CN109029935A - 光学镜头的间距偏心和波前像差一体化测量装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种光学镜头的间距偏心和波前像差一体化测量装置，包括：检测平台、设置在所述检测平台上的气浮转台、设置于所述气浮转台上的四维调整架、波像差测量模块、OCT测量模块及镜面偏心测量模块。本发明实现了偏心、间距与波像差三个测量模块融合于一个测试平台，实现了单套设备完成光学镜头装调检测过程中偏心、间隔、波前像差的一体化测试，单次对光轴就可以完成相关测量，避免了移动被测镜头，进而反复多次找***光轴带来的误差；本发明实现了从传统的分步检测到在线综合检测的跨越，降低了设备成本，减少了累计误差，提高了检测效率和精度。
Description
技术领域
本发明涉及光学测量领域，特别涉及一种光学镜头的间距偏心和波前像差一体化测量装置。
背景技术
传统的光学镜头的装调流程是，在镜片加工完成后，就进入镜头分步式的装配检测流程，首先需要定心仪引导调整镜片偏心，使其与理论光轴重合，然后将镜片移出定心仪的载物台，用间距测量仪器，控制镜片之间的空气间隔，如此往复；最后用像质评价的仪器，进行整个镜头的像质测量。但是，由于需要三台设备，所以三者之间是分布离线测量的，不仅检测效率低下，而且还引入累计误差，带来球差、色差、离焦、倍率变化、视场偏移等，降低成像质量。因此，本发明集成三种检测方法，开发一种光学镜头的间距偏心和波前像差一体化测量装置。
专利“镜头中光学表面中心间距的非接触式测量方法及测量装置”，其仅能实现镜头的光学表面中心间距的非接触式测量，不能测量偏心和波前像差。论文“基于哈特曼-夏克传感器的波前检测方法研究”，仅能实现镜头的波前像差检测。论文“基于镜面间隔和中心偏差测量的光学镜头辅助装调设备的研究”，不能实现波前像差的测量。
这些装置都只能实现其中部分功能的测量。在多个不同的平台上分别测量光学镜头的中心偏差、镜面间隔和波前像差存在以下缺点，第一，被测镜头从一个测量平台移动到另一个测量平台，每次都必须重新调整机械支撑平台，从而降低光学镜头装调效率；第二，在测量过程中，使用不同的基准轴，会降低光学镜头装调精度；第三，测量设备中，存在相同的功能模块，分开测量，增加了硬件成本。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种光学镜头的间距偏心和波前像差一体化测量装置。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种光学镜头的间距偏心和波前像差一体化测量装置，包括：检测平台、设置在所述检测平台上的气浮转台、设置于所述气浮转台上的四维调整架、波像差测量模块、OCT测量模块及可上下移动设置于所述四维调整架上方的镜面偏心测量模块；
其中，所述OCT测量模块中的OCT测量整合组件与所述波像差测量模块一体化整合设置于所述检测平台的下方；
其中，所述波像差测量模块与OCT测量整合组件通过汇聚镜实现测量光束合束。
优选的是，所述检测平台上设置有立柱，所述立柱上设置有用于带动所述镜面偏心测量模块上下移动的高精度电动平移台。
优选的是，所述高精度电动平移台上设置有偏心测量模块安装架，所述偏心测量模块安装架上还设置有转轮；所述转轮上设置有波像差反射镜和多个偏心测量物镜。
优选的是，所述OCT测量整合组件和所述波像差测量模块通过安装盒一体化设置在所述检测平台的下方，所述汇聚镜通过汇聚镜安装架设置于所述安装盒内，所述汇聚镜下方还设置有OCT整合反射镜。
优选的是，所述OCT测量整合组件包括设置在所述汇聚镜一侧的入射镜筒及设置在所述入射镜筒上的镜筒调节装置，所述OCT测量整合组件的测量光经入射镜筒入射到所述OCT整合反射镜上，经OCT整合反射镜反射后再透射所述汇聚镜，照射到处于所述四维调整架上的待检测的镜头上。
