CN107339955B - 一种高精度透镜中心偏检测仪器及其测量方法 - Google Patents
一种高精度透镜中心偏检测仪器及其测量方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开了一种高精度透镜中心偏检测仪器，包括设置在基座上的LED照射源发射***、显微镜***和被测玻璃承座，所述LED照射源发射***和被测玻璃承座位于同一平面，显微镜***位于被测玻璃承座的上方，信号发射***中的光源发出的光线通过十字叉丝通过聚光镜聚光后，由反射棱镜转向来到被测玻璃，经过显微镜***放大成像在十字分划板，最后通过电子目镜成像在CCD并在监视器上显示。本发明所述的透镜中心检测***的有益效果：可以实现对焦距特别小或特别大的被测透镜中心偏的测量，以及避免十字叉丝过粗影响读数，同时不改变灵敏度。根据转动一周时十字叉丝像的位移量，进而实现中心偏差的测量。
Description
技术领域
本发明涉及光学检验测量技术领域领域，特别涉及一种高精度透镜中心偏检测仪器及其测量方法。
背景技术
光学技术生产过程中往往会存在一个关键问题：在透镜的加工生产环节、透镜的装配过程中会产生中心偏差，即透镜的光学中心（光轴）与几何中心（几何轴线）没有重合，而是存在偏差。换句话说，就是光束光轴和透镜参考轴不一致，各自在不同的方向和位置时，中心偏差就会出现。
为了减小镜头生产装配过程中的中心偏差，保证光学镜头各光学面的共轴性，需要设计和制造高精度的光学定位仪。
与本发明最接近的已有技术是中心偏检测装置及检测方法，申请号为CN20131041023.7，该发明在检测焦距特别小或特别大透镜时，十字叉丝成像太粗，影响读数，增加误差，影响精度。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种高精度透镜中心偏检测仪器及其测量方法，该方法在检测不同焦距（包括焦距特别小或特别大的透镜）的被测透镜的光学中心与几何中心的偏差，使精度得到提升。当十字叉丝成像于CCD上时，可能会出现十字叉丝很粗而影响读数的情况，本技术提供一种高精度检测被测透镜的光学中心与几何中心偏差的光学***，使十字叉丝成像较为清晰且容易判读的图像信号，且不影响精度，更利于操作者进行判读，现有技术中导致的上述多项缺陷。
为实现上述目的，本发明提供以下的技术方案：一种高精度透镜中心偏检测仪器，包括设置在基座上的LED照射源发射***、显微镜***和被测玻璃承座，所述LED照射源发射***和被测玻璃承座位于同一平面，显微镜***位于被测玻璃承座的上方；
LED照射源发射***包括LED照射源和聚光镜，LED照射源的出光口设有十字叉丝；
显微镜***包括显微镜镜筒本体，显微镜镜筒内部设有刻度分划板，显微镜镜筒的显微目镜处为电子目镜，电子目镜通过CCD连接外部黑白监视器；
被测玻璃承座内部设有反射棱镜，被测玻璃相对于被测玻璃承座转动。
优选的，所述显微镜镜筒内部在刻度分划板和显微物镜之间设有一个分光板，显微镜镜筒上设有正对着分光板的LED光源。
优选的，所述基座上设有立柱，立柱上设有相对于立柱滑动的支架，该显微镜镜筒固定在支架上，支架上设有控制支架滑动的第一微动手轮。
优选的，所述聚光镜设置在导轨内，导轨外侧设有控制聚光镜移动的第二微动手轮。
优选的，所述被测玻璃承座相对于基座移动，被测玻璃承座的外侧设有控制被测玻璃承座移动的第三微动手轮。
一种高精度透镜中心偏检测仪器的测量方法，步骤包括：将被测透镜安装于所述转台上，然后粗调仪器，使得被测透镜和显微镜***基本位于同一光轴上，然后打开LED照射源开关，调整显微镜***，所述LED照射源发出的光束依次经过所述十字叉丝、聚光镜后变为平行光束，由所述反射棱镜反射进入所述被测透镜并成像于被测透镜与所述显微物镜的焦点重合处，所述像依次经过所述分光板、刻度分划板和电子目镜成像于CCD上，调整该透镜中心仪，直至分划板在CCD中清晰成像，观察黑白监视器中分划板与十字叉丝像位置关系，然后转动被测透镜，读出偏移格值；
