光學(xué)鏡頭球心偏差測(cè)量裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種光學(xué)鏡頭球心偏差測(cè)量裝置，屬于光學(xué)系統(tǒng)領(lǐng)域。解決了現(xiàn)有技術(shù)中用于光學(xué)鏡頭球心偏差測(cè)量的設(shè)備測(cè)量精度不夠高，或者無法測(cè)量較大曲率半徑的鏡面偏心量、測(cè)量范圍存在盲區(qū)的技術(shù)問題。本發(fā)明的光學(xué)鏡頭球心偏差測(cè)量裝置，包括：光學(xué)照明模塊、分光鏡、光學(xué)準(zhǔn)直鏡頭組、光學(xué)聚焦鏡頭組、光電探測(cè)器、直線位移傳感器、機(jī)械調(diào)平臺(tái)、精密旋轉(zhuǎn)臺(tái)、直線位移機(jī)構(gòu)和主控計(jì)算機(jī)。本發(fā)明的光學(xué)鏡頭球心偏差測(cè)量裝置可以達(dá)到較高的測(cè)量精度，并且同時(shí)滿足各種曲率半徑的光學(xué)鏡頭的球心偏差測(cè)量。
【專利說明】光學(xué)鏡頭球心偏差測(cè)量裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種光學(xué)鏡頭球心偏差測(cè)量裝置，屬于光學(xué)系統(tǒng)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]在光學(xué)系統(tǒng)中，當(dāng)光學(xué)鏡面的球心偏離光軸時(shí)，將影響光學(xué)系統(tǒng)的光學(xué)性能，因此，在光學(xué)鏡頭的裝調(diào)過程中，必須嚴(yán)格控制光學(xué)鏡頭的球心偏差。
[0003]目前，已有用于光學(xué)鏡頭球心偏差測(cè)量的設(shè)備，這些設(shè)備采用兩種技術(shù)方案:一種方案是采用光學(xué)鏡頭內(nèi)調(diào)焦的方式，調(diào)節(jié)光學(xué)測(cè)量鏡頭組中正透鏡和負(fù)透鏡之間的間距，來改變光束聚焦點(diǎn)的位置，從而測(cè)量不同曲率半徑鏡面的偏心量。但是該方案由于正負(fù)透鏡之間的間距改變，導(dǎo)致光學(xué)測(cè)量鏡頭組的放大倍率顯著變化，從而在計(jì)算被測(cè)鏡片的偏心量時(shí)，產(chǎn)生較大誤差。另一種方案是采用切換光學(xué)鏡頭的方式，通過更換不同焦距的光學(xué)鏡頭，來改變光束聚焦點(diǎn)的位置，從而測(cè)量不同曲率半徑鏡面的偏心量。該方案雖然測(cè)量精度比較高，但由于被切換的光學(xué)鏡頭的焦距是固定值，而且數(shù)量有限，從而決定了光束聚焦點(diǎn)的范圍，只能測(cè)量球心在此范圍內(nèi)的鏡面偏心量，導(dǎo)致該方案無法測(cè)量較大曲率半徑的鏡面偏心量，測(cè)量范圍存在盲區(qū)。
[0004]基于以上兩種技術(shù)方案的光學(xué)鏡頭球心偏差測(cè)量設(shè)備，由于各自的技術(shù)缺陷，已不能滿足很多領(lǐng)域的光學(xué)鏡頭高精度裝調(diào)的要求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的是解決現(xiàn)有技術(shù)中用于光學(xué)鏡頭球心偏差測(cè)量的設(shè)備測(cè)量精度不夠高，或者無法測(cè)量較大曲率半徑的鏡面偏心量、測(cè)量范圍存在盲區(qū)的技術(shù)問題，提供一種光學(xué)鏡頭球心偏差測(cè)量裝置和方法。
