CN209764030U - 用旋转毛玻璃消散斑的检测透镜面型用装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种用旋转毛玻璃消散斑的检测透镜面型用装置，包括组合式偏振分光器，所述组合式偏振分光器正右方设置有旋转毛玻璃屏，所述组合式偏振分光器与毛玻璃屏之间设置有标准聚光镜。所述组合式偏振分光器正上方设置有光学样板，所述组合式偏振分光器正左方设置有被测镜，所述组合式偏振分光器正下方设置有激光扩束镜。本实用新型采用旋转毛玻璃屏消散斑的方法使光源的发散角发生随机变化，让散斑能够快速产生叠加，实现图像散斑噪声点的消除，大大提高了后期图像处理速度，提升了系统检测精度。

Description

用旋转毛玻璃消散斑的检测透镜面型用装置

技术领域：

本实用新型涉及一种用旋转毛玻璃消散斑的检测透镜面型用装置。

背景技术：

目前，检验抛光后的光学零件面形偏差通常采用光学样板或干涉仪检测，检验方法都是根据光的干涉原理，在光学车间检验光学零件的面形偏差，常用的方法有干涉图样法和阴影法。干涉图样法可分为接触法（即样板法）和非接触法（即干涉仪法）。

在光学车间光学镜片面形偏差检测通常采用光学样板法，而镜片下盘后出厂前的终检采用干涉仪检测法。二者都是根据光的干涉原理，通过观察到的干涉条纹的数目、形状、变化状态和颜色来确定镜片的面形偏差。样板法检测需要将待测镜片和光学样板直接接触，加压观察，这种检测方法不仅对镜片的表面光洁度造成一定程度的破坏，多次测量还会使光学样板磨损，给测量结果带来误差，造成反复返工甚至报废、大大降低了生产效率、增加了生产成本。干涉仪（以美国 zego 为例）属于非接触无损检测，测量精度高，但价格昂贵，而且测量范围受到标准镜头相关孔径的限制，需要多种规格的标准镜头，并且需要一定长度的导轨来实现基准面的球心从待测透镜的球面顶点移动到与被测面的球心重合，通过测量移动的距离获得待测透镜的曲率半径。干涉图不能反映曲率半径相对名义值的偏差，不适用于车间的在线检测。

专利申请号 CN201010550796“透镜面形偏差检测装置及其方法”公开了一种小型球面干涉仪，该干涉仪使用两个完全相同的等边直角棱镜胶合而成的分光棱镜（结合面镀有半反半透膜），将检测光束分成透射和反射两束光，分别照射在待测镜片和光学样板上反射在接收屏上形成干涉条纹，它用于无损检验球面镜片偏差。但这种方法无法消除光源的亮斑和杂散光，采集到的干涉条纹对比度较差。且用平行光作为检测光，要求检测装置各光学元件口径较大，且光能利用率较低，产生的背景噪声较大，严重影响图像质量，使后期图像处理的误差变大。

激光的相干性和各个光学元件上的缺陷都会使干涉图产生牛顿环或者散斑噪声，影响采集到的干涉图像质量，降低其分辨率，对后期进行波面拟合带来更大的误差。

发明内容：

本实用新型的目的在于提供一种用旋转毛玻璃消散斑的检测透镜面型用装置。

本实用新型解决技术问题所采用的方案是：

本实用新型用旋转毛玻璃消散斑的检测透镜面型用装置，包括组合式偏振分光器，所述组合式偏振分光器正右方设置有旋转毛玻璃屏，所述组合式偏振分光器与毛玻璃屏之间设置有标准聚光镜，所述组合式偏振分光器正上方设置有光学样板，所述组合式偏振分光器正左方设置有被测镜，所述组合式偏振分光器正下方设置有激光扩束镜和位于激光扩束镜下方的激光器，所述旋转毛玻璃屏正右方设置有接收屏。