优选的是，所述汇聚镜的另一侧还设置有扩束镜，所述波像差测量模块的测量光透射所述扩束镜后照射到所述汇聚镜上，再由所述汇聚镜反射至处于所述四维调整架上的待检测的镜头上，再照射到待检测的镜头上方的波像差反射镜上，并经其反射后沿原路返回至所述波像差测量模块中的波像差探测器。
优选的是，所述转轮上设置有多个安装孔，所述波像差反射镜通过安装镜筒设置在所述安装孔内；
所述安装镜筒内设置有安装内筒，所述波像差反射镜设置在所述安装内筒中，所述安装内筒通过多个设置在其底部外周上的连接台上的螺钉与所述安装镜筒连接，所述连接台上还设置有多个顶丝。
优选的是，所述安装内筒的内壁上设置有用于容纳所述波像差反射镜的安装槽，所述安装内筒中还设置有用于与所述波像差反射镜的底面抵贴的挡片，所述安装镜筒内设置有用于抵压所述安装内筒的上端面的压环。
优选的是，所述安装盒的两侧还设置有位置调节装置。
优选的是，还包括用于支撑所述检测平台的底座、电控组件及显示器，所述检测平台为大理石隔振平台。
本发明至少包括以下有益效果：
1.本发明通过转轮切换至反射镜，实现波前像差测量；
2.本发明通过汇聚镜实现波前像差和间距测量合束，实现一体化共用平台测量装置；
3.本发明实现了偏心、间距与波像差三个测量模块融合于一个测试平台，实现了单套设备完成光学镜头装调检测过程中偏心、间隔、波前像差的一体化测试，单次对光轴就可以完成相关测量，避免了移动被测镜头，进而反复多次找***光轴带来的误差；
本发明能避免常规方法中偏心、间隔、波前像差分步离线测量所带来的累计误差、球差、色差、离焦、倍率变化、视场偏移、成像质量低等弊端，实现了从传统的分步检测到在线综合检测的跨越，降低了设备成本，减少了累计误差，提高了检测效率和精度。
附图说明
图1为本发明的光学镜头的间距偏心和波前像差一体化测量装置的结构示意图；
图2为本发明的光学镜头的间距偏心和波前像差一体化测量装置的结构示意图；
图3为本发明的安装盒的局部结构示意图；
图4为本发明的安装盒的剖视图；
图5为本发明的安装镜筒的结构示意图；
图6为本发明的安装镜筒的剖视图；
图7为本发明的转轮的结构示意图。
附图标记说明：
1—检测平台；2—气浮转台；3—四维调整架；4—波像差测量模块；5—OCT测量模块；6—镜面偏心测量模块；7—安装盒；8—汇聚镜；9—被测镜头；10—立柱；11—高精度电动平移台；12—偏心测量模块安装架；13—转轮；14—波像差反射镜；15—偏心测量物镜；16—底座；17—电控组件；18—显示器；50—OCT测量整合组件；51—入射镜筒；52—镜筒调节装置；70—OCT整合反射镜；71—扩束镜；72—位置调节装置；130—安装孔；131—安装镜筒；132—安装内筒；133—连接台；134—螺钉；135—顶丝；136—挡片；137—压环；138—安装端。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。
应当理解，本文所使用的诸如“具有”、“包含”以及“包括”术语并不排除一个或多个其它元件或其组合的存在或添加。
如图1-7所示，本实施例的一种光学镜头的间距偏心和波前像差一体化测量装置，包括：检测平台1、设置在检测平台1上的气浮转台2、设置于气浮转台2上的四维调整架3、波像差测量模块4、OCT测量模块5、可上下移动设置于四维调整架3上方的镜面偏心测量模块6、用于支撑检测平台1的底座16、电控组件17及显示器18，其中检测平台1优选为大理石隔振平台。
其中，OCT测量模块5中的OCT测量整合组件50与波像差测量模块4一体化整合设置于检测平台1的下方；OCT测量模块5用于进行镜面中心间隔测量，其还包括OCT参考臂、OCT干涉光路等。OCT进行镜面中心间隔测量的原理可参照专利“CN102494623B-镜头中光学表面中心间距的非接触式测量方法及测量装置”。
