專利名稱：一種紅外玻璃非均勻性檢測(cè)裝置及檢測(cè)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種紅外玻璃檢測(cè)技術(shù)，尤其是涉及一種紅外玻璃非均勻性檢測(cè)裝置及檢測(cè)方法。
背景技術(shù)：
紅外玻璃能透過(guò)寬光譜不可見(jiàn)光，不能透過(guò)可見(jiàn)光，具有較小的熱差系數(shù)和較高的折射率，其折射率與鍺單晶相差較大，可以與鍺單晶組合構(gòu)成同時(shí)具備消熱差和消色差功能的鏡頭；另外，紅外玻璃適合精密模壓，其生產(chǎn)成本較低；目前紅外玻璃已廣泛應(yīng)用于槍瞄、導(dǎo)航、星際生命探測(cè)、車載夜視等需要紅外熱成像的領(lǐng)域。但是隨著科技的快速發(fā)展， 各應(yīng)用領(lǐng)域?qū)t外玻璃的質(zhì)量要求也日益提高。為了保證產(chǎn)品的質(zhì)量和精度，獲得清晰的熱像，除了要求紅外玻璃具有較高的透過(guò)率、較小的殘余應(yīng)力外，還要求紅外玻璃具有良好的光學(xué)均勻性。普通光學(xué)玻璃國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定了玻璃的光學(xué)非均勻性的檢測(cè)方法和相應(yīng)的級(jí)別標(biāo)準(zhǔn)，檢測(cè)方法主要有鑒別率法、星點(diǎn)法、道口陰影法和干涉法等。但是實(shí)行這些檢測(cè)方法的前提是玻璃能夠透過(guò)可見(jiàn)光。由于紅外玻璃不透可見(jiàn)光，使用上述檢測(cè)方法檢測(cè)紅外玻璃光學(xué)非均勻性需要克服很多問(wèn)題，給檢測(cè)帶來(lái)很大困難；另外雖然利用紅外面陣探測(cè)器件能對(duì)紅外玻璃非均勻性進(jìn)行檢測(cè)，但是其構(gòu)件價(jià)格昂貴，分辨率較低，測(cè)量精度不夠。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種成本低，精度高，能夠?qū)t外玻璃非均勻性進(jìn)行檢測(cè)的檢測(cè)裝置及檢測(cè)方法。本發(fā)明解決上述技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案為一種紅外玻璃非均勻性檢測(cè)裝置，包括順序排列的紅外光源、帶通濾光片、準(zhǔn)直擴(kuò)束鏡、測(cè)試樣品架、狹縫、紅外探測(cè)器和控制計(jì)算機(jī)，所述的測(cè)試樣品架和所述的狹縫之間設(shè)置有標(biāo)準(zhǔn)透鏡，所述的準(zhǔn)直擴(kuò)束鏡安裝在上下左右俯仰偏轉(zhuǎn)四維可調(diào)的光學(xué)調(diào)整架上，所述的狹縫固定安裝在既可上下掃描， 也可在垂直于光軸的平面內(nèi)進(jìn)行旋轉(zhuǎn)的第一調(diào)整架上，所述的紅外探測(cè)器固定安裝在上下左右前后三維精密可調(diào)的第二調(diào)整架上，所述的第一調(diào)整架和所述的第二調(diào)整架與位置控制器連接，所述的控制計(jì)算機(jī)分別與所述的紅外光源、所述的紅外探測(cè)器和所述的位置控制器連接。所述的紅外探測(cè)器為點(diǎn)探測(cè)器，所述的準(zhǔn)直擴(kuò)束鏡為紅外望遠(yuǎn)鏡。