一种会聚光路偏振干涉面型偏差检测装置及其方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及本发明目的在于克服上述缺陷，提供一种会聚光路偏振干设面型偏差 检测方法，特别适用于无损检验球面镜片曲率半径偏差、象散偏差、局部偏差的检测方法。
【背景技术】
[0002] 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设仪检测，检验方 法都是根据光的干设原理，在光学车间检验光学零件的面形偏差，常用的方法有干设图样 法和阴影法。干设图样法可分为接触法（即样板法）和非接触法（即干设仪法)。
[0003] 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 终检采用干设仪检测法。二者都是根据光的干设原理，通过观察到的干设条纹的数目、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，该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。干设仪美国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屯、从待测透镜的球面顶点移动到与被测面的球屯、重合，通过 测量移动的距离获得待测透镜的曲率半径。干设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。
[0004] 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 球面干设仪，该干设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(结合面锻 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设条纹，它用于无损检验球面镜片偏差。但该种方法无法消除光源的 亮斑和杂散光，采集到的干设条纹对比度较差；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。
[0005] 发明专利200310122011. 9 "改进型迈克尔逊干设仪"公开了一种分光器，该分光 器是由两片完全相同的等边直角棱镜胶合而成的分光棱镜，且在胶合面上锻有一层半透半 反膜，它可W实现光束的透镜和反射。它用于波长的测定，未应用到透镜的面形偏差检测。
【发明内容】
[0006] 本发明对上述问题进行了改进，即本发明要解决的技术问题是设计一种适用于无 损检验球面镜片曲率半径偏差、象散偏差、局部偏差的检测方法。
[0007] 本发明的第一具体实施方案是；一种会聚光路偏振干设面型偏差检测装置，包括 偏振分束器，所述偏振分束器正下方的定位固定有聚光标准镜、所述聚光标准镜正下方的 定位固定有激光扩束镜、激光扩束镜正下方的定位固定有激光光源、偏振分束器和检测激 光光源之间设置有起偏器、在所述偏振分束器正右方的次第固定有第一 1/4波片及待测镜 片、偏振分束器正左方的定位固定有接收屏，偏振分束器正左方设置有检偏器、偏振分束器 正上方的定位固定有第二1/4波片、第二1/4波片正上方设置有光学样板，所述激光扩束镜 的中屯、轴线与光学样板的的光轴相交于偏振分束器的胶合面中屯、，接收屏垂直于光学样板 的光轴。
[0008] 进一步的，所述偏振分束器由两块等边直角棱镜的斜面胶合而成，其中一块等边 直角棱镜的胶合面锻有偏振分光介质膜。
[0009] 本发明的第二具体实施方案是；一种基于偏振干设技术面型偏差检测方法，利用 上述的一种基于偏振干设技术面型偏差检测装置，包括W下步骤： (1)旋转起偏器光轴方向，使分束器反射和透射的两束光光强相同；调节光学样板，使 光学样板的光轴与透射光束的中屯、轴线重合，且光学样板的曲率中屯、与聚光标准镜的后焦 点重合；调节待测镜片，使光学样板的光轴与反射光束的中屯、轴线重合；分别旋转光学样 板和待测镜片前的1/4波片的光轴方向，使反射回接收屏的两束光的光强最大；旋转检偏 器光轴方向，使两束光的光强相同。
[0010] (2)在光束的中屯、轴线方向前后移动待测镜片，观察干设条纹，当干设条纹数目最 少时，采集干设图样。
[0011] (3)将观测到的干设条纹的图像特征及用球径仪等仪器精确测量的光学样板的基 准面的曲率半径经过分析计算，就可W得到待测透镜的待测面的半径偏差、象散偏差、局部 偏差。
[0012] (4)用球径仪等仪器精确测量的光学样板的基准面的曲率半径，经过计算可W得 到待测透镜的待测面的曲率半径。可W实现对待测透镜的待测面的曲率半径的计算。
[0013] 与现有技术相比，本发明具有W下有益效果；1、采用偏振干设的方法，使两相干光 束有近似相等的光强，条纹亮度可W调节，能够抑制杂散光等光学噪声的影响，得到对比度 高的干设条纹，减少后期图像处理的误差，提高镜片检测的精度。
[0014] 2、在偏振分束器、偏振片、波片口径一定的情况下，采用会聚光束作为检测光束， 相比于平行光路，可W扩大检测口径巧日图4所示)。
[0015] 平行光的检测半径RP与待测镜片离棱镜的距离b的关系式：
会聚光的检测半径RH与待测镜片离棱镜的距离b的关系式：
其中a是棱镜的尺寸，r是待测镜片的曲率半径，K9玻璃折射率为1. 5。比较W上函数 曲线，可证明采用会聚光束比平行光束检测口径更大。
[0016] 3、采用会聚光束对凸面和小曲率半径的镜片进行检测时，可W控制光束汇聚于检 测面的球屯、处，光束沿原路反射，使得光能被最大限度的利用，消除背景杂散光，提高干设 条纹的对比度。
[0017] 4、不用长导轨，使仪器小型化。
[0018] 5、可W实现对待测透镜的待测面的曲率半径的计算。
【附图说明】
[0019] 图1为现有技术泰曼干设原理图。
[0020] 图2为平行光束与会聚光束对比简图。
[0021] 图3为本发明光路示意图。
[0022] 图4为本发明偏振分束器、偏振片、波片口径一定的情况下，采用会聚光束作为检 测光束，相比于平行光路，检测口径情况对比示意图。