所述被测玻璃承座可以旋转，以不同的方向旋转所述被测玻璃承座至少两次，观察每次旋转时十字叉丝成像偏移的格值，求得偏心量，从而求得偏心度；
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，分划板的刻度是0.1（mm/格），L是被测透镜到分划板的距离（mm）。
采用以上技术方案的有益效果是：本发明结构的检测仪器，当被测透镜焦距特别小或特别大时，增加一个聚光镜，使该透镜中心检测仪能对焦距特别小或特别大的透镜进行偏心检测，使被测透镜焦距范围大大增加，该透镜中心检测仪的精度得到了提升。
可能存在因为十字叉丝成像过粗影响读数的情况，本技术透镜中心检测仪加了附加透镜后，使十字叉丝成像较为清晰且容易判读的图像信号，且不影响精度，更利于操作者进行判读。
如果透镜的光轴与转轴轴线不重合，当把透镜放置于承座上，转动一周时，光轴就会绕转轴的轴线转动一周，这样通过显微镜***形成的十字像就会转动一周。十字像周向移动轨迹的半径大小（十字像的跳动范围）反映了透镜光轴偏离转轴轴线的程度。透镜光轴偏离转轴轴线的距离越大，十字像周向移动轨迹的半径越大；该透镜中心检测仪结构简单，使用方便。
附图说明
图1是本发明的结构示意图；
图2是被测玻璃为焦距为35mm-2000mm的正透镜的示意图；
图3是被测玻璃为焦距为小于35mm的正透镜的示意图；
图4是被测玻璃为焦距为负100mm -负2000mm的负透镜的示意图；
图5是被测玻璃为焦距为负5mm-负100mm的负透镜的示意图。
其中，1--CCD、2--电子目镜、3--分划板、4--LED光源、5--分光板、6--显微物镜、7--被测玻璃、8--反射棱镜、9--聚光镜、10--LED照射源、11--基座、12--立柱、13--支架、14--导轨、15--第一微动手轮、16--第二微动手轮、17--第三微动手轮、18--被测玻璃承座、11a--附加物镜、11b--附加物镜、11c--附加物镜。
具体实施方式
下面结合附图详细说明本发明的优选实施方式。
图1出示本发明的具体实施方式：一种高精度透镜中心偏检测仪器，包括设置在基座11上的LED照射源10发射***、显微镜***和被测玻璃承座18，所述LED照射源10发射***和被测玻璃承座18位于同一平面，显微镜***位于被测玻璃承座18的上方；
LED照射源10发射***包括LED照射源10和聚光镜9，LED照射源10的出光口设有十字叉丝；
显微镜***包括显微镜镜筒本体，显微镜镜筒内部设有刻度分划板3，显微镜镜筒的显微目镜处为电子目镜2，电子目镜2通过CCD11连接外部黑白监视器；
被测玻璃承座18内部设有反射棱镜8，被测玻璃7相对于被测玻璃承座18转动。
显微镜镜筒内部在刻度分划板3和显微物镜6之间设有一个分光板5，显微镜镜筒上设有正对着分光板5的LED光源4。
基座11上设有立柱12，立柱12上设有相对于立柱12滑动的支架13，该显微镜镜筒固定在支架13上，支架13上设有控制支架13滑动的第一微动手轮15。
聚光镜9设置在导轨14内，导轨14外侧设有控制聚光镜9移动的第二微动手轮16。
被测玻璃承座18相对于基座11移动，被测玻璃承座18的外侧设有控制被测玻璃承座18移动的第三微动手轮17。
一种高精度透镜中心偏检测仪器的测量方法，步骤包括：将被测透镜安装于所述转台上，然后粗调仪器，使得被测透镜和显微镜***基本位于同一光轴上，然后打开LED照射源开关，调整显微镜***，所述LED照射源发出的光束依次经过所述十字叉丝、聚光镜后变为平行光束，由所述反射棱镜反射进入所述被测透镜并成像于被测透镜与所述显微物镜的焦点重合处，所述像依次经过所述分光板、刻度分划板和电子目镜成像于CCD上，调整该透镜中心仪，直至分划板在CCD中清晰成像，观察黑白监视器中分划板与十字叉丝像位置关系，然后转动被测透镜，读出偏移格值；