[0006]本發(fā)明的光學(xué)鏡頭球心偏差測(cè)量裝置包括:光學(xué)照明模塊、分光鏡、光學(xué)準(zhǔn)直鏡頭組、光學(xué)聚焦鏡頭組、光電探測(cè)器、直線位移傳感器、機(jī)械調(diào)平臺(tái)、精密旋轉(zhuǎn)臺(tái)、直線位移機(jī)構(gòu)和主控計(jì)算機(jī)，所述光學(xué)照明模塊、分光鏡、光學(xué)準(zhǔn)直鏡頭組、光學(xué)聚焦鏡頭組、光電探測(cè)器和直線位移傳感器構(gòu)成光學(xué)測(cè)量頭；所述光學(xué)聚焦鏡頭組可拆卸，當(dāng)光學(xué)聚焦鏡頭組拆下時(shí)，光學(xué)照明模塊產(chǎn)生的十字線靶標(biāo)光束依次經(jīng)分光鏡和光學(xué)準(zhǔn)直鏡頭組聚焦到被測(cè)鏡面的球心像的位置，十字線靶標(biāo)光束經(jīng)被測(cè)鏡面反射后，依次經(jīng)光學(xué)準(zhǔn)直鏡頭組和分光鏡聚焦到光電探測(cè)器的靶面；當(dāng)光學(xué)聚焦鏡頭組安裝時(shí)，光學(xué)照明模塊產(chǎn)生的十字線靶標(biāo)光束依次經(jīng)分光鏡、光學(xué)準(zhǔn)直鏡頭組和光學(xué)聚焦鏡頭組聚焦到被測(cè)鏡面的球心像的位置，十字線靶標(biāo)光束經(jīng)被測(cè)鏡面反射后，依次經(jīng)光學(xué)聚焦鏡頭組、光學(xué)準(zhǔn)直鏡頭組和分光鏡聚焦至IJ光電探測(cè)器的靶面；所述光電探測(cè)器將反射回來的十字線靶標(biāo)光束的光信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，形成十字線圖像，并將十字線圖像信息傳輸至主控計(jì)算機(jī)；所述直線位移傳感器用于測(cè)量光學(xué)準(zhǔn)直鏡頭組的不同位置，并將此位置信息傳送給主控計(jì)算機(jī)；所述機(jī)械調(diào)平臺(tái)連接在精密旋轉(zhuǎn)臺(tái)之上，用于調(diào)節(jié)被測(cè)光學(xué)鏡頭的光軸與精密旋轉(zhuǎn)臺(tái)的旋轉(zhuǎn)軸線之間的位置關(guān)系；所述精密旋轉(zhuǎn)臺(tái)帶動(dòng)被測(cè)光學(xué)鏡頭繞精密旋轉(zhuǎn)臺(tái)的軸線旋轉(zhuǎn)；所述直線位移機(jī)構(gòu)帶動(dòng)光學(xué)測(cè)量頭作豎直方向的直線運(yùn)動(dòng)，并測(cè)量光學(xué)測(cè)量頭的位置，且將此位置信息傳送給主控計(jì)算機(jī)；所述主控計(jì)算機(jī)用于計(jì)算球心偏差。
[0007]進(jìn)一步的，所述光學(xué)照明模塊包括光源、毛玻璃和十字線靶標(biāo)。
[0008]進(jìn)一步的，所述分光鏡為直角膠合棱鏡，光電探測(cè)器的靶面位于分光鏡的上側(cè)，十字線靶標(biāo)位于分光鏡的右側(cè)，且光電探測(cè)器的靶面到分光鏡上表面的距離等于十字線靶標(biāo)到分光鏡右表面的距離。
[0009]進(jìn)一步的，所述光學(xué)準(zhǔn)直鏡頭組的位置可以調(diào)節(jié)。
[0010]進(jìn)一步的，所述光學(xué)聚焦鏡頭組可以切換不同焦距的光學(xué)鏡頭。
[0011]進(jìn)一步的，所述主控計(jì)算機(jī)計(jì)算球心偏差的過程是:
[0012]步驟一、球心偏差測(cè)量軟件根據(jù)輸入的被測(cè)鏡頭的各個(gè)鏡面的曲率半徑、鏡面間隔和鏡片折射率，計(jì)算被測(cè)鏡頭各個(gè)鏡面的球心相對(duì)于其上所有鏡面成像之后的球心像的位置和垂軸放大率β 2 ；
