本發(fā)明涉及光學(xué)檢驗(yàn)測(cè)量技術(shù)領(lǐng)域領(lǐng)域，特別涉及一種高精度透鏡中心偏檢測(cè)儀器及其測(cè)量方法。

背景技術(shù)：

光學(xué)技術(shù)生產(chǎn)過(guò)程中往往會(huì)存在一個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題：在透鏡的加工生產(chǎn)環(huán)節(jié)、透鏡的裝配過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生中心偏差，即透鏡的光學(xué)中心（光軸）與幾何中心（幾何軸線）沒(méi)有重合，而是存在偏差。換句話說(shuō)，就是光束光軸和透鏡參考軸不一致，各自在不同的方向和位置時(shí)，中心偏差就會(huì)出現(xiàn)。

為了減小鏡頭生產(chǎn)裝配過(guò)程中的中心偏差，保證光學(xué)鏡頭各光學(xué)面的共軸性，需要設(shè)計(jì)和制造高精度的光學(xué)定位儀。

與本發(fā)明最接近的已有技術(shù)是中心偏檢測(cè)裝置及檢測(cè)方法，申請(qǐng)?zhí)枮閏n20131041023.7，該發(fā)明在檢測(cè)焦距特別小或特別大透鏡時(shí)，十字叉絲成像太粗，影響讀數(shù)，增加誤差，影響精度。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種高精度透鏡中心偏檢測(cè)儀器及其測(cè)量方法，該方法在檢測(cè)不同焦距（包括焦距特別小或特別大的透鏡）的被測(cè)透鏡的光學(xué)中心與幾何中心的偏差，使精度得到提升。當(dāng)十字叉絲成像于ccd上時(shí)，可能會(huì)出現(xiàn)十字叉絲很粗而影響讀數(shù)的情況，本技術(shù)提供一種高精度檢測(cè)被測(cè)透鏡的光學(xué)中心與幾何中心偏差的光學(xué)系統(tǒng)，使十字叉絲成像較為清晰且容易判讀的圖像信號(hào)，且不影響精度，更利于操作者進(jìn)行判讀，現(xiàn)有技術(shù)中導(dǎo)致的上述多項(xiàng)缺陷。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供以下的技術(shù)方案：一種高精度透鏡中心偏檢測(cè)儀器，包括設(shè)置在基座上的led照射源發(fā)射系統(tǒng)、顯微鏡系統(tǒng)和被測(cè)玻璃承座，所述led照射源發(fā)射系統(tǒng)和被測(cè)玻璃承座位于同一平面，顯微鏡系統(tǒng)位于被測(cè)玻璃承座的上方；

led照射源發(fā)射系統(tǒng)包括led照射源和聚光鏡，led照射源的出光口設(shè)有十字叉絲；

顯微鏡系統(tǒng)包括顯微鏡鏡筒本體，顯微鏡鏡筒內(nèi)部設(shè)有刻度分劃板，顯微鏡鏡筒的顯微目鏡處為電子目鏡，電子目鏡通過(guò)ccd連接外部黑白監(jiān)視器；

被測(cè)玻璃承座內(nèi)部設(shè)有反射棱鏡，被測(cè)玻璃相對(duì)于被測(cè)玻璃承座轉(zhuǎn)動(dòng)。

優(yōu)選的，所述顯微鏡鏡筒內(nèi)部在刻度分劃板和顯微物鏡之間設(shè)有一個(gè)分光板，顯微鏡鏡筒上設(shè)有正對(duì)著分光板的led光源。

優(yōu)選的，所述基座上設(shè)有立柱，立柱上設(shè)有相對(duì)于立柱滑動(dòng)的支架，該顯微鏡鏡筒固定在支架上，支架上設(shè)有控制支架滑動(dòng)的第一微動(dòng)手輪。

優(yōu)選的，所述聚光鏡設(shè)置在導(dǎo)軌內(nèi)，導(dǎo)軌外側(cè)設(shè)有控制聚光鏡移動(dòng)的第二微動(dòng)手輪。

優(yōu)選的，所述被測(cè)玻璃承座相對(duì)于基座移動(dòng)，被測(cè)玻璃承座的外側(cè)設(shè)有控制被測(cè)玻璃承座移動(dòng)的第三微動(dòng)手輪。

