透射光学元件疵病测试装置及方法制造方法及图纸

为了解决传统测试方法耗时耗力、对光学元件内部的疵病测量受限的弊端，本发明专利技术提供了一种透射光学元件疵病的测试装置及方法，其中装置包括激光器、准直镜、定焦镜头、CCD、移动机构和采集控制计算机；所述准直镜设置在激光器的输出光路上；所述定焦镜头和CCD刚性连接组成成像系统，成像系统的监视面通过定焦镜头和CCD感光面成共轭关系；所述成像系统固定在移动机构上；所述移动机构与采集控制计算机相连。

【技术实现步骤摘要】
透射光学元件疵病测试装置及方法
本专利技术属光学领域，涉及光学元件疵病的测试方法与装置，尤其涉及激光光路中透射式大口径平板与楔板表面、亚表面及内部疵病位置的测试方法与装置。
技术介绍
神光Ⅲ主机装置中大量使用平板与楔板光学元件，平板与楔板疵病会使元件在较低的通量下产生损伤，激光诱发的损伤会使元件的损伤加速，同时引起装置的光束质量变差，影响装置的输出能量和聚焦特性，在后续光路中产生热像，引起新的损伤，使打靶的能量下降，危害极大。因此，装置中平板与楔板中疵病的控制十分重要。传统测试方法：方法1，目视法，借助低倍放大镜观察平板与楔板表面、亚表面及内部的疵病，该方法对大口径的元件进行测试时，人眼长时间观察容易引起视力疲劳，测量置信度较低，该方法耗时耗力，效率低下。方法2，显微成像法，采用移动扫描机构承载大口径光学元件，采用LED照明，采用暗场成像，由CCD显微系统测试光学元件的疵病，此方法受显微系统视场和工作距的限制，只能测试光学元件表面或亚表面的疵病，对光学元件内部的疵病测量受限，同时采用显微系统，视场较小，测量时采用扫描方式耗时较长。
技术实现思路
为了解决传统测试方法耗时耗力、对光学元件内部的疵病测量受限的弊端，本专利技术提出了一种透射光学元件疵病测试方法及装置，能对大口径透射式光学元件表面及内部疵病进行快速检测。本专利技术的技术解决方案如下：透射光学元件疵病的测试装置，其特殊之处在于：包括激光器、准直镜、定焦镜头、CCD、移动机构和采集控制计算机；所述准直镜设置在激光器的输出光路上；所述定焦镜头和CCD刚性连接组成成像系统，成像系统的监视面通过定焦镜头和CCD感光面成共轭关系；所述成像系统固定在移动机构上；所述移动机构与采集控制计算机相连。为提高检测效率，实现自动化测试，上述测试装置还包括载物台和扫描机构；所述载物台用于放置和固定待测光学元件；所述扫描机构用于整体移动载物台和待测光学元件；所述扫描机构与所述采集控制计算机相连。采用上述测试装置检测透射光学元件疵病的方法，其特殊之处在于：包括以下步骤：1)开启激光器1，将激光注入准直镜进行准直；2)使准直后的激光束照射被测光学元件的某一待测试区域；3)观察成像系统的图像，若出现衍射图样，则表明被测光学元件当前被照射区域处有疵病，进入步骤4)；4)沿轴向调整移动机构的位置使衍射环由大变小直至衍射环消失，此时成像系统的监视面与被测光学元件的疵病位置重合；5)移动被测光学元件，使激光束通过被测光学元件口径的下一个测试区域，采用步骤3)～4)相同的方法对该区域进行测试；6)重复步骤3)至步骤5)，直至完成整个光学元件所有区域的测试；7)将所有测试区域中存在疵病的位置数据进行拼接，得到整个光学元件的空间缺陷信息。上述步骤5)中将待测光学元件放置在载物台上，采用扫描机构整体移动载物台和待测光学元件。本专利技术的优点在于：1、本专利技术将激光器、准直镜、载物台、扫描机构、定焦镜头、CCD、移动机构和采集控制计算机组合，利用激光的衍射特性与物像共轭成像关系，通过扫描实现对大口径光学元件的疵病检测，能够检测到整个光学元件的表面、亚表面和内部缺陷信息，对光学元件内部的疵病测量不受限，且检测效率高，同时，由于疵病经激光照射时，即使尺度在亚微米量级，也可产生清晰的衍射条纹，因此系统测量精度高。2、本专利技术自动化程度高，适合光学元件疵病的无损非接触精密测量。附图说明图1是本专利技术的机构示意图；图中，1-激光器、2-准直镜、3-载物台、4-扫描机构、5-定焦镜头、6-CCD、7-移动机构、8-采集控制计算机、9-待测光学元件。具体实施方式本专利技术所提供的透射光学元件疵病的测试装置包括激光器1、准直镜2、载物台3、扫描机构4、定焦镜头5、CCD6、移动机构7和采集控制计算机8。准直镜2设置在激光器1的输出光路上，将激光器的输出激光准直后输出平行光束。载物台3用于放置待测光学元件，并保证待测光学元件位于准直镜2的输出光路上，使平行光束通过待测光学元件的某一个测试区域。扫描机构4安装在载物台3的下端，用于整体移动载物台3和放置在载物台3上的待测光学元件，使激光束通过待测光学元件口径的下一个测试区域。定焦镜头5和CCD6刚性连接，组成成像系统。整个成像系统固定在移动机构7上，成像系统的监视面通过定焦镜头5和CCD6感光面成共轭关系。成像系统用于测试待测光学元件当前测试区域是否存在疵病。扫描机构4、成像系统以及移动机构7均与采集控制计算机8相连；采集控制计算机8有三个功能：1、控制扫描机构和移动机构的移动步长；2、采集数据：包括成像系统的监视面的位置信息、被测光学元件被照射区域信息；3、处理数据：将被测光学元件存在疵病的各个区域位置进行拼接，得到整个光学元件的空间缺陷信息。基于上述测试装置，本专利技术同时提供了一种透射光学元件疵病的测试方法，包括以下步骤：1)开启激光器1，将激光注入准直镜2后，准直成平行光束，将被测光学元件固定在载物台3上，使平行光束照射被测光学元件的某一待测区域；准直的平行光经被测光学元件透射后，进入由定焦镜头5和CCD6所组成的成像系统。2)若成像系统上出现衍射图样，则表明被测光学元件被照射区域处有疵病，进入步骤3)。3)沿轴向(与准直镜的轴向平行)调整移动机构7的位置，当成像系统上的衍射图样逐渐变小时，表明成像系统的监视面逐渐靠近被测光学元件的疵病位置；继续调整移动机构7的位置，当衍射环消失时，满足像传递原理，说明此时成像系统的监视面与被测光学元件的疵病位置重合。4)整体移动载物台3和被测光学元件，使激光束通过被测光学元件口径的下一个测试区域，采用步骤2)～3)相同的方法对该区域进行测试。5)重复步骤2)至步骤4)，直至完成整个光学元件的测试。6)将所有测试区域的存在疵病的位置数据进行拼接，得到整个光学元件的空间缺陷信息。这里步骤6)中的具体拼接方法是本领域技术人员数据处理的常用技术手段，本专利技术在此不再赘述。本文档来自技高网...

