[发明专利]一种光学镜头中心偏差测量装置及方法

说明书

本发明公开了一种光学镜头中心偏差测量装置，包括光学测量模块、机械调整模块、主控计算机以及光学平台，光学测量模块与机械调整模块连接，光学测量模块及所述机械调整模块均与所述主控计算机电连接，光学测量模块包括两组物镜和辅助物镜，切换两组物镜和辅助物镜，并通过机械调整模块进行调焦，使得被测凹面或凸面镜头的曲率半径在“共焦模式”下有较大的测量范围，从而可以获得更高的测量精度。采用两组切换镜头的方式，在保证测量精度的同时，降低了成本且使得操作过程简单，提高了工作效率。

技术领域

本发明涉及光学测量仪器技术领域，更准确的说涉及一种光学镜头中心偏差测量装置及方法。

背景技术

光学系统广泛的应用在民用、工业检测、医疗、科研、航空航天以及国防军事等领域。而且，随着技术的不断进步，光学系统更加复杂，对光学系统的成像质量要求也不断提高。光学系统中的透镜数量不断增加，公差也越来越严格。具体的，光学系统一般由光学镜头、机械结构和光电探测器组成，其中，光学镜头中的透镜的定心装调精度直接决定了光学镜头的成像质量。可见，为了提高光学系统的整体性能，必须严格控制光学镜头的中心偏差。而光学镜头中心偏差需要使用专门的装置进行测量。现有技术中，测量光学镜头中心偏差有两种可选方案。第一种方案时是采用反射式自准直法，为调焦法和切换镜头法相结合的方案：调焦法是沿光轴方向上下移动光学测量模块内的准直镜头组，来实现靶标聚焦点在较远范围内连续调节；切换镜头法是将调焦镜头组置于产生平行光的位置，通过切换不同焦距的镜头，并配合竖直导轨的移动来实现靶标聚焦点在较近的范围内连续调节；结合使用调焦法和切换镜头法，能够在全范围内实现靶标聚焦，并连续调节，从而实现全范围球面半径的测量；采用反射式自准直法的方案，测量范围不存在盲区，但是测量精度不够高，且根据待测镜F数所需切换的镜头数量较多，操作复杂，测量效率低，设备成本较高。第二种方案是采用反射式焦点成像和反射式顶点成像两种工作方式，并采用离焦测量方法进行测量：对于单个待测面，激光聚焦点聚焦到待测面曲率中心之后会在曲率中心之前成像，或者激光焦点聚焦到待测面顶点之后在顶点之前成像，激光焦平面和经待测面成像之后的像平面之间的距离记为ΔT，此时探测器平面和像平面之间产生的固定距离记为L；反射式焦点离焦成像称为“共焦模式”，反射式顶点离焦成像称为“常规模式”，“常规模式”的测量范围不受限制，但是“共焦模式”在后工作距以及调焦行程一定的情况下测量范围有限。第二种方案的光学测量模块仅需一个物镜，且此方案的曲率半径测量范围不存在盲区，但是其中“共焦模式”的测量范围很小，无法获得更高的测量精度。

发明内容

为解决上述问题，本发明的目的在于提供一种光学镜头中心偏差测量装置，包括光学测量模块、机械调整模块、主控计算机以及光学平台，光学测量模块与机械调整模块连接，光学测量模块及所述机械调整模块均与所述主控计算机电连接，光学测量模块包括两组物镜和辅助物镜，切换两组物镜和辅助物镜，并通过机械调整模块进行调焦，使得被测凹面或凸面镜头的曲率半径在“共焦模式”下有较大的测量范围，从而可以获得更高的测量精度。

为了实现上述目的，本发明提供一种光学镜头中心偏差测量装置，用于测量光学镜头的中心偏差，所述光学镜头中心偏差测量装置包括一光学测量模块、一机械调整模块、一主控计算机以及一光学平台，所述机械调整模块设置在所述光学平台上，所述光学测量模块与所述机械调整模块连接，且所述光学测量模块受所述机械调整模块的驱动移动，所述光学测量模块及所述机械调整模块均与所述主控计算机电连接，所述主控计算机控制所述光学测量模块和所述机械调整模块的工作状态，所述光学镜头放置在所述机械调整模块上，所述机械调整模块调节所述光学镜头的方位，与所述光学测量模块对位，所述主控计算机接受参数输入以及所述光学测量模块和所述机械调整模块测得的参数，并计算出所述光学镜头的中心偏差。

优选地，所述光学测量模块1包括一光源模块、一聚光镜、一分光棱镜、一物镜、一辅助物镜、一电子目镜以及一光电探测器；

所述聚光镜与所述光源模块出射光共光轴的相邻设置，所述聚光镜将所述光源模块出射的光束转换为平行光；