器接收经样品折射率场调制的平面；在步骤525，重建参考光的波前信息L_r并根据样品厚度获得折射率场的分布；在步骤526，按照顺序逐层重建每一层图像。

在步骤527，是利用CCD采集光路产出的干涉图像；在步骤528，获得被测物折射率场在不同角度下的投影；在步骤529，提取主值区间的相位信息；在步骤530，从所述投影中分别提取各层相位信息；在步骤531，对投影数据进行傅立叶变换；在步骤532，通过逆变换获得每层折射率；在步骤533，按顺序叠加形成三维图像。

采用本发明的折射率测试方法，一方面，由于该方法自身拥有两条一模一样的光路，通过对这两条光路的合理利用可以实现自校准，便于衡量仪器本身的精度；另一方面，该方法的引入使整个仪器的应用范围大大增加，结合另一种折射率测量方法——利用马赫曾德尔干涉仪测量样品的折射率，通过整合可以实现利用一套设备进行两种折射率测量方法，两种方法相互校准，提高测量精度。本发明利用哈克——夏特曼波前传感器的折射率测量方法的原理，对检测模块展开的方法，对非球面透镜进行面型检测，分别利用传感器的得到的泽尼克系数和点图对样品的波前进行重构，根据波前图结合光程差与折射率的关系实现折射率分布情况的模型建立；根据非均匀元件的外形特点，利用马赫曾德尔干涉仪测量折射率的原理，通过CCD相机分步获取非均匀元件的光路干涉图像，通过将图像进行相位恢复、相位解缠以及相位重建方法实现对折射率的测量；提出了根据光学元件空间形态变化对折射率分布测量的细致化分析方法，无论是马赫曾德尔干涉仪或是哈克——夏特曼波前传感器的测量方法，最终都可以实现对样品空间结构的重构以及折射率分布情况的模型建立。

图6为本发明的本发明的玻璃透镜折射率测试方法硬件结构图。例如图像分析模块的服务器601。该图像分析模块的服务器包括处理器610，此处的处理器可以为通用或专用芯片(ASIC/eASIC)或FPGA或NPU等，和以存储器620形式的计算机程序产品或者计算机可读介质。存储器620可以是诸如闪存、EEPROM(电可擦除可编程只读存储器)、EPROM、硬盘或者ROM之类的电子存储器。存储器620具有用于执行上述方法中的任何方法步骤的程序代码的存储空间630。例如，用于程序代码的存储空间630可以包括分别用于实现上面的方法中的各种步骤的各个程序代码631。这些程序代码可以被读出或者写入到所述处理器610中。这些计算机程序产品包括诸如硬盘，紧致盘(CD)、存储卡或者软盘之类的程序代码载体。这样的计算机程序产品通常为如参考图7所述的便携式或者固定存储单元。图7为本发明的图像分析模块的便携式或者固定存储单元的计算机产品图。该存储单元可以具有与图6的服务器中的存储器620类似布置的存储段、存储空间等。程序代码可以例如以适当形式进行压缩。通常，存储单元包括计算机可读代码631’，即可以由例如诸如610之类的处理器读取的代码，这些代码当由服务器运行时，导致该服务器执行上面所描述的方法中的各个步骤。这些代码当由服务器运行时，导致该服务器执行上面所描述的方法中的各个步骤。

本文中所称的“一个实施例”、“实施例”或者“一个或者多个实施例”意味着，结合实施例描述的特定特征、结构或者特性包括在本发明的至少一个实施例中。此外，请注意，这里“在一个实施例中”的词语例子不一定全指同一个实施例。

以上所述仅用于说明本发明的技术方案，任何本领域普通技术人员均可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰与改变。因此，本发明的权利保护范围应视权利要求范围为准。本发明已结合例子在上面进行了阐述。然而，在本发明公开范围以内的上述实施例以外的其它实施例也同样可行。本发明的不同的特点和步骤可以以不同于所描述的其它方法进行组合。本发明的范围仅受限于所附的权利要求书。更一般地，本领域普通技术人员可以轻易地理解此处描述的所有的参数，尺寸，材料和配置是为示范目的而实际的参数，尺寸，材料和/或配置将取决于特定应用或本发明教导所用于的应用。

Claims (10)