其中，波像差测量模块4与OCT测量整合组件50通过汇聚镜8实现测量光束合束。
在一种实施例中，检测平台1上设置有立柱10，立柱10上设置有用于带动镜面偏心测量模块6上下移动的高精度电动平移台11。高精度电动平移台11上设置有偏心测量模块安装架12，偏心测量模块安装架12上还设置有转轮13；转轮13上设置有波像差反射镜14和多个偏心测量物镜15。转轮13用于切换使用合适的偏心测量物镜15或是在进行波像差测量时切换使用波像差反射镜14。
设备工作时，被测镜头9(镜片)置于四维调整平台之上，通过调整四维调整平台各调整旋钮，使得镜头(镜片)的机械轴与气浮转台2转轴(***光轴)重合。镜面偏心测量模块6置于高精度电动平移台11，通过转动转轮13切换合适的偏心测量物镜15，通过高精度电动平移台11调整镜面偏心测量模块6高度位置，通过调整镜面偏心测量模块6自身焦距实现聚焦，从而完成镜面偏心的测量；然后通过OCT测量模块5进行镜面中心间隔间距测量，完成镜组装调后，转动物镜转轮13，将波像差测量用的标准反射镜切换在被测镜头9正上方，便可进行波像差检测。
该装置属于装调测量一体化检测***，进行物镜装配时，首先将中心偏测量头光轴与精密气浮转台2转轴对准，并测量透镜的中心偏差，调整透镜位置直至透镜中心偏差被控制在公差范围内；之后使用OCT测量模块5测量镜头内部各光学表面间隔，调整透镜轴向位置，直至透镜间隔误差控制在公差范围内。如此反复进行精度迭代，直至透镜中心偏差和镜面间隔均在公差范围内，则完成该片透镜的装调。之后转动物镜转轮13，进行***波前像差测量。
且其中，镜面偏心测量模块6装调时必须确保镜面偏心测量模块6光路与基准轴(气浮转台2中心轴线)对齐。波像差和OCT测量模块5装调时必须确保波像差和中心间隔测量光路与基准轴(气浮转台2中心轴线)对齐。也就是说镜面偏心测量、波像差测量、中心间隔测量均需要保证其测试***光轴与气浮台中心轴，被测镜头9光轴对齐。
在一种实施例中，参照图3-4，OCT测量整合组件50和波像差测量模块4通过安装盒7一体化设置在检测平台1的下方，汇聚镜8通过汇聚镜8安装架设置于安装盒7内，汇聚镜8下方还设置有OCT整合反射镜70；
进一步的，OCT测量整合组件50包括设置在汇聚镜8一侧的入射镜筒51及设置在入射镜筒51上的镜筒调节装置52，OCT测量整合组件50的测量光经入射镜筒51入射到OCT整合反射镜70上，经OCT整合反射镜70反射后再透射汇聚镜8，照射到处于四维调整架3上的待检测的镜头上，以进行镜面间距测量。
进一步的，汇聚镜8的另一侧还设置有扩束镜71，波像差测量模块4的测量光透射扩束镜71后照射到汇聚镜8上，再由汇聚镜8反射至处于四维调整架3上的待检测的镜头上，再照射到待检测的镜头上方的转轮13上的波像差反射镜14上，并经其反射后沿原路返回至波像差测量模块中的波像差探测器，以进行波像差测量。
进一步的，安装盒7的两侧还设置有位置调节装置72，用于实现X、Y方向的平移调节和绕X、Y轴的旋转调节(以气浮转台2中心轴线为参照的Z轴方向)。
在一种实施例中，参照图5-7，转轮13上设置有多个安装孔130，波像差反射镜14通过安装镜筒131设置在安装孔130内；安装镜筒131上设置有用于***到安装孔130内的安装端138。
进一步的，安装镜筒131内设置有安装内筒132，波像差反射镜14设置在安装内筒132中，安装内筒132通过多个设置在其底部外周上的连接台133上的螺钉134与安装镜筒131连接，连接台133上还设置有多个顶丝135。通过螺钉134(拉)和顶丝135(顶)的旋松旋紧即可实现波像差反射镜14镜面角度的调节。
