[发明专利]一种透镜中心误差测定系统及测定方法

权利要求书

1.一种透镜中心误差测定方法，其特征在于：装置包括沿光轴竖直方向依次设置的激光光源(1)、整形透镜(2)、分束棱镜(3)和透镜装调机构(6)，透镜装调机构(6)上设置有待测透镜(5)，分束棱镜(3)的一侧设置有视频监视器(4)，分束棱镜(3)的另一侧设置有平面反射镜(7)；透镜装调机构(6)包括用于设置待测透镜(5)的透镜支架(6-1)，透镜支架(6-1)下方设置有XY位移平台和旋转台组成的组合平台(6-3)，组合平台(6-3)上设置有与透镜支架(6-1)连接的竖直位移装置(6-2)；

包括以下步骤：

步骤一：对装置进行校准：

将平板或平面反射镜放置在透镜装调机构(6)上，调整竖直位移装置(6-2)，使平板或平面反射镜表面反射的光斑与平面反射镜(7)反射到视频监视器(4)中的光斑重叠，完成校准；

步骤二：将待测透镜(5)安装在透镜装调机构上；

步骤三：打开激光光源(1)，激光光源(1)经过整形透镜(2)后调整为发散角更小的点光源；激光到达分束棱镜(3)后，一束光到达平面反射镜(7)，经平面反射镜(7)的反射，最终到达视频监视器(4)的中央，记为一号光斑；另一束光落在待测透镜(5)上，经待测透镜(5)上表面和下表面的反射，视频监视器(4)接收到待测透镜(5)上表面和下表面的反射的光斑，分别记为二号和三号光斑；通过视频监视器(4)上呈现的三个光斑的相对位置，对待测透镜(5)的倾斜进行调整；

步骤四：观察视频监视器(4)上光斑位置，当待测透镜(5)仅存在中心误差时，记录三个竖直位移装置(6-2)的顶点空间坐标，在空间形成一个面；此时调整三个竖直位移装置(6-2)的高度，并在透镜装调机构(6)水平两个方向上进行移动，使待测透镜(5)上下表面反射的两个光斑与视频监视器(4)中央平面反射镜(7)反射的光斑重叠，此时记录三个竖直位移装置(6-2)顶点的空间坐标，形成新的一个平面；通过计算两平面的夹角，得到待测透镜(5)的中心误差。

2.根据权利要求1所述的一种透镜中心误差测定方法，其特征在于：待测透镜中心误差和倾斜误差的判断方法如下：

如果视频监视器(4)上接收到由待测透镜(5)上下表面以及平面反射镜(7)反射的光斑，重叠于视频监视器(4)的正中心，且当旋转台带动待测透镜(5)沿其中轴旋转时，三个重叠的光斑位置不发生变化，表明待测透镜(5)不存在中心误差和倾斜误差；

如果视频监视器(4)上接收到的待测透镜(5)上下表面反射至视频监视器(4)上的两个光斑独立存在，且偏离平面反射镜(7)反射到视频监视器(4)中心的光斑，当旋转台带动待测透镜(5)沿其中轴旋转时，两个光斑会绕着视频监视器(4)的中心旋转，表明待测透镜(5)仅存在倾斜误差；

如果视频监视器(4)上接收到由待测透镜(5)上下表面反射至视频监视器(4)上的两个光斑独立存在，且偏离平面反射镜(7)反射到视频监视器(4)中心的光斑，当旋转台带动待测透镜(5)沿其中轴旋转时，两个光斑的位置不发生变化，表明待测透镜(5)仅存在中心误差。

3.根据权利要求1所述的一种透镜中心误差测定方法，其特征在于：步骤四中透镜中心误差X的计算方法如下：

由两个空间平面方程对应的法向量即可求出两平面的夹角：

公式(3)所得到的θ即为中心误差X；

其中，将待测透镜(5)放置在透镜装调机构上，在视频监视器(4)上可以观察到透镜不存在倾斜，此时三个顶点的坐标分别为a(X1,Y1,Z1)、b(X2,Y2,Z2)、c(X3,Y3,Z3)；

经过调整竖直位移装置(6-2)使视频监视器中三个光斑重合，此时三个顶点的坐标分别为a1(X4,Y4,Z4)、b1(X5,Y5,Z5)、c1(X6,Y6,Z6)；

由坐标系中的坐标分别可以得到两个状态时的空间平面方程，空间平面方程分别对应的空间法向量为和