使用上述檢測(cè)裝置的紅外玻璃非均勻性的檢測(cè)方法，它包括以下步驟(1)、調(diào)節(jié)紅外光源、帶通濾波器、準(zhǔn)直擴(kuò)束鏡、標(biāo)準(zhǔn)透鏡、狹縫和紅外探測(cè)器的位置，使它們的中心具有相同的高度且同軸；O)、使用控制計(jì)算機(jī)接收紅外光源和紅外探測(cè)器的數(shù)據(jù)，根據(jù)接收到的數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)位置控制器調(diào)整第二調(diào)整架的位置，使紅外探測(cè)器接收到的光強(qiáng)度最強(qiáng)；(3)、使用控制計(jì)算機(jī)驅(qū)動(dòng)位置控制器調(diào)整第一調(diào)整架，使狹縫在子午面和弧氏面內(nèi)對(duì)標(biāo)準(zhǔn)透鏡進(jìn)行掃描，將紅外探測(cè)器接收到的狹縫掃描信號(hào)傳輸給控制計(jì)算機(jī)得到第一線擴(kuò)散函數(shù)，將第一線擴(kuò)散函數(shù)通過(guò)傅里葉變換得到第一光學(xué)傳遞函數(shù)；G)、將待測(cè)紅外玻璃樣品放置在準(zhǔn)直擴(kuò)束鏡與標(biāo)準(zhǔn)透鏡之間的測(cè)試樣品架上，重復(fù)步驟⑵；(5)、使用控制計(jì)算機(jī)調(diào)整第一調(diào)整架，使狹縫在子午面和弧氏面內(nèi)對(duì)標(biāo)準(zhǔn)透鏡進(jìn)行掃描，將紅外探測(cè)器接收到的狹縫掃描信號(hào)傳輸給控制計(jì)算機(jī)得到第二線擴(kuò)散函數(shù)，將第二線擴(kuò)散函數(shù)通過(guò)傅里葉變換得到第二光學(xué)傳遞函數(shù)；(6)、將第一線擴(kuò)散函數(shù)和第二線擴(kuò)散函數(shù)的中心值進(jìn)行比較，得到兩個(gè)線擴(kuò)散函數(shù)之間的中心差，將第一光學(xué)傳遞函數(shù)和第二光學(xué)傳遞函數(shù)進(jìn)行比較，得到兩個(gè)光學(xué)傳遞函數(shù)的差值，并由兩個(gè)線擴(kuò)散函數(shù)之間的中心差和兩個(gè)光學(xué)傳遞函數(shù)的差值確定被測(cè)紅外玻璃的非均勻性。在檢測(cè)前先對(duì)待測(cè)紅外玻璃樣品的表面進(jìn)行精密拋光，采用激光干涉儀檢測(cè)其表面光圈數(shù)N和局部光圈數(shù)Δ N均小于1。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于通過(guò)設(shè)置的標(biāo)準(zhǔn)透鏡，將測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)透鏡得到的線擴(kuò)散函數(shù)的中心值與測(cè)量受到待測(cè)紅外玻璃樣品影響的標(biāo)準(zhǔn)透鏡的線擴(kuò)散函數(shù)的中心值進(jìn)行比較，得出兩個(gè)線擴(kuò)散函數(shù)的中心差，再將兩個(gè)線擴(kuò)散函數(shù)采用傅里葉變換的方法分別轉(zhuǎn)換為調(diào)制傳遞函數(shù)MTF，可以得到兩個(gè)光學(xué)傳遞函數(shù)MTF的差值，通過(guò)上述兩個(gè)特征數(shù)據(jù)即可確定紅外玻璃樣品的光學(xué)非均勻性；本發(fā)明的檢測(cè)裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，測(cè)量精度高， 另外由于紅外探測(cè)器可以采用點(diǎn)探測(cè)器，價(jià)格便宜，成本低。在本發(fā)明的檢測(cè)方法中，在檢測(cè)前先對(duì)待測(cè)紅外玻璃樣品的表面進(jìn)行精密拋光，采用激光干涉儀檢測(cè)其表面光圈數(shù)N和局部光圈數(shù)ΔΝ均小于1，可以消除待測(cè)紅外玻璃樣品表面狀態(tài)對(duì)光學(xué)非均勻性檢測(cè)結(jié)果的影響。