进一步的，上述组合式偏振分光器包括由两个相同的等腰直角三棱镜胶合而成的立方棱镜，其中一个等腰直角三棱镜的胶合面镀有偏振分光介质膜。

进一步的，上述立方棱镜的正下方与激光扩束镜正上方之间设置有检偏器，立方棱镜的正右方与标准聚光镜正左方之间设有起偏器，所述立方棱镜的正上方和正左方均设置有 1/4 波片。

进一步的，上述旋转毛玻璃屏通过旋转轴承与旋转电机相连接，电机工作使旋转轴承带动毛玻璃屏转动。

进一步的，上述检偏器和起偏器为偏振片。

本实用新型的有益效果在于：在干涉条纹后加入会聚透镜，将旋转毛玻璃屏放于会聚透镜的焦平面附近处能够有效抑制系统的相干噪声，再由工业相机采集消除了散斑后的干涉条纹。

附图说明：

图 1 是本实用新型用旋转毛玻璃消散斑的检测透镜面型用装置的结构示意图；

图中： A-组合式偏振分光器，1-激光器，2- 激光扩束镜，3- 偏振片，4- 立方棱镜，41偏振分光介质膜，5- 1/4波片， 6- 光学样板，7- 被测镜，8- 标准聚光镜，9- 旋转毛玻璃屏，10- 电机，11- 接收屏。

具体实施方式：

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型进一步说明。

本实用新型用旋转毛玻璃消散斑的检测透镜面型用装置，包括组合式偏振分光器A，所述组合式偏振分光器A正右方设置有旋转毛玻璃屏9，所述组合式偏振分光器与毛玻璃屏之间设置有标准聚光镜8。所述组合式偏振分光器正上方设置有光学样板6，所述组合式偏振分光器正左方设置有被测镜7，所述组合式偏振分光器正下方设置有激光扩束镜2。所述组合式偏振分光器包括由两个相同的等腰直角三棱镜胶合而成的立方棱镜4，其中一个等腰直角三棱镜的胶合面镀有偏振分光介质膜41。所述立方棱镜的正下方设置有检偏器3，立方棱镜的正右方设置有起偏器3，正上方和正左方均设置有 1/4 波片5。所述组合式偏振分光器正右方设置有旋转毛玻璃屏9，所述旋转毛玻璃屏9通过旋转轴承与旋转电机10相连接，所述旋转毛玻璃屏9正左方设置有标准聚光镜8，所述旋转毛玻璃屏9正右方设置有接收屏11。所述旋转毛玻璃屏9与电机10的旋转轴承相连接，电机10工作使旋转轴承带动毛玻璃屏9转动。

上述标准聚光镜即聚光镜又名聚光器，聚光镜的的结构有多种，同时根据物镜数值孔径的大小，相应地对聚光镜的要求也不同。

光学样板是人造熔融石英材质的光学平板之一，被用作平面元件的平面度测量时的标准平面。也被称为牛顿样板，日系企业也称为原器。被测镜即是加工后待检镜片。

激光扩束镜是现有部件，其主要有两个用途:其一是扩展激光束的直径;其二是减小激光束的发散角。因此，它被用于远距离照明或投影，以及聚焦系统。一束被扩束的光束的发散角，和扩束比成反比例变化。会聚透镜，是中间厚、周边薄的一种透镜，即凸透镜。它具有会聚光的能力，又叫作"正透镜" 。

激光器--能发射激光的装置。偏振片(polarizer)是指可以使天然光变成偏振光的光学元件，对入射光具有遮蔽和透过的功能，有黑白和彩色二类，按应用又可分成透射、透反射及反透射三类。

四分之一波片(quarter-wave plate) 是一定厚度的双折射单晶薄片。当光法向入射透过时，寻常光(o光)和非常光(e光)之间的位相差等于π/2或其奇数倍，这样的晶片称为四分之一波片或 1/4波片。当线偏振光垂直入射1/4波片,并且光的偏振和云母的光轴面(垂直自然裂开面)成θ角，出射后成椭圆偏振光。特别当θ=45°时，出射光为圆偏振光。玻片的快轴和慢轴，与晶体的类型有关。负晶体的Ve>Vo，玻片光轴方向平行于玻片平面，负晶体做的四分之一玻片的光轴方向就是快轴方向。正晶体快轴方向垂直于光轴方向位于玻片平面内。

