光学镜头装配产生的应力双折射与实时测量

光学镜头中的应力双折射效应会影响成像波前，因而制造光学镜头采用的光学玻璃材料都有严格的应力要求。然而镜头装配过程中由于镜头与夹具的配合不恰当，也会给镜头引入应力，而这种应力一般是难以定量测量的。通常的做法是对镜头装配前后的波前进行测量，通过对比波前的变化来判断装夹应力的大小。这样操作的难度由镜头的测量难度决定，并且很难将镜头波前与应力引起的波前区分开。

     我们尝试使ilis的应力双折射仪来测量透镜的装夹应力。

     ilis应力仪采用成像方式测量应力。其光源有漫射光源，也有准直光源。对于准直光源，在测量镜头时，有可能导致光通过镜头后产生汇聚，而导致图像较小，因此需要探测器部分能够沿光轴移动，是实现最大视场。对于漫射光源，由于光线的方向比较紊乱，探测器的成像点与镜头的几何关系比较复杂，很难确定产生应力的准确位置。

     我们采用一款佳能的单反镜头（EF 28--135mm）进行测试。

     



1）漫射光源应力仪：StainScope实时式应力仪

   这款仪器的特点是能实时显示整个区域的应力分布，并给出测试点的应力值。


上图中，彩色部分是整个区域的应力分布。因为在与晶轴平行与垂直的方向上是测不出应力的，因而上图给出的分布是不完整的。通过旋转样品，可以看到其他区域的应力分布。如果要测某一点的应力值，如图中图像下方的红色位置，则将该位置移至十字线中心，该点的应力值便会自动显示出来，如图中27nm。

    这款仪器比较适合应力比较大的镜头，且对应力值要求不是很准确的快速测量情况下。适合于镜头装配过程中的应力检查，可以避免出现较大应力情况。



2）准直光源：StrainMatic M2/250 通用型

    这款采用准直光源的应力仪，其探测器部分可以上下移动，以适合不同高度的样品。我们可以利用这一特点找到最大成像位置。在测量时，仪器内部会自动选择偏振片，至少在3个位置进行测量，经过分析计算，给出综合的测量结果，包含应以分布与大小。



测量的结果如下：



上图中给出了镜头的应力分布，最大应力为33nm, 基本都分布在边缘，可以肯定是由于装配或粘胶引起的应力，而中心区域的应力则很小，在10nm以下。在软件的另一个界面上，也可以开到每一点应力方向。

      这款仪器比较适合镜头应力的准确测量，作为终检对镜头的应力情况作一评估。

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