【技术保护点】
透射光学元件疵病的测试装置，其特征在于：包括激光器、准直镜、定焦镜头、CCD、移动机构和采集控制计算机；所述准直镜设置在激光器的输出光路上；所述定焦镜头和CCD刚性连接组成成像系统，成像系统的监视面通过定焦镜头和CCD感光面成共轭关系；所述成像系统固定在移动机构上；所述移动机构与采集控制计算机相连。

【技术特征摘要】
1.透射光学元件疵病的测试装置，其特征在于：包括激光器、准直镜、定焦镜头、CCD、移动机构和采集控制计算机；所述准直镜设置在激光器的输出光路上；所述定焦镜头和CCD刚性连接组成成像系统，成像系统的监视面通过定焦镜头和CCD感光面成共轭关系；所述成像系统固定在移动机构上；所述移动机构与采集控制计算机相连。2.根据权利要求1所述的透射光学元件疵病的测试装置，其特征在于：还包括载物台和扫描机构；所述载物台用于放置和固定待测光学元件；所述扫描机构用于整体移动载物台和待测光学元件；所述扫描机构与所述采集控制计算机相连。3.采用权利要求1或2所述的测试装置检测透射光学元件疵病的方法，其特征在于：包括以下步骤：1)开启激光器1，将激光注入准直镜进行准直；2)使准直后的激...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈永权，段亚轩，赵建科，李坤，聂申，宋琦，
申请(专利权)人：中国科学院西安光学精密机械研究所，
类型：发明
国别省市：陕西,61