一種高精度透鏡中心偏檢測(cè)儀器的測(cè)量方法，步驟包括：將被測(cè)透鏡安裝于所述轉(zhuǎn)臺(tái)上，然后粗調(diào)儀器，使得被測(cè)透鏡和顯微鏡系統(tǒng)基本位于同一光軸上，然后打開(kāi)led照射源開(kāi)關(guān)，調(diào)整顯微鏡系統(tǒng)，所述led照射源發(fā)出的光束依次經(jīng)過(guò)所述十字叉絲、聚光鏡后變?yōu)槠叫泄馐伤龇瓷淅忡R反射進(jìn)入所述被測(cè)透鏡并成像于被測(cè)透鏡與所述顯微物鏡的焦點(diǎn)重合處，所述像依次經(jīng)過(guò)所述分光板、刻度分劃板和電子目鏡成像于ccd上，調(diào)整該透鏡中心儀，直至分劃板在ccd中清晰成像，觀察黑白監(jiān)視器中分劃板與十字叉絲像位置關(guān)系，然后轉(zhuǎn)動(dòng)被測(cè)透鏡，讀出偏移格值；

所述被測(cè)玻璃承座可以旋轉(zhuǎn)，以不同的方向旋轉(zhuǎn)所述被測(cè)玻璃承座至少兩次，觀察每次旋轉(zhuǎn)時(shí)十字叉絲成像偏移的格值，求得偏心量，從而求得偏心度；

所述偏心度是由以下公式求得：；

其中，c是偏心度，p是偏移格值，分劃板的刻度是0.1（mm/格），l是被測(cè)透鏡到分劃板的距離（mm）。

采用以上技術(shù)方案的有益效果是：本發(fā)明結(jié)構(gòu)的檢測(cè)儀器，當(dāng)被測(cè)透鏡焦距特別小或特別大時(shí)，增加一個(gè)聚光鏡，使該透鏡中心檢測(cè)儀能對(duì)焦距特別小或特別大的透鏡進(jìn)行偏心檢測(cè)，使被測(cè)透鏡焦距范圍大大增加，該透鏡中心檢測(cè)儀的精度得到了提升。

可能存在因?yàn)槭植娼z成像過(guò)粗影響讀數(shù)的情況，本技術(shù)透鏡中心檢測(cè)儀加了附加透鏡后，使十字叉絲成像較為清晰且容易判讀的圖像信號(hào)，且不影響精度，更利于操作者進(jìn)行判讀。

如果透鏡的光軸與轉(zhuǎn)軸軸線不重合，當(dāng)把透鏡放置于承座上，轉(zhuǎn)動(dòng)一周時(shí)，光軸就會(huì)繞轉(zhuǎn)軸的軸線轉(zhuǎn)動(dòng)一周，這樣通過(guò)顯微鏡系統(tǒng)形成的十字像就會(huì)轉(zhuǎn)動(dòng)一周。十字像周向移動(dòng)軌跡的半徑大小（十字像的跳動(dòng)范圍）反映了透鏡光軸偏離轉(zhuǎn)軸軸線的程度。透鏡光軸偏離轉(zhuǎn)軸軸線的距離越大，十字像周向移動(dòng)軌跡的半徑越大；該透鏡中心檢測(cè)儀結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，使用方便。

附圖說(shuō)明

圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是被測(cè)玻璃為焦距為35mm-2000mm的正透鏡的示意圖；

圖3是被測(cè)玻璃為焦距為小于35mm的正透鏡的示意圖；

圖4是被測(cè)玻璃為焦距為負(fù)100mm-負(fù)2000mm的負(fù)透鏡的示意圖；

圖5是被測(cè)玻璃為焦距為負(fù)5mm-負(fù)100mm的負(fù)透鏡的示意圖。

其中，1--ccd、2--電子目鏡、3--分劃板、4--led光源、5--分光板、6--顯微物鏡、7--被測(cè)玻璃、8--反射棱鏡、9--聚光鏡、10--led照射源、11--基座、12--立柱、13--支架、14--導(dǎo)軌、15--第一微動(dòng)手輪、16--第二微動(dòng)手輪、17--第三微動(dòng)手輪、18--被測(cè)玻璃承座、11a--附加物鏡、11b--附加物鏡、11c--附加物鏡。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式。

