本實用新型屬光學領域,涉及光學元件疵病的測試裝置,尤其涉及激光光路中透射式大口徑平板與楔板表面、亞表面及內部疵病位置的測試裝置。
背景技術:
神光Ⅲ主機裝置中大量使用平板與楔板光學元件,平板與楔板疵病會使元件在較低的通量下產生損傷,激光誘發的損傷會使元件的損傷加速,同時引起裝置的光束質量變差,影響裝置的輸出能量和聚焦特性,在后續光路中產生熱像,引起新的損傷,使打靶的能量下降,危害極大。因此,裝置中平板與楔板中疵病的控制十分重要。
傳統測試方法:
方法1,目視法,借助低倍放大鏡觀察平板與楔板表面、亞表面及內部的疵病,該方法對大口徑的元件進行測試時,人眼長時間觀察容易引起視力疲勞,測量置信度較低,該方法耗時耗力,效率低下。
方法2,顯微成像法,采用移動掃描機構承載大口徑光學元件,采用LED照明,采用暗場成像,由CCD顯微系統測試光學元件的疵病,此方法受顯微系統視場和工作距的限制,只能測試光學元件表面或亞表面的疵病,對光學元件內部的疵病測量受限,同時采用顯微系統,視場較小,測量時采用掃描方式耗時較長。
技術實現要素:
為了解決傳統測試方法耗時耗力、對光學元件內部的疵病測量受限的弊端,本實用新型提出了一種透射光學元件疵病測試裝置,能對大口徑透射式光學元件表面及內部疵病進行快速檢測。
本實用新型的技術解決方案如下:
透射光學元件疵病的測試裝置,其特殊之處在于:包括激光器、準直鏡、定焦鏡頭、CCD、移動機構和采集控制計算機;所述準直鏡設置在激光器的輸出光路上;所述定焦鏡頭和CCD剛性連接組成成像系統,成像系統的監視面通過定焦鏡頭和CCD感光面成共軛關系;所述成像系統固定在移動機構上;所述移動機構與采集控制計算機相連。
為提高檢測效率,實現自動化測試,上述測試裝置還包括載物臺和掃描機構;所述載物臺用于放置和固定待測光學元件;所述掃描機構用于整體移動載物臺和待測光學元件;所述掃描機構與所述采集控制計算機相連。
采用上述測試裝置檢測透射光學元件疵病的方法,其特殊之處在于:包括以下步驟:
1)開啟激光器1,將激光注入準直鏡進行準直;
2)使準直后的激光束照射被測光學元件的某一待測試區域;
3)觀察成像系統的圖像,若出現衍射圖樣,則表明被測光學元件當前被照射區域處有疵病,進入步驟4);
4)沿軸向調整移動機構的位置使衍射環由大變小直至衍射環消失,此時成像系統的監視面與被測光學元件的疵病位置重合;
5)移動被測光學元件,使激光束通過被測光學元件口徑的下一個測試區域,采用步驟3)~4)相同的方法對該區域進行測試;
6)重復步驟3)至步驟5),直至完成整個光學元件所有區域的測試;
7)將所有測試區域中存在疵病的位置數據進行拼接,得到整個光學元件的空間缺陷信息。
上述步驟5)中將待測光學元件放置在載物臺上,采用掃描機構整體移動載物臺和待測光學元件。
本實用新型的優點在于:
1、本實用新型將激光器、準直鏡、載物臺、掃描機構、定焦鏡頭、CCD、移動機構和采集控制計算機組合,利用激光的衍射特性與物像共軛成像關系,通過掃描實現對大口徑光學元件的疵病檢測,能夠檢測到整個光學元件的表面、亞表面和內部缺陷信息,對光學元件內部的疵病測量不受限,且檢測效率高,同時,由于疵病經激光照射時,即使尺度在亞微米量級,也可產生清晰的衍射條紋,因此系統測量精度高。
2、本實用新型自動化程度高,適合光學元件疵病的無損非接觸精密測量。
附圖說明
圖1是本實用新型的機構示意圖;
圖中,1-激光器、2-準直鏡、3-載物臺、4-掃描機構、5-定焦鏡頭、6-CCD、7-移動機構、8-采集控制計算機、9-待測光學元件。
具體實施方式
本實用新型所提供的透射光學元件疵病的測試裝置包括激光器1、準直鏡2、載物臺3、掃描機構4、定焦鏡頭5、CCD 6、移動機構7和采集控制計算機8。
準直鏡2設置在激光器1的輸出光路上,將激光器的輸出激光準直后輸出平行光束。
載物臺3用于放置待測光學元件,并保證待測光學元件位于準直鏡2的輸出光路上,使平行光束通過待測光學元件的某一個測試區域。
掃描機構4安裝在載物臺3的下端,用于整體移動載物臺3和放置在載物臺3上的待測光學元件,使激光束通過待測光學元件口徑的下一個測試區域。
定焦鏡頭5和CCD 6剛性連接,組成成像系統。整個成像系統固定在移動機構7上,成像系統的監視面通過定焦鏡頭5和CCD 6感光面成共軛關系。成像系統用于測試待測光學元件當前測試區域是否存在疵病。
掃描機構4、成像系統以及移動機構7均與采集控制計算機8相連;
采集控制計算機8有三個功能:
1、控制掃描機構和移動機構的移動步長;
2、采集數據:包括成像系統的監視面的位置信息、被測光學元件被照射區域信息;
3、處理數據:將被測光學元件存在疵病的各個區域位置進行拼接,得到整個光學元件的空間缺陷信息。
基于上述測試裝置,本實用新型同時提供了一種透射光學元件疵病的測試方法,包括以下步驟:
1)開啟激光器1,將激光注入準直鏡2后,準直成平行光束,將被測光學元件固定在載物臺3上,使平行光束照射被測光學元件的某一待測區域;準直的平行光經被測光學元件透射后,進入由定焦鏡頭5和CCD 6所組成的成像系統。
2)若成像系統上出現衍射圖樣,則表明被測光學元件被照射區域處有疵病,進入步驟3)。
3)沿軸向(與準直鏡的軸向平行)調整移動機構7的位置,當成像系統上的衍射圖樣逐漸變小時,表明成像系統的監視面逐漸靠近被測光學元件的疵病位置;繼續調整移動機構7的位置,當衍射環消失時,滿足像傳遞原理,說明此時成像系統的監視面與被測光學元件的疵病位置重合。
4)整體移動載物臺3和被測光學元件,使激光束通過被測光學元件口徑的下一個測試區域,采用步驟2)~3)相同的方法對該區域進行測試。
5)重復步驟2)至步驟4),直至完成整個光學元件的測試。
6)將所有測試區域的存在疵病的位置數據進行拼接,得到整個光學元件的空間缺陷信息。
這里步驟6)中的具體拼接方法是本領域技術人員數據處理的常用技術手段,本實用新型在此不再贅述。