一种自聚焦透镜折射率分布检测系统技术方案

本实用新型专利技术涉及光学测量技术领域，为解决现有自聚焦透镜折射率分布检测系统环境干扰能力差导致折射率检测精度不高问题，公开了一种自聚焦透镜折射率分布检测系统，自聚焦透镜的前表面反射准直光束后形成参考光束，自聚焦透镜的后表面反射形成测试光束，参考光束与测试光束产生的干涉条纹经分束器反射后，入射至显微成像系统，图像处理系统对相机采集到的自聚焦透镜干涉条纹进行处理，通过解析干涉条纹信息得到自聚焦透镜折射率分布。基于斐索干涉原理的自聚焦透镜折射率分布检测系统实现了高效率、高精度的自聚焦透镜折射率分布检测，同时该斐索干涉仪系统具有抗干扰能力强，体积小的优点。小的优点。小的优点。

【技术实现步骤摘要】
一种自聚焦透镜折射率分布检测系统


[0001]本技术涉及光学测量
，具体为一种基于斐索干涉原理的自聚焦透镜折射率分布检测系统。

技术介绍

[0002]自聚焦透镜(GRIN lens，G
‑
lens)又叫梯度折射率透镜，是一种折射率沿径向呈梯度变化的柱状光学透镜，具有聚焦和成像功能。自聚焦透镜通过调节径向渐变折射率的方式，实现光线在透镜内部周期性传播，改变其长度就可以调节光线调制周期，进而实现与透镜相同功能的光学器件。
[0003]由于自聚焦透镜具有端面准直、耦合和成像特性，在微型光学系统、医用光学仪器、光学复印机、传真机、扫描仪等设备有着广泛的应用。
[0004]而光学器件的性能与其折射率分布的规律密不可分，因此，提出一种基于斐索干涉原理的自聚焦透镜折射率分布检测方法，一直是本领域技术人员重点研究的问题之一。
[0005]在先技术1(邹快盛,许峰,姚宇佳等，一种用于自聚焦透镜的折射率分布测试装置及图像获取装置，中国技术专利201721734733.3)采用马赫
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曾德尔干涉原理实现高精度、高效率的自聚焦透镜折射率分布检测，其采用分光路干涉的马赫
‑
曾德尔干涉系统，系统的抗环境干扰能力一般。