所述被测玻璃承座可以旋转，以不同的方向旋转所述被测玻璃承座至少两次，观察每次旋转时十字叉丝成像偏移的格值，求得偏心量，从而求得偏心度；
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，分划板的刻度是0.1（mm/格），L是被测透镜到分划板的距离（mm）。
本发明结构的检测仪器，当被测透镜焦距特别小或特别大时，增加一个聚光镜，使该透镜中心检测仪能对焦距特别小或特别大的透镜进行偏心检测，使被测透镜焦距范围大大增加，该透镜中心检测仪的精度得到了提升。
可能存在因为十字叉丝成像过粗影响读数的情况，本技术透镜中心检测仪加了附加透镜后，使十字叉丝成像较为清晰且容易判读的图像信号，且不影响精度，更利于操作者进行判读。
如果透镜的光轴与转轴轴线不重合，当把透镜放置于承座上，转动一周时，光轴就会绕转轴的轴线转动一周，这样通过显微镜***形成的十字像就会转动一周。十字像周向移动轨迹的半径大小（十字像的跳动范围）反映了透镜光轴偏离转轴轴线的程度。透镜光轴偏离转轴轴线的距离越大，十字像周向移动轨迹的半径越大；该透镜中心检测仪结构简单，使用方便。
参见图2（虚线示意图），当LED照射源10在聚光镜9的1倍焦距外，LED照射源发出的光线经过聚光镜变为会聚光，经过反射棱镜8，通过被测玻璃7（虚线）后会聚成十字叉丝像，这个像再通过显微物镜6在十字分划板成像，通过电子目镜2会聚再次成像在CCD1上。此时需调节手轮来看到清晰的像。
参见图2（黑实线示意图），当LED照射源10在聚光镜9的焦点处时，LED照射源发出的光线经过聚光镜变为平行光，经过反射棱镜8，通过被测玻璃7（实线）后会聚成十字叉丝像，这个像再通过显微物镜6在十字分划板成像，通过电子目镜2会聚再次成像在CCD1上。
参见图2（圆点线示意图），当LED照射源10在聚光镜9的1倍焦距内，LED照射源发出的光线经过聚光镜变为发散光，经过反射棱镜8，通过被测玻璃7（圆点）后会聚成十字叉丝像，这个像再通过显微物镜6在十字分划板成像，通过电子目镜2会聚再次成像在CCD1上。此时需调节手轮来看到清晰的像。
参见图3（虚线示意图），当LED照射源10在聚光镜9的焦点处时，LED照射源发出的光线经过聚光镜变为平行光，经过反射棱镜8，通过依次经过附加物镜11a、被测玻璃7（虚线）后会聚成十字叉丝像，这个像再通过显微物镜6在十字分划板成像，通过电子目镜2后将十字叉丝和分划板一同成像于CCD1。
参见图3（黑实线示意图），当LED照射源10在聚光镜9的焦点处时，LED照射源发出的光线经过聚光镜变为平行光，经过反射棱镜8，通过依次经过附加物镜11b、被测玻璃7（实线）后会聚成十字叉丝像，这个像再通过显微物镜6在十字分划板成像，通过电子目镜2后将十字叉丝和分划板一同成像于CCD1。
参见图3（点画线示意图），当LED照射源10在聚光镜9的焦点处时，LED照射源发出的光线经过聚光镜变为平行光，经过反射棱镜8，通过依次经过附加物镜11c、被测玻璃7（点画线）后会聚成十字叉丝像，这个像再通过显微物镜6在十字分划板成像，通过电子目镜2后将十字叉丝和分划板一同成像于CCD1。
参见图4（黑实线示意图），当LED照射源10在聚光镜9的1倍焦距外，LED照射源发出的光线经过聚光镜变为会聚光，经过反射棱镜8，通过被测玻璃7（实线）后会聚成十字叉丝像，这个像再通过显微物镜6在十字分划板成像，通过电子目镜2会聚再次成像在CCD1上。此时需调节手轮来看到清晰的像。