圖1為本發(fā)明檢測(cè)裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式以下結(jié)合附圖實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)描述。如圖1所示，一種紅外玻璃非均勻性測(cè)量裝置，包括紅外光源1、帶通濾光片2、紅外望遠(yuǎn)鏡3、測(cè)試樣品架(圖未顯示)、標(biāo)準(zhǔn)透鏡5、狹縫6和紅外探測(cè)器7，紅外望遠(yuǎn)鏡3安裝在上下左右俯仰偏轉(zhuǎn)四維可調(diào)的光學(xué)調(diào)整架(圖未顯示)上，狹縫6固定安裝在既可上下掃描，也可在垂直于光軸的平面內(nèi)進(jìn)行旋轉(zhuǎn)的第一調(diào)整架(圖未顯示)上，紅外探測(cè)器7 固定安裝在上下左右前后三維精密可調(diào)的第二調(diào)整架(圖未顯示)上，第一調(diào)整架和第二調(diào)整架分別與位置控制器8連接、紅外探測(cè)器7連接有控制計(jì)算機(jī)9，控制計(jì)算機(jī)9與紅外光源1連接。以下結(jié)合圖1，對(duì)使用上述檢測(cè)裝置進(jìn)行紅外玻璃非均勻性檢測(cè)的方法具體介紹如下待測(cè)紅外玻璃樣品4為硫系玻璃，其工作波段是8 12 μ m,紅外光源1為覆蓋8 12 μ m的寬帶紅外光源，帶通濾光片2為通過(guò)8 12 μ m光源的帶通濾波器，紅外望遠(yuǎn)鏡3為紅外準(zhǔn)直擴(kuò)束望遠(yuǎn)鏡；另外為了去除表面狀態(tài)對(duì)光學(xué)均勻性檢測(cè)結(jié)果的影響，將待測(cè)紅外玻璃樣品4的表面進(jìn)行精密拋光，采用激光干涉儀檢測(cè)其表面光圈數(shù)N和局部光圈數(shù)Δ N 均小于1 ；第一調(diào)整架上下掃描的精度為1 μ m,掃描行程250 μ m。在放入待測(cè)紅外玻璃樣品4之前，調(diào)節(jié)紅外光源1、帶通濾光片2、紅外望遠(yuǎn)鏡3、 標(biāo)準(zhǔn)透鏡5、狹縫6和紅外探測(cè)器7，使其中心具有相同的高度并同軸，控制計(jì)算機(jī)9接收紅外光源1和紅外探測(cè)器7傳輸?shù)臄?shù)據(jù)，實(shí)時(shí)檢測(cè)數(shù)據(jù)并驅(qū)動(dòng)位置控制器8調(diào)節(jié)紅外探測(cè)器 7的位置，將紅外探測(cè)器7的位置調(diào)整到光強(qiáng)最強(qiáng)的位置；紅外光源1通過(guò)帶通濾光片2和紅外望遠(yuǎn)鏡3后，形成8 12 μ m的復(fù)色平行平面波，該平面波通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)鏡頭5后，匯聚到紅外探測(cè)器7上，形成艾里圓斑，控制計(jì)算機(jī)9驅(qū)動(dòng)位置控制器8控制第一調(diào)整架，使狹縫6 在子午面和弧氏面內(nèi)進(jìn)行掃描，紅外探測(cè)器7采集到狹縫6的掃描數(shù)據(jù)并傳輸給控制計(jì)算機(jī)9，得到第一線擴(kuò)散函數(shù)，然后將第一線擴(kuò)散函數(shù)進(jìn)行傅里葉變換，得到第一光學(xué)傳遞函數(shù)；將待測(cè)紅外玻璃樣品4放入紅外望遠(yuǎn)鏡3和標(biāo)準(zhǔn)透鏡5之間的測(cè)試樣品架上，調(diào)節(jié)紅外光源1、帶通濾光片2、紅外望遠(yuǎn)鏡3、標(biāo)準(zhǔn)透鏡5、狹縫6和紅外探測(cè)器7，使其中心具有相同的高度并同軸，控制計(jì)算機(jī)9接收紅外光源1和紅外探測(cè)器7傳輸?shù)臄?shù)據(jù)，實(shí)時(shí)檢測(cè)數(shù)據(jù)并驅(qū)動(dòng)位置控制器8調(diào)節(jié)紅外探測(cè)器7的位置，將紅外探測(cè)器7的位置調(diào)整到光強(qiáng)最強(qiáng)的位置；紅外光源1通過(guò)帶通濾光片2和紅外望遠(yuǎn)鏡3后，形成8 