技术实现思路

[0006]本技术解决的技术问题是：现有自聚焦透镜折射率分布检测系统的抗环境干扰能力差导致折射率检测精度不高。
[0007]一种自聚焦透镜折射率分布检测系统，包括：激光器、空间滤波器、准直物镜、分束器、自聚焦透镜、显微成像系统、图像处理系统；其特征在于：所述的显微成像系统包括显微物镜和相机；所述的激光器产生的激光入射空间滤波器后形成发散光束；所述的准直物镜将发散光束准直成准直光束；准直光束透过分束器后入射至自聚焦透镜；所述的自聚焦透镜的前表面反射准直光束后形成参考光束，所述的自聚焦透镜的后表面反射形成测试光束，所述参考光束与测试光束产生的干涉条纹经分束器反射后，入射至显微成像系统，显微成像系统的显微物镜用于放大干涉条纹，并成像于相机；所述的图像处理系统对相机采集到的自聚焦透镜干涉条纹进行处理，通过解析干涉条纹信息得到自聚焦透镜折射率分布。
[0008]本技术方案参考光束、测试光束共光路，其属于斐索干涉光路，采用自聚焦透镜前后表面反射光的干涉条纹解析自聚焦透镜折射率分布，避免了传统自聚焦透镜折射率分布检测系统光学元件过多的问题，并且在一定程度上增加了测试系统的抗环境干扰能力。斐索干涉仪系统采用共光路干涉原理，光路中其它光学元件的偏离对光程差的影响几乎相同，可以很好地克服环境干扰；其次，该系统基于斐索干涉原理采用自聚焦透镜的前后表面反射光相互干涉，相较于先技术其优势在于所述系统的测试系统光学元件个数较少。
附图说明：
[0009]图1为基于斐索干涉原理的自聚焦透镜折射率分布检测系统光路示意图；
[0010]其中：1
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激光器、2
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空间滤波器、3
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准直物镜、4
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分束器、5
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自聚焦透镜、6
‑
显微物镜、7
‑
相机。
[0011]图2为632.8纳米波长下拍摄所得的干涉条纹图。
[0012]图3为1064纳米波长下拍摄所得的干涉条纹图。
[0013]图4为1550纳米波长下拍摄所得的干涉条纹图。
[0014]图5为632.8纳米波长下测得的自聚焦透镜折射率分布曲线图；图5中(a)为一次测量结果，图5中(b)为间隔10分钟并手动移动样片改变测量条件后的测量结果。
[0015]图6为1064纳米波长下测得的自聚焦透镜折射率分布曲线图；图6中(a)为一次测量结果，图6中(b)为间隔10分钟并手动移动样片改变测量条件后的测量结果。
[0016]图7为1550纳米波长下测得的自聚焦透镜折射率分布曲线图；图7中(a)为一次测量结果，图7中(b)为间隔10分钟并手动移动样片改变测量条件后的测量结果。
具体实施方式
[0017]实施例一
[0018]一种自聚焦透镜折射率分布检测系统，如图1所示：包括激光器1、空间滤波器2、准直物镜3、分束器4、自聚焦透镜5、显微成像系统、图像处理系统；其中，所述的显微成像系统包括显微物镜6和相机7；所述的激光器产生的激光入射空间滤波器后形成发散光束；所述的准直物镜将发散光束准直成准直光束；准直光束透过分束器后入射至自聚焦透镜；所述的自聚焦透镜的前表面反射准直光束后形成参考光束，所述的自聚焦透镜的后表面反射形成测试光束，所述参考光束与测试光束产生的干涉条纹经分束器反射后，入射至显微成像系统，显微成像系统的显微物镜用于放大干涉条纹，并成像于相机；所述的图像处理系统对相机7 采集到的自聚焦透镜干涉条纹进行处理，通过解析干涉条纹信息得到自聚焦透镜折射率分布。
[0019]上述检测系统的工作流程为：将待检测的自聚焦透镜放置于所述分束器后方，打开激光器使其产生平行光，使得光线经过空间滤波器滤波，再经过分束器后，照射在自聚焦透镜前后表面，经过自聚焦透镜前后表面反射为两束光线，形成干涉光路，经过分束器反射到显微成像镜头，最后由显微成像镜头将干涉条纹成像于相机上，交由图像处理系统解算；
[0020]前后移动成像显微系统，使得显微物镜的焦面与自聚焦透镜表面重合，即对自聚焦透镜成清晰像，通过相机获得对应的干涉条纹；
[0021]在后端图像处理系统采集图像，输入自聚焦透镜中心位置的中心折射率，所选择的激光器波长，自聚焦透镜的厚度，端面直径，中心折射率。
[0022]如图2、图3和图4所示，所述的干涉条纹为同心圆环，所述干涉条纹同心圆环的最外环由于条纹的密集叠加形成亮边缘，以所述同心圆环的圆心为圆环条纹中心，所述亮边缘为边界，边界包围的干涉条纹为有效掩模区域；对所述干涉条纹进行解算处理的步骤如下：首先以所述圆环条纹中心为起点，在所述有效掩模区域范围内，在多个方向上对图像截取一维灰度数组；其次以所述一维灰度数组起点开始对若干个所述一维灰度数组的峰谷灰度值进行固定灰度阈值搜索；然后在确定所述的若干个一维灰度数组的峰谷位置的基础
上，对后续峰谷位置进行递推搜索，以此确定一维灰度数组所有的条纹峰谷位置，以所述一维灰度数组起点为零级条纹，确定每一个所述一维灰度数组峰谷位置的整数级条纹级数；最后以相对灰度值确定每两个相邻位置峰谷之间的小数级条纹级数，结合所述的整数级条纹级数和所述的小数级条纹级数，得到所述一维灰度数组的条纹级数分布，最后通过公式计算出所述干涉条纹光程差，进而计算出自聚焦透镜的折射率分布。由如图2、图3和图4所示的条纹计算得到的折射率分布如图5、图6和图7所示，其中每幅图的(a)和(b)子图对应间隔10分钟并手动移动样片改变测量条件后的两次测量结果。
[0023]以上所述者，仅为本技术最佳实施例而已，并非用于限制本技术的范围，凡依本技术申请专利范围所本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种自聚焦透镜折射率分布检测系统，包括：激光器、空间滤波器、准直物镜、分束器、自聚焦透镜、显微成像系统、图像处理系统；其特征在于：所述的显微成像系统包括显微物镜和相机；所述的激光器产生的激光入射空间滤波器后形成发散光束；所述的准直物镜将发散光束准直成准直光束；准直光束透过分束器后入射至自聚焦透镜；所述的自聚焦透镜的...

【专利技术属性】
技术研发人员：许峰，林槟，马锁冬，孙鹏，陈旭，
申请(专利权)人：苏州大学，
类型：新型
国别省市：