参见图4（虚线示意图），当LED照射源10在聚光镜9的焦点处时，LED照射源发出的光线经过聚光镜变为平行光，经过反射棱镜8，通过被测玻璃7（虚线）后会聚成十字叉丝像，这个像再通过显微物镜6在十字分划板成像，通过电子目镜2会聚再次成像在CCD1上。
参见图5（虚线示意图），当LED照射源10在聚光镜9的焦点处时，LED照射源发出的光线经过聚光镜变为平行光，经过反射棱镜8，通过依次经过附加物镜11a、被测玻璃7（虚线）后会聚成十字叉丝像，这个像再通过显微物镜6在十字分划板成像，通过电子目镜2后将十字叉丝和分划板一同成像于CCD1。
参见图5（黑实线示意图），当LED照射源10在聚光镜9的焦点处时，LED照射源发出的光线经过聚光镜变为平行光，经过反射棱镜8，通过依次经过附加物镜11b、被测玻璃7（实线）后会聚成十字叉丝像，这个像再通过显微物镜6在十字分划板成像，通过电子目镜2后将十字叉丝和分划板一同成像于CCD1。
参见图5（点画线示意图），当LED照射源10在聚光镜9的焦点处时，LED照射源发出的光线经过聚光镜变为平行光，经过反射棱镜8，通过依次经过附加物镜11c、被测玻璃7（点画线）后会聚成十字叉丝像，这个像再通过显微物镜6在十字分划板成像，通过电子目镜2后将十字叉丝和分划板一同成像于CCD1。
以上所述的仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明创造构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。
Claims (5)
1.一种高精度透镜中心偏检测仪器，其特征在于，包括设置在基座上的LED照射源发射***、显微镜***和被测玻璃承座，所述LED照射源发射***和被测玻璃承座位于同一平面，显微镜***位于被测玻璃承座的上方；LED照射源发射***包括LED照射源和聚光镜，LED照射源的出光口设有十字叉丝；显微镜***包括显微镜镜筒本体，显微镜镜筒内部设有刻度分划板，显微镜镜筒的显微目镜处为电子目镜，电子目镜通过CCD连接外部黑白监视器；被测玻璃承座内部设有反射棱镜，被测玻璃相对于被测玻璃承座转动，
高精度透镜中心偏检测仪器的测量方法包括：将被测透镜安装于转台上，然后粗调仪器，使得被测透镜和显微镜***基本位于同一光轴上，然后打开LED照射源开关，调整显微镜***，所述LED照射源发出的光束依次经过所述十字叉丝、聚光镜后变为平行光束，由所述反射棱镜反射进入所述被测透镜并成像于被测透镜与显微物镜的焦点重合处，像依次经过分光板、刻度分划板和电子目镜成像于CCD上，调整透镜中心仪，直至分划板在CCD中清晰成像，观察黑白监视器中分划板与十字叉丝像位置关系，然后转动被测透镜，读出偏移格值；所述被测玻璃承座可以旋转，以不同的方向旋转所述被测玻璃承座至少两次，观察每次旋转时十字叉丝成像偏移的格值，求得偏心量，从而求得偏心度；
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，分划板的刻度是0.1mm/格，L是被测透镜到分划板的距离。
2.根据权利要求1所述的高精度透镜中心偏检测仪器，其特征在于，所述显微镜镜筒内部在刻度分划板和显微物镜之间设有一个分光板，显微镜镜筒上设有正对着分光板的LED光源。
3.根据权利要求1所述的高精度透镜中心偏检测仪器，其特征在于，所述基座上设有立柱，立柱上设有相对于立柱滑动的支架，该显微镜镜筒固定在支架上，支架上设有控制支架滑动的第一微动手轮。
4.根据权利要求1所述的高精度透镜中心偏检测仪器，其特征在于，所述聚光镜设置在导轨内，导轨外侧设有控制聚光镜移动的第二微动手轮。
5.根据权利要求1所述的高精度透镜中心偏检测仪器，其特征在于，所述被测玻璃承座相对于基座移动，被测玻璃承座的外侧设有控制被测玻璃承座移动的第三微动手轮。
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