圖1出示本發(fā)明的具體實(shí)施方式：一種高精度透鏡中心偏檢測(cè)儀器，包括設(shè)置在基座11上的led照射源10發(fā)射系統(tǒng)、顯微鏡系統(tǒng)和被測(cè)玻璃承座18，所述led照射源10發(fā)射系統(tǒng)和被測(cè)玻璃承座18位于同一平面，顯微鏡系統(tǒng)位于被測(cè)玻璃承座18的上方；

led照射源10發(fā)射系統(tǒng)包括led照射源10和聚光鏡9，led照射源10的出光口設(shè)有十字叉絲；

顯微鏡系統(tǒng)包括顯微鏡鏡筒本體，顯微鏡鏡筒內(nèi)部設(shè)有刻度分劃板3，顯微鏡鏡筒的顯微目鏡處為電子目鏡2，電子目鏡2通過(guò)ccd11連接外部黑白監(jiān)視器；

被測(cè)玻璃承座18內(nèi)部設(shè)有反射棱鏡8，被測(cè)玻璃7相對(duì)于被測(cè)玻璃承座18轉(zhuǎn)動(dòng)。

顯微鏡鏡筒內(nèi)部在刻度分劃板3和顯微物鏡6之間設(shè)有一個(gè)分光板5，顯微鏡鏡筒上設(shè)有正對(duì)著分光板5的led光源4。

基座11上設(shè)有立柱12，立柱12上設(shè)有相對(duì)于立柱12滑動(dòng)的支架13，該顯微鏡鏡筒固定在支架13上，支架13上設(shè)有控制支架13滑動(dòng)的第一微動(dòng)手輪15。

聚光鏡9設(shè)置在導(dǎo)軌14內(nèi)，導(dǎo)軌14外側(cè)設(shè)有控制聚光鏡9移動(dòng)的第二微動(dòng)手輪16。

被測(cè)玻璃承座18相對(duì)于基座11移動(dòng)，被測(cè)玻璃承座18的外側(cè)設(shè)有控制被測(cè)玻璃承座18移動(dòng)的第三微動(dòng)手輪17。

一種高精度透鏡中心偏檢測(cè)儀器的測(cè)量方法，步驟包括：將被測(cè)透鏡安裝于所述轉(zhuǎn)臺(tái)上，然后粗調(diào)儀器，使得被測(cè)透鏡和顯微鏡系統(tǒng)基本位于同一光軸上，然后打開(kāi)led照射源開(kāi)關(guān)，調(diào)整顯微鏡系統(tǒng)，所述led照射源發(fā)出的光束依次經(jīng)過(guò)所述十字叉絲、聚光鏡后變?yōu)槠叫泄馐伤龇瓷淅忡R反射進(jìn)入所述被測(cè)透鏡并成像于被測(cè)透鏡與所述顯微物鏡的焦點(diǎn)重合處，所述像依次經(jīng)過(guò)所述分光板、刻度分劃板和電子目鏡成像于ccd上，調(diào)整該透鏡中心儀，直至分劃板在ccd中清晰成像，觀察黑白監(jiān)視器中分劃板與十字叉絲像位置關(guān)系，然后轉(zhuǎn)動(dòng)被測(cè)透鏡，讀出偏移格值；

所述被測(cè)玻璃承座可以旋轉(zhuǎn)，以不同的方向旋轉(zhuǎn)所述被測(cè)玻璃承座至少兩次，觀察每次旋轉(zhuǎn)時(shí)十字叉絲成像偏移的格值，求得偏心量，從而求得偏心度；

所述偏心度是由以下公式求得：；

其中，c是偏心度，p是偏移格值，分劃板的刻度是0.1（mm/格），l是被測(cè)透鏡到分劃板的距離（mm）。

本發(fā)明結(jié)構(gòu)的檢測(cè)儀器，當(dāng)被測(cè)透鏡焦距特別小或特別大時(shí)，增加一個(gè)聚光鏡，使該透鏡中心檢測(cè)儀能對(duì)焦距特別小或特別大的透鏡進(jìn)行偏心檢測(cè)，使被測(cè)透鏡焦距范圍大大增加，該透鏡中心檢測(cè)儀的精度得到了提升。

