光學鏡頭球心偏差測量裝置製造方法
2024-02-02 18:54:15 3
光學鏡頭球心偏差測量裝置製造方法
【專利摘要】本發明涉及一種光學鏡頭球心偏差測量裝置，屬於光學系統領域。解決了現有技術中用於光學鏡頭球心偏差測量的設備測量精度不夠高，或者無法測量較大曲率半徑的鏡面偏心量、測量範圍存在盲區的技術問題。本發明的光學鏡頭球心偏差測量裝置，包括：光學照明模塊、分光鏡、光學準直鏡頭組、光學聚焦鏡頭組、光電探測器、直線位移傳感器、機械調平臺、精密旋轉臺、直線位移機構和主控計算機。本發明的光學鏡頭球心偏差測量裝置可以達到較高的測量精度，並且同時滿足各種曲率半徑的光學鏡頭的球心偏差測量。
【專利說明】光學鏡頭球心偏差測量裝置
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種光學鏡頭球心偏差測量裝置，屬於光學系統領域。
【背景技術】
[0002]在光學系統中，當光學鏡面的球心偏離光軸時，將影響光學系統的光學性能，因此，在光學鏡頭的裝調過程中，必須嚴格控制光學鏡頭的球心偏差。
[0003]目前，已有用於光學鏡頭球心偏差測量的設備，這些設備採用兩種技術方案:一種方案是採用光學鏡頭內調焦的方式，調節光學測量鏡頭組中正透鏡和負透鏡之間的間距，來改變光束聚焦點的位置，從而測量不同曲率半徑鏡面的偏心量。但是該方案由於正負透鏡之間的間距改變，導致光學測量鏡頭組的放大倍率顯著變化，從而在計算被測鏡片的偏心量時，產生較大誤差。另一種方案是採用切換光學鏡頭的方式，通過更換不同焦距的光學鏡頭，來改變光束聚焦點的位置，從而測量不同曲率半徑鏡面的偏心量。該方案雖然測量精度比較高，但由於被切換的光學鏡頭的焦距是固定值，而且數量有限，從而決定了光束聚焦點的範圍，只能測量球心在此範圍內的鏡面偏心量，導致該方案無法測量較大曲率半徑的鏡面偏心量，測量範圍存在盲區。
[0004]基於以上兩種技術方案的光學鏡頭球心偏差測量設備，由於各自的技術缺陷，已不能滿足很多領域的光學鏡頭高精度裝調的要求。
【發明內容】
[0005]本發明的目的是解決現有技術中用於光學鏡頭球心偏差測量的設備測量精度不夠高，或者無法測量較大曲率半徑的鏡面偏心量、測量範圍存在盲區的技術問題，提供一種光學鏡頭球心偏差測量裝置和方法。
[0006]本發明的光學鏡頭球心偏差測量裝置包括:光學照明模塊、分光鏡、光學準直鏡頭組、光學聚焦鏡頭組、光電探測器、直線位移傳感器、機械調平臺、精密旋轉臺、直線位移機構和主控計算機，所述光學照明模塊、分光鏡、光學準直鏡頭組、光學聚焦鏡頭組、光電探測器和直線位移傳感器構成光學測量頭；所述光學聚焦鏡頭組可拆卸，當光學聚焦鏡頭組拆下時，光學照明模塊產生的十字線靶標光束依次經分光鏡和光學準直鏡頭組聚焦到被測鏡面的球心像的位置，十字線靶標光束經被測鏡面反射後，依次經光學準直鏡頭組和分光鏡聚焦到光電探測器的靶面；當光學聚焦鏡頭組安裝時，光學照明模塊產生的十字線靶標光束依次經分光鏡、光學準直鏡頭組和光學聚焦鏡頭組聚焦到被測鏡面的球心像的位置，十字線靶標光束經被測鏡面反射後，依次經光學聚焦鏡頭組、光學準直鏡頭組和分光鏡聚焦至IJ光電探測器的靶面；所述光電探測器將反射回來的十字線靶標光束的光信號轉換為電信號，形成十字線圖像，並將十字線圖像信息傳輸至主控計算機；所述直線位移傳感器用於測量光學準直鏡頭組的不同位置，並將此位置信息傳送給主控計算機；所述機械調平臺連接在精密旋轉臺之上，用於調節被測光學鏡頭的光軸與精密旋轉臺的旋轉軸線之間的位置關係；所述精密旋轉臺帶動被測光學鏡頭繞精密旋轉臺的軸線旋轉；所述直線位移機構帶動光學測量頭作豎直方向的直線運動，並測量光學測量頭的位置，且將此位置信息傳送給主控計算機；所述主控計算機用於計算球心偏差。
[0007]進一步的，所述光學照明模塊包括光源、毛玻璃和十字線靶標。
[0008]進一步的，所述分光鏡為直角膠合稜鏡，光電探測器的靶面位於分光鏡的上側，十字線靶標位於分光鏡的右側，且光電探測器的靶面到分光鏡上表面的距離等於十字線靶標到分光鏡右表面的距離。
[0009]進一步的，所述光學準直鏡頭組的位置可以調節。
[0010]進一步的，所述光學聚焦鏡頭組可以切換不同焦距的光學鏡頭。
[0011]進一步的，所述主控計算機計算球心偏差的過程是:
[0012]步驟一、球心偏差測量軟體根據輸入的被測鏡頭的各個鏡面的曲率半徑、鏡面間隔和鏡片折射率，計算被測鏡頭各個鏡面的球心相對於其上所有鏡面成像之後的球心像的位置和垂軸放大率β 2 ；