12 μ m的復(fù)色平行平面波，該平面波通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)鏡頭5后，匯聚到紅外探測(cè)器7上，形成艾里圓斑，控制計(jì)算機(jī)9 驅(qū)動(dòng)位置控制器8控制第一調(diào)整架，使狹縫6在子午面和弧氏面內(nèi)進(jìn)行掃描，紅外探測(cè)器7 采集到狹縫6的掃描數(shù)據(jù)并傳輸給控制計(jì)算機(jī)9，得到第二線擴(kuò)散函數(shù)，然后將第二線擴(kuò)散函數(shù)進(jìn)行傅里葉變換，得到第二光學(xué)傳遞函數(shù)；通過(guò)比較上述得到的第一線擴(kuò)散函數(shù)和第二線擴(kuò)散函數(shù)的中心值，即可得到兩個(gè)線擴(kuò)散函數(shù)的中心差；通過(guò)比較上述得到的第一光學(xué)傳遞函數(shù)和第二光學(xué)傳遞函數(shù)，即可得出兩個(gè)光學(xué)傳遞函數(shù)的差值，由上述兩個(gè)特征數(shù)據(jù)即可確定待測(cè)紅外玻璃樣品4的非均勻性。上述實(shí)施例中紅外探測(cè)器7可以使用價(jià)格比較便宜的點(diǎn)探測(cè)器，在降低成本的同時(shí)也能實(shí)現(xiàn)紅外玻璃非均勻性的檢測(cè)。上述實(shí)施例中的光學(xué)調(diào)整架、第一調(diào)整架和第二調(diào)整架均可以使用本技術(shù)領(lǐng)域的成熟產(chǎn)品。
權(quán)利要求
1.一種紅外玻璃非均勻性檢測(cè)裝置，包括順序排列的紅外光源、帶通濾光片、準(zhǔn)直擴(kuò)束鏡、測(cè)試樣品架、狹縫、紅外探測(cè)器和控制計(jì)算機(jī)，其特征在于所述的測(cè)試樣品架和所述的狹縫之間設(shè)置有標(biāo)準(zhǔn)透鏡，所述的準(zhǔn)直擴(kuò)束鏡安裝在上下左右俯仰偏轉(zhuǎn)四維可調(diào)的光學(xué)調(diào)整架上，所述的狹縫固定安裝在既可上下掃描，也可在垂直于光軸的平面內(nèi)進(jìn)行旋轉(zhuǎn)的第一調(diào)整架上，所述的紅外探測(cè)器固定安裝在上下左右前后三維精密可調(diào)的第二調(diào)整架上， 所述的第一調(diào)整架和所述的第二調(diào)整架與位置控制器連接，所述的控制計(jì)算機(jī)分別與所述的紅外光源、所述的紅外探測(cè)器和所述的位置控制器連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種紅外玻璃非均勻性測(cè)量裝置，其特征在于所述的紅外探測(cè)器為點(diǎn)探測(cè)器，所述的準(zhǔn)直擴(kuò)束鏡為紅外望遠(yuǎn)鏡。
3.一種使用權(quán)利要求1所述的檢測(cè)裝置的紅外玻璃非均勻性的檢測(cè)方法，其特征在于它包括以下步驟(1)、調(diào)節(jié)紅外光源、帶通濾波器、準(zhǔn)直擴(kuò)束鏡、標(biāo)準(zhǔn)透鏡、狹縫和紅外探測(cè)器的位置，使它們的中心具有相同的高度且同軸；O)、使用控制計(jì)算機(jī)接收紅外光源和紅外探測(cè)器的數(shù)據(jù)，根據(jù)接收到的數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)位置控