可能存在因?yàn)槭植娼z成像過(guò)粗影響讀數(shù)的情況，本技術(shù)透鏡中心檢測(cè)儀加了附加透鏡后，使十字叉絲成像較為清晰且容易判讀的圖像信號(hào)，且不影響精度，更利于操作者進(jìn)行判讀。

如果透鏡的光軸與轉(zhuǎn)軸軸線不重合，當(dāng)把透鏡放置于承座上，轉(zhuǎn)動(dòng)一周時(shí)，光軸就會(huì)繞轉(zhuǎn)軸的軸線轉(zhuǎn)動(dòng)一周，這樣通過(guò)顯微鏡系統(tǒng)形成的十字像就會(huì)轉(zhuǎn)動(dòng)一周。十字像周向移動(dòng)軌跡的半徑大小（十字像的跳動(dòng)范圍）反映了透鏡光軸偏離轉(zhuǎn)軸軸線的程度。透鏡光軸偏離轉(zhuǎn)軸軸線的距離越大，十字像周向移動(dòng)軌跡的半徑越大；該透鏡中心檢測(cè)儀結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，使用方便。

參見(jiàn)圖2（虛線示意圖），當(dāng)led照射源10在聚光鏡9的1倍焦距外，led照射源發(fā)出的光線經(jīng)過(guò)聚光鏡變?yōu)闀?huì)聚光，經(jīng)過(guò)反射棱鏡8，通過(guò)被測(cè)玻璃7（虛線）后會(huì)聚成十字叉絲像，這個(gè)像再通過(guò)顯微物鏡6在十字分劃板成像，通過(guò)電子目鏡2會(huì)聚再次成像在ccd1上。此時(shí)需調(diào)節(jié)手輪來(lái)看到清晰的像。

參見(jiàn)圖2（黑實(shí)線示意圖），當(dāng)led照射源10在聚光鏡9的焦點(diǎn)處時(shí)，led照射源發(fā)出的光線經(jīng)過(guò)聚光鏡變?yōu)槠叫泄?，?jīng)過(guò)反射棱鏡8，通過(guò)被測(cè)玻璃7（實(shí)線）后會(huì)聚成十字叉絲像，這個(gè)像再通過(guò)顯微物鏡6在十字分劃板成像，通過(guò)電子目鏡2會(huì)聚再次成像在ccd1上。

參見(jiàn)圖2（圓點(diǎn)線示意圖），當(dāng)led照射源10在聚光鏡9的1倍焦距內(nèi)，led照射源發(fā)出的光線經(jīng)過(guò)聚光鏡變?yōu)榘l(fā)散光，經(jīng)過(guò)反射棱鏡8，通過(guò)被測(cè)玻璃7（圓點(diǎn)）后會(huì)聚成十字叉絲像，這個(gè)像再通過(guò)顯微物鏡6在十字分劃板成像，通過(guò)電子目鏡2會(huì)聚再次成像在ccd1上。此時(shí)需調(diào)節(jié)手輪來(lái)看到清晰的像。

參見(jiàn)圖3（虛線示意圖），當(dāng)led照射源10在聚光鏡9的焦點(diǎn)處時(shí)，led照射源發(fā)出的光線經(jīng)過(guò)聚光鏡變?yōu)槠叫泄?，?jīng)過(guò)反射棱鏡8，通過(guò)依次經(jīng)過(guò)附加物鏡11a、被測(cè)玻璃7（虛線）后會(huì)聚成十字叉絲像，這個(gè)像再通過(guò)顯微物鏡6在十字分劃板成像，通過(guò)電子目鏡2后將十字叉絲和分劃板一同成像于ccd1。

參見(jiàn)圖3（黑實(shí)線示意圖），當(dāng)led照射源10在聚光鏡9的焦點(diǎn)處時(shí)，led照射源發(fā)出的光線經(jīng)過(guò)聚光鏡變?yōu)槠叫泄?，?jīng)過(guò)反射棱鏡8，通過(guò)依次經(jīng)過(guò)附加物鏡11b、被測(cè)玻璃7（實(shí)線）后會(huì)聚成十字叉絲像，這個(gè)像再通過(guò)顯微物鏡6在十字分劃板成像，通過(guò)電子目鏡2后將十字叉絲和分劃板一同成像于ccd1。