[0013]步驟二、球心偏差測(cè)量軟件根據(jù)計(jì)算的被測(cè)鏡面相對(duì)其上所有鏡面成像之后的球心像的位置，給出光學(xué)準(zhǔn)直鏡頭組的位置信息，或者給出光學(xué)聚焦鏡頭組的焦距信息以及調(diào)節(jié)直線位移機(jī)構(gòu)的位置信息；
[0014]步驟三、球心 偏差測(cè)量軟件根據(jù)直線位移傳感器傳送的光學(xué)準(zhǔn)直透鏡組的位置信息計(jì)算光學(xué)測(cè)量頭的垂軸放大率β工，或者根據(jù)使用的光學(xué)聚焦鏡頭組的焦距計(jì)算光學(xué)測(cè)量頭的垂軸放大率h ;
[0015]步驟四、球心偏差測(cè)量軟件通過對(duì)得到的十字線圖像信息進(jìn)行處理，計(jì)算十字線圖像圓心軌跡的直徑S ;
[0016]步驟五、球心偏差測(cè)量軟件再通過式計(jì)算鏡面的球心線偏差α:
[0017]⑴
【權(quán)利要求】
1.光學(xué)鏡頭球心偏差測(cè)量裝置，其特征在于，包括:光學(xué)照明模塊(I)、分光鏡⑵、光學(xué)準(zhǔn)直鏡頭組(3)、光學(xué)聚焦鏡頭組(4)、光電探測(cè)器(5)、直線位移傳感器(6)、機(jī)械調(diào)平臺(tái)(7)、精密旋轉(zhuǎn)臺(tái)(8)、直線位移機(jī)構(gòu)(9)和主控計(jì)算機(jī)(10)， 所述光學(xué)照明模塊(I)、分光鏡(2)、光學(xué)準(zhǔn)直鏡頭組(3)、光學(xué)聚焦鏡頭組(4)、光電探測(cè)器(5)和直線位移傳感器(6)構(gòu)成光學(xué)測(cè)量頭(11)； 所述光學(xué)聚焦鏡頭組(4)可拆卸，當(dāng)光學(xué)聚焦鏡頭組(4)拆下時(shí)，光學(xué)照明模塊(I)產(chǎn)生的十字線靶標(biāo)光束依次經(jīng)分光鏡(2)和光學(xué)準(zhǔn)直鏡頭組(3)聚焦到被測(cè)鏡面的球心像的位置，十字線靶標(biāo)光束經(jīng)被測(cè)鏡面反射后，依次經(jīng)光學(xué)準(zhǔn)直鏡頭組(3)和分光鏡(2)聚焦到光電探測(cè)器(5)的靶面；當(dāng)光學(xué)聚焦鏡頭組(4)安裝時(shí)，光學(xué)照明模塊(I)產(chǎn)生的十字線靶標(biāo)光束依次經(jīng)分光鏡(2)、光學(xué)準(zhǔn)直鏡頭組(3)和光學(xué)聚焦鏡頭組(4)聚焦到被測(cè)鏡面的球心像的位置，十字線靶標(biāo)光束經(jīng)被測(cè)鏡面反射后，依次經(jīng)光學(xué)聚焦鏡頭組(4)、光學(xué)準(zhǔn)直鏡頭組(3)和分光鏡(2)聚焦到光電探測(cè)器(5)的靶面； 所述光電探測(cè)器(5)將反射回來的十字線靶標(biāo)光束的光信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，形成十字線圖像，并將十字線圖像信息傳輸至主控計(jì)算機(jī)(10)； 所述直線位移傳感器(6)用于測(cè)量光學(xué)準(zhǔn)直鏡頭組(3)的不同位置，并將此位置信息傳送給主控計(jì)算機(jī)(10)； 所述機(jī)械調(diào)平臺(tái)(7)連接在精密旋轉(zhuǎn)臺(tái)(8)之上，用于調(diào)節(jié)被測(cè)光學(xué)鏡頭(10)的光軸與精密旋轉(zhuǎn)臺(tái)(8)的旋轉(zhuǎn)軸線之間的位置關(guān)系； 所述精密旋轉(zhuǎn)臺(tái)(8)帶動(dòng)被測(cè)光學(xué)鏡頭(12)繞精密旋轉(zhuǎn)臺(tái)(8)的軸線旋轉(zhuǎn)； 所述直線位移機(jī)構(gòu)(9)帶動(dòng)光學(xué)測(cè)量頭(11)作豎直方向的直線運(yùn)動(dòng)，并測(cè)量光學(xué)測(cè)量頭(11)的位置，且將此位 置信息傳送給主控計(jì)算機(jī)(10)； 所述主控計(jì)算機(jī)(10)用于計(jì)算球心偏差。