[0013]步驟二、球心偏差測量軟體根據計算的被測鏡面相對其上所有鏡面成像之後的球心像的位置，給出光學準直鏡頭組的位置信息，或者給出光學聚焦鏡頭組的焦距信息以及調節直線位移機構的位置信息；
[0014]步驟三、球心 偏差測量軟體根據直線位移傳感器傳送的光學準直透鏡組的位置信息計算光學測量頭的垂軸放大率β工，或者根據使用的光學聚焦鏡頭組的焦距計算光學測量頭的垂軸放大率h ;
[0015]步驟四、球心偏差測量軟體通過對得到的十字線圖像信息進行處理，計算十字線圖像圓心軌跡的直徑S ;
[0016]步驟五、球心偏差測量軟體再通過式計算鏡面的球心線偏差α:
[0017]⑴
【權利要求】
1.光學鏡頭球心偏差測量裝置，其特徵在於，包括:光學照明模塊(I)、分光鏡⑵、光學準直鏡頭組(3)、光學聚焦鏡頭組(4)、光電探測器(5)、直線位移傳感器(6)、機械調平臺(7)、精密旋轉臺(8)、直線位移機構(9)和主控計算機(10)， 所述光學照明模塊(I)、分光鏡(2)、光學準直鏡頭組(3)、光學聚焦鏡頭組(4)、光電探測器(5)和直線位移傳感器(6)構成光學測量頭(11)； 所述光學聚焦鏡頭組(4)可拆卸，當光學聚焦鏡頭組(4)拆下時，光學照明模塊(I)產生的十字線靶標光束依次經分光鏡(2)和光學準直鏡頭組(3)聚焦到被測鏡面的球心像的位置，十字線靶標光束經被測鏡面反射後，依次經光學準直鏡頭組(3)和分光鏡(2)聚焦到光電探測器(5)的靶面；當光學聚焦鏡頭組(4)安裝時，光學照明模塊(I)產生的十字線靶標光束依次經分光鏡(2)、光學準直鏡頭組(3)和光學聚焦鏡頭組(4)聚焦到被測鏡面的球心像的位置，十字線靶標光束經被測鏡面反射後，依次經光學聚焦鏡頭組(4)、光學準直鏡頭組(3)和分光鏡(2)聚焦到光電探測器(5)的靶面； 所述光電探測器(5)將反射回來的十字線靶標光束的光信號轉換為電信號，形成十字線圖像，並將十字線圖像信息傳輸至主控計算機(10)； 所述直線位移傳感器(6)用於測量光學準直鏡頭組(3)的不同位置，並將此位置信息傳送給主控計算機(10)； 所述機械調平臺(7)連接在精密旋轉臺(8)之上，用於調節被測光學鏡頭(10)的光軸與精密旋轉臺(8)的旋轉軸線之間的位置關係； 所述精密旋轉臺(8)帶動被測光學鏡頭(12)繞精密旋轉臺(8)的軸線旋轉； 所述直線位移機構(9)帶動光學測量頭(11)作豎直方向的直線運動，並測量光學測量頭(11)的位置，且將此位 置信息傳送給主控計算機(10)； 所述主控計算機(10)用於計算球心偏差。
2.根據權利要求1所述的光學鏡頭球心偏差測量裝置，其特徵在於，所述光學照明模塊(I)包括光源(101)、毛玻璃(102)和十字線靶標(103)。
3.根據權利要求2所述的光學鏡頭球心偏差測量裝置，其特徵在於，所述分光鏡(2)為直角膠合稜鏡，光電探測器(5)的靶面位於分光鏡(2)的上側，十字線靶標(103)位於分光鏡(2)的右側，且光電探測器(5)的靶面到分光鏡(2)的上表面的距離等於十字線靶標(103)到分光鏡(2)右表面的距離。
4.根據權利要求1所述的光學鏡頭球心偏差測量裝置，其特徵在於，所述光學準直鏡頭組(3)的位置可以調節。
5.根據權利要求1所述的光學鏡頭球心偏差測量裝置，其特徵在於，所述光學聚焦鏡頭組(4)可以切換不同焦距的光學鏡頭。
6.根據權利要求1所述的光學鏡頭球心偏差測量裝置，其特徵在於，所述主控計算機(10)計算球心偏差的過程是: 步驟一、球心偏差測量軟體根據輸入的被測鏡頭(12)的各個鏡面的曲率半徑、鏡面間隔和鏡片折射率，計算被測鏡頭(12)各個鏡面的球心相對於其上所有鏡面成像之後的球心像的位置和垂軸放大率β2 ； 步驟二、球心偏差測量軟體根據計算的被測鏡面相對其上所有鏡面成像之後的球心像的位置，給出光學準直鏡頭組(3)的位置信息，或者給出光學聚焦鏡頭組(4)的焦距信息以及調節直線位移機構(9)的位置信息； 步驟三、球心偏差測量軟體根據直線位移傳感器(6)傳送的光學準直透鏡組(3)的位置信息計算光學測量頭(11)的垂軸放大率P1，或者根據使用的光學聚焦鏡頭組(4)的焦距計算光學測量頭(11)的垂軸放大率; 步驟四、球心偏差測量軟體通過對得到的十字線圖像信息進行處理，計算十字線圖像圓心軌跡的直徑S ； 步驟五、球心偏差測量軟體再通過式(I)計算鏡面的球心線偏差α:
【文檔編號】G01B11/27GK103940377SQ201410115044
【公開日】2014年7月23日 申請日期:2014年3月26日 優先權日:2014年3月26日
【發明者】郭幫輝, 王健, 曲鋒, 李也凡, 孫強 申請人:中國科學院長春光學精密機械與物理研究所