參見(jiàn)圖3（點(diǎn)畫(huà)線示意圖），當(dāng)led照射源10在聚光鏡9的焦點(diǎn)處時(shí)，led照射源發(fā)出的光線經(jīng)過(guò)聚光鏡變?yōu)槠叫泄?，?jīng)過(guò)反射棱鏡8，通過(guò)依次經(jīng)過(guò)附加物鏡11c、被測(cè)玻璃7（點(diǎn)畫(huà)線）后會(huì)聚成十字叉絲像，這個(gè)像再通過(guò)顯微物鏡6在十字分劃板成像，通過(guò)電子目鏡2后將十字叉絲和分劃板一同成像于ccd1。

參見(jiàn)圖4（黑實(shí)線示意圖），當(dāng)led照射源10在聚光鏡9的1倍焦距外，led照射源發(fā)出的光線經(jīng)過(guò)聚光鏡變?yōu)闀?huì)聚光，經(jīng)過(guò)反射棱鏡8，通過(guò)被測(cè)玻璃7（實(shí)線）后會(huì)聚成十字叉絲像，這個(gè)像再通過(guò)顯微物鏡6在十字分劃板成像，通過(guò)電子目鏡2會(huì)聚再次成像在ccd1上。此時(shí)需調(diào)節(jié)手輪來(lái)看到清晰的像。

參見(jiàn)圖4（虛線示意圖），當(dāng)led照射源10在聚光鏡9的焦點(diǎn)處時(shí)，led照射源發(fā)出的光線經(jīng)過(guò)聚光鏡變?yōu)槠叫泄?，?jīng)過(guò)反射棱鏡8，通過(guò)被測(cè)玻璃7（虛線）后會(huì)聚成十字叉絲像，這個(gè)像再通過(guò)顯微物鏡6在十字分劃板成像，通過(guò)電子目鏡2會(huì)聚再次成像在ccd1上。

參見(jiàn)圖5（虛線示意圖），當(dāng)led照射源10在聚光鏡9的焦點(diǎn)處時(shí)，led照射源發(fā)出的光線經(jīng)過(guò)聚光鏡變?yōu)槠叫泄?，?jīng)過(guò)反射棱鏡8，通過(guò)依次經(jīng)過(guò)附加物鏡11a、被測(cè)玻璃7（虛線）后會(huì)聚成十字叉絲像，這個(gè)像再通過(guò)顯微物鏡6在十字分劃板成像，通過(guò)電子目鏡2后將十字叉絲和分劃板一同成像于ccd1。

參見(jiàn)圖5（黑實(shí)線示意圖），當(dāng)led照射源10在聚光鏡9的焦點(diǎn)處時(shí)，led照射源發(fā)出的光線經(jīng)過(guò)聚光鏡變?yōu)槠叫泄猓?jīng)過(guò)反射棱鏡8，通過(guò)依次經(jīng)過(guò)附加物鏡11b、被測(cè)玻璃7（實(shí)線）后會(huì)聚成十字叉絲像，這個(gè)像再通過(guò)顯微物鏡6在十字分劃板成像，通過(guò)電子目鏡2后將十字叉絲和分劃板一同成像于ccd1。

參見(jiàn)圖5（點(diǎn)畫(huà)線示意圖），當(dāng)led照射源10在聚光鏡9的焦點(diǎn)處時(shí)，led照射源發(fā)出的光線經(jīng)過(guò)聚光鏡變?yōu)槠叫泄?，?jīng)過(guò)反射棱鏡8，通過(guò)依次經(jīng)過(guò)附加物鏡11c、被測(cè)玻璃7（點(diǎn)畫(huà)線）后會(huì)聚成十字叉絲像，這個(gè)像再通過(guò)顯微物鏡6在十字分劃板成像，通過(guò)電子目鏡2后將十字叉絲和分劃板一同成像于ccd1。

以上所述的僅是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本發(fā)明創(chuàng)造構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變形和改進(jìn)，這些都屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。