[发明专利]一种医用光学元件内部缺陷检测装置

权利要求书

1.一种医用光学元件内部缺陷检测装置，用于检测医用光学元件内部是否具有透光缺陷，其特征在于，包括光源模组和剪切干涉模组，其中

光源模组包括依次沿光路设置的卤素光源（1）、彩色滤波片（2）、平凸透镜（3）、第一偏振片（4）和第一平面镜（5）；

剪切干涉模组包括依次沿光路设置的Savart棱镜（6）、第二平面镜（7）、1/4波片（8）、第二偏振片（9）以及CCD相机（10），所述Savart棱镜的剪切距离为ΔX；

所述医用光学元件内部缺陷检测装置的光源行径路线为：

卤素光源（1）发出的光波经由彩色滤波片（2）进入平凸透镜（3），形成高同调度的平行光束，平行光束进入第一偏振片（4）后，第一偏振片（4）用于将非偏振态的平行光束转换成0°的线性偏振态，形成偏振光L，继而通过第一平面镜（5）将偏振光L反射至剪切干涉模组中；

待测医用光学元件置于第一平面镜（5）与Savart棱镜（6）之间的光路；

进入Savart棱镜（6）的偏振光L携带了医用光学元件的轮廓信息，从Savart棱镜（6）穿出的偏振光L被剪切为两道偏振态相互垂直的oe偏振光L1和eo偏振光L2，且L1的波前向左位移一个剪切距离ΔX；

两个偏振光L1和L2随后通过第二平面镜（7）反射至由1/4波片（8）和第二偏振片（9）构成的相移机构，发生相移干涉，CCD相机（10）拍摄获得偏振光L1和L2的干涉图，基于“五步相移法”将干涉图转换为相位图，并根据相位图的灰度变化，检测出待测医用光学元件是否含有内部透光缺陷；

具体地，所述Savart棱镜（6）包括两片完全相同的双折射晶体，光波经过第一面双折射晶体后，被分为两道偏振态相互垂直的e光和o光，两道偏振光经过第二面双折射晶体后，偏振态相互转换，形成偏振态相互垂直的oe偏振光和eo偏振光，oe偏振光和eo偏振光沿着对角线做剪切，且两者间剪切距离为ΔX。

2.一种根据权利要求1所述的医用光学元件内部缺陷检测装置，其特征在于，彩色滤波片（2）用于增加卤素光源的同调度，以防止Savart棱镜的剪切距离ΔX过大时，导致偏振光L1和L2无法正常发生干涉。

3.一种根据权利要求1或2所述的医用光学元件内部缺陷检测装置，其特征在于， “五步相移法”的工作原理为：

当两个偏振光发生干涉时，干涉光强I可以表示为：

其中，I₁和I₂表示两偏振光的光强，φ表示两偏振光的相位；

令，，上述公式可以进一步等效为：

1/4波片（8）和第二偏振片（9）构成的相移机构，使偏振光L1和L2进行相移干涉，第二偏振片（9）的旋转角α/2可转换为相移角α的相移干涉；

分别令α=﹣π、﹣π/2、0、π/2和π，即通过旋转五次第二偏振片（9）进行相移，有如下等式成立：

其中，I₁、I₂、I₃、I₄和I₅分别表示五次相移角所对应的干涉光强；

联立上述五个等式，即可得到：

根据上式即可解得相位量φ，由此可根据干涉图各点的相位量信息绘出相位图，完成干涉图到相位图之间的转换。