进一步的，安装内筒132的内壁上设置有用于容纳波像差反射镜14的安装槽，安装内筒132中还设置有用于与波像差反射镜14的底面抵贴的挡片136，安装镜筒131内设置有用于抵压安装内筒132的上端面的压环137。安装时，波像差反射镜14配合安装在安装内筒132的安装槽内，并通过安装内筒132底部的挡片136压紧，然后将安装内筒132安装于安装镜筒131中，并调节螺钉134和顶丝135，再安装压环137，将安装内筒132压紧。
尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节。
Claims (10)
1.一种光学镜头的间距偏心和波前像差一体化测量装置，其特征在于，包括：检测平台、设置在所述检测平台上的气浮转台、设置于所述气浮转台上的四维调整架、波像差测量模块、OCT测量模块及可上下移动设置于所述四维调整架上方的镜面偏心测量模块；
其中，所述OCT测量模块中的OCT测量整合组件与所述波像差测量模块一体化整合设置于所述检测平台的下方；
其中，所述波像差测量模块与OCT测量整合组件通过汇聚镜实现测量光束合束。
2.根据权利要求1所述的光学镜头的间距偏心和波前像差一体化测量装置，其特征在于，所述检测平台上设置有立柱，所述立柱上设置有用于带动所述镜面偏心测量模块上下移动的高精度电动平移台。
3.根据权利要求2所述的光学镜头的间距偏心和波前像差一体化测量装置，其特征在于，所述高精度电动平移台上设置有偏心测量模块安装架，所述偏心测量模块安装架上还设置有转轮；所述转轮上设置有波像差反射镜和多个偏心测量物镜。
4.根据权利要求1所述的光学镜头的间距偏心和波前像差一体化测量装置，其特征在于，所述OCT测量整合组件和所述波像差测量模块通过安装盒一体化设置在所述检测平台的下方，所述汇聚镜通过汇聚镜安装架设置于所述安装盒内，所述汇聚镜下方还设置有OCT整合反射镜。
5.根据权利要求4所述的光学镜头的间距偏心和波前像差一体化测量装置，其特征在于，所述OCT测量整合组件包括设置在所述汇聚镜一侧的入射镜筒及设置在所述入射镜筒上的镜筒调节装置，所述OCT测量整合组件的测量光经入射镜筒入射到所述OCT整合反射镜上，经OCT整合反射镜反射后再透射所述汇聚镜，照射到处于所述四维调整架上的待检测的镜头上。
6.根据权利要求5所述的光学镜头的间距偏心和波前像差一体化测量装置，其特征在于，所述汇聚镜的另一侧还设置有扩束镜，所述波像差测量模块的测量光透射所述扩束镜后照射到所述汇聚镜上，再由所述汇聚镜反射至处于所述四维调整架上的待检测的镜头上。
7.根据权利要求3所述的光学镜头的间距偏心和波前像差一体化测量装置，其特征在于，所述转轮上设置有多个安装孔，所述波像差反射镜通过安装镜筒设置在所述安装孔内；
所述安装镜筒内设置有安装内筒，所述波像差反射镜设置在所述安装内筒中，所述安装内筒通过多个设置在其底部外周上的连接台上的螺钉与所述安装镜筒连接，所述连接台上还设置有多个顶丝。
8.根据权利要求7所述的光学镜头的间距偏心和波前像差一体化测量装置，其特征在于，所述安装内筒的内壁上设置有用于容纳所述波像差反射镜的安装槽，所述安装内筒中还设置有用于与所述波像差反射镜的底面抵贴的挡片，所述安装镜筒内设置有用于抵压所述安装内筒的上端面的压环。
9.根据权利要求6所述的光学镜头的间距偏心和波前像差一体化测量装置，其特征在于，所述安装盒的两侧还设置有位置调节装置。
10.根据权利要求1所述的光学镜头的间距偏心和波前像差一体化测量装置，其特征在于，还包括用于支撑所述检测平台的底座、电控组件及显示器，所述检测平台为大理石隔振平台。
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