CN109407335B - 一种用于透镜组调整的调整装置和调整方法 - Google Patents

Abstract

一种用于透镜组调整的调整装置和调整方法，该调整装置包括点光源、十字分划板、第一反射镜组件、第二反射镜组件、第三反射镜组件、第一分光镜、物镜以及相机；第一反射镜组件、第一分光镜、物镜和相机顺次设置，相机位于物镜的焦点；点光源、十字分划板和第二反射镜组件顺次设置，待调整的透镜组设置在十字分划板和第二反射镜组件之间，十字分划板位于待调整透镜组的焦点上，第二反射镜组件反射透过透镜组的光，经第二反射镜组件反射的光射向第一分光镜；第一分光镜将第二反射镜组件反射的光的一部分分光射向物镜，另一部分光透过第一分光镜形成透射光路。本发明调整透镜组的调整方式简单、快速且更便于对调整结果做出评定。

Description

一种用于透镜组调整的调整装置和调整方法

技术领域

本发明涉及视觉检测和影像测量技术领域，尤其是一种用于透镜组调整的调整装置和调整方法。

背景技术

在视觉检测技术领域中，尤其对于高分辨率检测，要求检测设备中各检测仪器之间必须严格满足某一已知的几何关系，同时对检测仪器中各透镜组之间的对准关系要求也非常严格，只有透镜组之间精密定位，具有良好的光轴一致性，才能保证检测仪器的检测精度，从而提高视觉检测精度。

现有技术中，透镜组的调整调整方法需要依靠精密的机械固定装置辅助，然后由具有一定透镜组调整经验的技术人员手动调整，调整后的透镜组通过最终测试结果评定装调是否满足要求。此种方式耗时，且对装调人员的装调经验要求非常高，对装调结果难以做出统一的评定。

发明内容

本发明提供一种用于透镜组调整的调整装置和调整方法，调整方式简单、快速且更便于对调整结果做出评定。

根据本发明的第一方面，本发明提供一种用于透镜组调整的调整装置，包括点光源、十字分划板、第一反射镜组件、第二反射镜组件、第三反射镜组件、第一分光镜、物镜以及相机；所述第一反射镜组件、第一分光镜、物镜和相机位于主轴光路上并顺次设置，所述相机位于物镜的焦点；所述点光源、十字分划板和第二反射镜组件沿光线入射方向顺次设置，待调整的透镜组用于设置在十字分划板和第二反射镜组件之间，且十字分划板位于待调整透镜组的焦点上，第二反射镜组件用于反射透过透镜组的光，经第二反射镜组件反射的光沿垂直于主轴光路的方向射向第一分光镜；所述第一分光镜用于将第二反射镜组件反射的光的一部分分光射向物镜，另一部分经第二反射镜组件反射的光透过所述第一分光镜以形成透射光路；所述第三反射镜组件位于所述透射光路上并用于将透过所述第一分光镜的光沿平行于透射光路的方向反射至第一分光镜，所述第三反射镜组件包括用于放置待调整透镜组的基准面。

优选的，所述第一反射镜组件为角锥棱镜或平面反射镜。

优选的，所述第二反射镜组件为五棱镜、直角棱镜或平面反射镜。

优选的，所述第三反射镜组件还包括第二分光镜和角锥棱镜，所述第二分光镜和基准面沿透射光路顺次设置，所述角锥棱镜位于第二分光镜的分光光路上。

优选的，所述待检测的透镜组由多个透镜组成或者是单个物镜，且待检测的透镜组具有无限-有限共轭或有限-无限共轭特性。

根据本发明的第二方面，本发明提供一种用于透镜组调整的调整方法，包括如下步骤：

(1)使用上述的调整装置，将待调整的透镜组设置在第二反射镜组件的光线入射口，使点光源、十字分划板、透镜组和第二反射镜组件沿光路顺次设置；

(2)观察相机中的成像，当成像中存在两个不重合的光斑时，调整透镜组相对光路的角度和/或沿光路方向的前后距离，直至成像中的两个光斑重合，完成调整装置的自校准；

(3)将完成自校准的调整装置及待调整的透镜组按原光路方向放置在基准面上，观察相机中的成像，当成像中存在两个不重合的光斑时，调整透镜组相对光路的角度，直至成像中的两个光斑重合，完成透镜组调整。