旋转毛玻璃屏即是平面状的毛玻璃制成的屏面，其通过旋转电机的输出轴驱动旋转毛玻璃屏的中心转动。

具体步骤：

（1）从激光光源 1 出射的光束入射到激光扩束镜2，激光扩束镜 2 将光束直径扩大，并调整为平行光，之后光束进入起偏器 3成为线偏振光，之后于立方棱镜 4 夹 45 度入射，在镀有偏振分光介质膜的胶合面分成一束透射光束和一束反射光束，调节起偏器 3，使透射光束和反射光束强度相同。

（2）其中透射光束沿激光扩束镜 2 的光轴射出后经过 1/4 波片 5，射向光学样板6 ，经光学样板6反射后再次经过 1/4 波片 5，接着经过在镀有偏振分光介质膜的胶合面反射以垂直于激光扩束镜 2 的光轴方向，从右方射出，经过检偏器 3 射向接收屏形成参考波前；

（3）反射光束以垂直于激光扩束镜2 的光轴方向，从右方射出，经过 1/4 波片 5，射向被测镜片7基准面，被测镜片7基准面经反射后返回，再次经过 1/4 波片5后，透射过胶合面后，经过检偏器 3射向接收屏 11，形成测试波前；参考波前与测试波前汇合后形成干涉。

（4）沿待测镜片 7 光轴方向前后调节待测镜片 8，在接收屏 11处可以观察到干涉条纹。此时的干涉条纹存在散斑，在接收屏11前，标准汇聚透镜8后，放入通过旋转轴承与电机10连接的旋转毛玻璃屏9。干涉条纹经过旋转毛玻璃屏9发散角发生随机变化，散斑在毛玻璃屏9旋转过程中能够快速产生叠加，实现图像散斑噪声点的消除，实现干涉图像散斑噪声点的消除。

Claims (5)

1.一种用旋转毛玻璃消散斑的检测透镜面型用装置，其特征在于：包括组合式偏振分光器（A），所述组合式偏振分光器（A）正右方设置有旋转毛玻璃屏（9），所述组合式偏振分光器（A）与毛玻璃屏（9）之间设置有标准聚光镜（8），所述组合式偏振分光器正上方设置有光学样板（6），所述组合式偏振分光器正左方设置有被测镜（7），所述组合式偏振分光器正下方设置有激光扩束镜（2）和位于激光扩束镜（2）下方的激光器（1），所述旋转毛玻璃屏正右方设置有接收屏（11）。

2.根据权利要求 1 所述的用旋转毛玻璃消散斑的检测透镜面型用装置，其特征在于：所述组合式偏振分光器（A）包括由两个相同的等腰直角三棱镜胶合而成的立方棱镜（4），其中一个等腰直角三棱镜的胶合面镀有偏振分光介质膜（41）。

3.根据权利要求 2 所述的用旋转毛玻璃消散斑的检测透镜面型用装置，其特征在于：所述立方棱镜的正下方与激光扩束镜（2）正上方之间设置有检偏器，立方棱镜的正右方与标准聚光镜（8）正左方之间设有起偏器，所述立方棱镜的正上方和正左方均设置有 1/4 波片（5）。

4.根据权利要求 1 所述的用旋转毛玻璃消散斑的检测透镜面型用装置，其特征在于：所述旋转毛玻璃屏（9）通过旋转轴承与旋转电机（10）相连接，电机工作使旋转轴承带动毛玻璃屏转动。

5.根据权利要求 3 所述的用旋转毛玻璃消散斑的检测透镜面型用装置，其特征在于：所述检偏器和起偏器为偏振片。