制器調(diào)整第二調(diào)整架的位置，使紅外探測(cè)器接收到的光強(qiáng)度最強(qiáng)；(3)、使用控制計(jì)算機(jī)驅(qū)動(dòng)位置控制器調(diào)整第一調(diào)整架，使狹縫在子午面和弧氏面內(nèi)對(duì)標(biāo)準(zhǔn)透鏡進(jìn)行掃描，將紅外探測(cè)器接收到的狹縫掃描信號(hào)傳輸給控制計(jì)算機(jī)得到第一線擴(kuò)散函數(shù)，將第一線擴(kuò)散函數(shù)通過(guò)傅里葉變換得到第一光學(xué)傳遞函數(shù)；G)、將待測(cè)紅外玻璃樣品放置在準(zhǔn)直擴(kuò)束鏡與標(biāo)準(zhǔn)透鏡之間的測(cè)試樣品架上，重復(fù)步驟⑵；(5)、使用控制計(jì)算機(jī)調(diào)整第一調(diào)整架，使狹縫在子午面和弧氏面內(nèi)對(duì)標(biāo)準(zhǔn)透鏡進(jìn)行掃描，將紅外探測(cè)器接收到的狹縫掃描信號(hào)傳輸給控制計(jì)算機(jī)得到第二線擴(kuò)散函數(shù)，將第二線擴(kuò)散函數(shù)通過(guò)傅里葉變換得到第二光學(xué)傳遞函數(shù)；(6)、將第一線擴(kuò)散函數(shù)和第二線擴(kuò)散函數(shù)的中心值進(jìn)行比較，得到兩個(gè)線擴(kuò)散函數(shù)之間的中心差，將第一光學(xué)傳遞函數(shù)和第二光學(xué)傳遞函數(shù)進(jìn)行比較，得到兩個(gè)光學(xué)傳遞函數(shù)的差值，并由兩個(gè)線擴(kuò)散函數(shù)之間的中心差和兩個(gè)光學(xué)傳遞函數(shù)的差值確定被測(cè)紅外玻璃的非均勻性。
4.如權(quán)利要求3所述的紅外玻璃非均勻性的檢測(cè)方法，其特征在于在檢測(cè)前先對(duì)待測(cè)紅外玻璃樣品的表面進(jìn)行精密拋光，采用激光干涉儀檢測(cè)其表面光圈數(shù)N和局部光圈數(shù) Δ N均小于1。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種紅外玻璃非均勻性檢測(cè)裝置及檢測(cè)方法，檢測(cè)裝置包括順序排列的紅外光源、帶通濾光片、準(zhǔn)直擴(kuò)束鏡、測(cè)試樣品架、狹縫、紅外探測(cè)器和控制計(jì)算機(jī)，特點(diǎn)是測(cè)試樣品架和狹縫之間設(shè)置有標(biāo)準(zhǔn)透鏡，準(zhǔn)直擴(kuò)束鏡安裝在上下左右俯仰偏轉(zhuǎn)四維可調(diào)的光學(xué)調(diào)整架上，狹縫固定安裝在既可上下掃描，也可在垂直于光軸的平面內(nèi)進(jìn)行旋轉(zhuǎn)的第一調(diào)整架上，紅外探測(cè)器固定安裝在上下左右前后三維精密可調(diào)的第二調(diào)整架上，第一調(diào)整架和第二調(diào)整架與位置控制器連接，控制計(jì)算機(jī)分別與紅外光源、紅外探測(cè)器和位置控制器連接，通過(guò)分別測(cè)得待測(cè)紅外玻璃樣品放入前后的線擴(kuò)散函數(shù)和相應(yīng)的光學(xué)傳遞函數(shù)，實(shí)現(xiàn)紅外玻璃非均勻性數(shù)據(jù)的檢測(cè)。
文檔編號(hào)G01M11/02GK102226738SQ20111007341
公開(kāi)日2011年10月26日 申請(qǐng)日期2011年3月25日 優(yōu)先權(quán)日2011年3月25日
發(fā)明者吳禮剛, 宋寶安, 徐鐵鋒, 戴世勛, 楊燕, 林常規(guī), 沈祥, 王訓(xùn)四, 聶秋華, 黃國(guó)松 申請(qǐng)人:寧波大學(xué)