1.一种基于波面干涉信息的透镜测试方法，包括如下步骤：

设置氦氖激光器光源以便产生平行光；

将所述平行光分成两路，一路作为参考光，一路作为物光；

打开所述物光，在所述物光光路上放置透镜样品，通过SH传感器测量所述透镜样品折射率；获得放入被测样品前后的差异，计算获得样品内折射率偏差；

使用CCD采集所述参考光和所述物光产出的干涉图像；

获取所述透镜样品折射率场在不同角度下的投影；

提取主值区间的相位信息；并将所述相位信息恢复为全值；

从所述投影中分别获取各层相位信息；

对投影数据进行傅立叶变换；

通过逆变换获得每层折射率；

按顺序叠加重建的图像，形成三维图像。

2.如权利要求1所述的测试方法，其中通过SH传感器测量所述透镜样品折射率的步骤还包括：

利用波前传感器接收经样品折射率场调制的平面；

重建所述参考光的波前信息并根据样品厚度获得折射率场的分布；

按顺序逐层重建每一层图像。

3.如权利要求1所述的测试方法，其中

在所述氦氖激光器后外接光纤耦合器，对产生的光束进行扩束；通过第一分束镜将所述平行光分成两路；在所述参考光和所述物光光路上分别设置第一电动挡板和第二电动挡板；控制所述第一和第二电动挡板，获得参考图像和被测样品图像中的一个或者两个。

4.如权利要求3所述的测试方法，其中所述外接光纤耦合器后放置偏振片，调节所述偏振片与所述氦氖激光器同偏振方向；

在所述偏振片后放置隔离器；

在所述隔离器后设置孔径光阑；

在所述孔径光阑后放置长焦距透镜，以实现扩束。

5.如权利要求1所述的测试方法，其中在所述参考光和所述物光路径上设置第一反射镜和第二反射镜，将所述参考光与所述物光光路缩短以便分别通过光线汇聚进入第二分束镜；所述第二分束镜的出口分别设置由长焦距透镜和小焦距透镜组成的透镜组，其中长焦距透镜用于汇聚出射干涉光，小焦距透镜用于扩束。

6.如权利要求5所述的测试方法，其中在所述第二分束镜外通过CCD相机对所获得干涉图像进行分析，所述图像分析步骤如下：

读取拟被处理的干涉图像；

对所述干涉图像进行降噪处理，识别降噪后的图像中的点，以点阵最中间的点为原坐标、其他点减去中间点的坐标的方法将所有点划分在坐标图中，得到点的坐标分布；

导入未放入样品前的图像作为参考图像，并上述识别点步骤中的识别点的方法识别所述参考图像中的点，并获得点的坐标函数；用样品图像坐标函数减去参考图像的坐标函数，得到实际光斑的重心偏移量，根据偏移量推出波前斜率以便重构波前；

获得沿光路方向的折射率平均值。

7.如权利要求6所述的测试方法，其中

获得获得沿光路方向的折射率平均值的步骤还包括：

用放置样品得到的波前信息L(x，y)减去参考波前信息Lr，得到调制波前信息ΔL(x，y)，利用光程的计算方法Δl(x，y)＝Δn(x，y)t，得到折射率的计算方法为

其中Δl(x，y)是加入样品前后的光程差，即波面信息，Δn(x，y)即为样品与环境(折射率匹配液)的折射率差，t为所述透镜样品的厚度。

8.如权利要求1所述的测试方法，其中

利用步进电机控制被测样品360°的旋转，以便获得被测样品在各个方位的干涉图像；

当所述步进电机旋转时，带动夹具从而带动被测样品，在样品池中运动；

所述步进电机的角步距为1.8°。

9.如权利要求1所述的测试方法，其中还包括

将相位信息进行窗口傅里叶变换，得到的频谱图中零级频谱是背景光强度，共轭频谱是波前相位的载体；

滤波，减去零级频谱，去除背景光；

平移，将主频谱平移到频谱中心；

进行傅里叶反变换，提取相位；

相位提取得到的图像是主值区间的，而条纹干涉图像具有周期性，通过不带权重的最小二乘法以及离散余弦法将相位进行解缠，即把主值区间恢复为全值区间，经过以上三个步骤处理后的各个角度下的相位图像将通过滤波反投影算法，沿高度方向逐层重建折射率场偏差图像，并最终形成三维图像。

10.如权利要求1所述的测试方法，其中还包括

获得被测物折射率场在不同角度下的投影；通过加窗的快速傅里叶变换(WFFT)从干涉图像中提取相位信息，再将图像经过滤波以及平移实现降噪以及消除背景，然后进行反傅里叶变换实现相位提取；

进行计算机断层成像技术(CT)重建；根据得到的较为连续的相位图，采用滤波反投影算法重建被测样品内部的三维折射率场。

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