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光學(xué)鏡頭球心偏差測(cè)量裝置，其特征在于，所述光學(xué)照明模塊(I)包括光源(101)、毛玻璃(102)和十字線靶標(biāo)(103)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的光學(xué)鏡頭球心偏差測(cè)量裝置，其特征在于，所述分光鏡(2)為直角膠合棱鏡，光電探測(cè)器(5)的靶面位于分光鏡(2)的上側(cè)，十字線靶標(biāo)(103)位于分光鏡(2)的右側(cè)，且光電探測(cè)器(5)的靶面到分光鏡(2)的上表面的距離等于十字線靶標(biāo)(103)到分光鏡(2)右表面的距離。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光學(xué)鏡頭球心偏差測(cè)量裝置，其特征在于，所述光學(xué)準(zhǔn)直鏡頭組(3)的位置可以調(diào)節(jié)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光學(xué)鏡頭球心偏差測(cè)量裝置，其特征在于，所述光學(xué)聚焦鏡頭組(4)可以切換不同焦距的光學(xué)鏡頭。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光學(xué)鏡頭球心偏差測(cè)量裝置，其特征在于，所述主控計(jì)算機(jī)(10)計(jì)算球心偏差的過程是: 步驟一、球心偏差測(cè)量軟件根據(jù)輸入的被測(cè)鏡頭(12)的各個(gè)鏡面的曲率半徑、鏡面間隔和鏡片折射率，計(jì)算被測(cè)鏡頭(12)各個(gè)鏡面的球心相對(duì)于其上所有鏡面成像之后的球心像的位置和垂軸放大率β2 ； 步驟二、球心偏差測(cè)量軟件根據(jù)計(jì)算的被測(cè)鏡面相對(duì)其上所有鏡面成像之后的球心像的位置，給出光學(xué)準(zhǔn)直鏡頭組(3)的位置信息，或者給出光學(xué)聚焦鏡頭組(4)的焦距信息以及調(diào)節(jié)直線位移機(jī)構(gòu)(9)的位置信息； 步驟三、球心偏差測(cè)量軟件根據(jù)直線位移傳感器(6)傳送的光學(xué)準(zhǔn)直透鏡組(3)的位置信息計(jì)算光學(xué)測(cè)量頭(11)的垂軸放大率P1，或者根據(jù)使用的光學(xué)聚焦鏡頭組(4)的焦距計(jì)算光學(xué)測(cè)量頭(11)的垂軸放大率; 步驟四、球心偏差測(cè)量軟件通過對(duì)得到的十字線圖像信息進(jìn)行處理，計(jì)算十字線圖像圓心軌跡的直徑S ； 步驟五、球心偏差測(cè)量軟件再通過式(I)計(jì)算鏡面的球心線偏差α:
【文檔編號(hào)】G01B11/27GK103940377SQ201410115044
【公開日】2014年7月23日 申請(qǐng)日期:2014年3月26日 優(yōu)先權(quán)日:2014年3月26日
【發(fā)明者】郭幫輝, 王健, 曲鋒, 李也凡, 孫強(qiáng) 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院長(zhǎng)春光學(xué)精密機(jī)械與物理研究所