本发明基于光学自准直原理，仅需要调整待调整透镜组沿光路的前后及偏转夹角，使相机中观察到的光斑重合，对操作人员的要求降低，使调整方式更加简单。同时，通过观察两个光斑是否重合来判断是否完成对透镜的调整，对透镜组调整后的结果的评定更加直观。

附图说明

图1为本发明一种实施例的用于透镜组调整的调整装置的结构示意图；

图2为本发明一种实施例的用于透镜组调整的调整装置的自校准光路示意图；

图3为本发明一种实施例的用于透镜组调整的调整装置的调整光路示意图；

图4为本发明另一种实施例的用于透镜组调整的调整装置的结构示意图；

图5为本发明又一种实施例的用于透镜组调整的调整装置的结构示意图；

图6为光学自准直原理图。

具体实施方式

本发明所称的“相等”或“相同”是指在考虑到合理误差的情况下的相等或相同，而非绝对意义上的相等或相同。本发明所确定的光线照射角度、反射角度或者折射角度均是在考虑到光线在介质中存在一定损耗以及存在合理误差情况下所作出的。下面通过具体实施方式结合附图对本发明作进一步详细说明。

本发明实施例提供一种用于透镜组调整的调整装置，如图1所示，其包括点光源100、十字分划板101、第一反射镜组件5、第二反射镜组件1、第三反射镜组件、第一分光镜2、物镜3以及相机7。第一分光镜2可以是分光棱镜，其可具有相对光线入射方向呈45度角的分光面，其将部分光线偏转90度分光射出，另一部分光线则透过第一分光镜2。第一反射镜组件5、第一分光镜2、物镜3和相机7顺次设置在主轴光路上，且均同轴设置。第一反射镜组件5将光线反射至第一分光镜2，所述相机7则位于物镜3的焦点位置，经过物镜3的光线将聚集到相机7的镜头上，相机7对光线的成像进行拍摄。所述第二反射镜组件1位于光线的入射光路上，十字分划板101紧贴点光源100放置，待检测的透镜组102用于放置在第二反射镜组件1的入射口，调整十字分划板101和点光源100使十字分划板恰好位于待检测透镜组102的焦点处，使点光源100出射的光线经过待检测的透镜组102后形成平行光。第二反射镜组件1用于反射平行光，经第二反射镜组件1反射的光沿垂直于主轴光路的方向射向第一分光镜2。所述第一分光镜2用于将第二反射镜组件1反射的光的一部分分光射向物镜3，另一部分经第二反射镜组件1反射的光透过所述第一分光镜2以形成透射光路。所述第三反射镜组件位于所述透射光路上并用于将透过所述第一分光镜2的光沿平行于透射光路的方向反射至第一分光镜2。

其工作原理如下：点光源经过十字分划板后透过待检测的透镜组102之后形成平行光射向第二反射镜组件1，第二反射镜组件1将光线反射向第一分光镜2，第一分光镜2将光线分为两束光，其中一束光通过物镜3，在相机7的拍摄画面上形成第一个光斑。另一部分光线将穿过第一分光镜2射向第三反射镜组件，第三反射镜组件则包括第二分光镜4和角锥棱镜6，所述第二分光镜4位于第一分光镜2的透射光路上，所述角锥棱镜6位于第二分光镜4的反射光路上，经过第二反射镜组件1反射的光线的一部分透过第一分光镜2并射向第二分光镜4，第二分光镜4将光线分光透射至待调整透镜组安装基准面8，经基准面8反射的光线再次透过第二分光镜4、第一分光镜2后一部分光线反射至第一反射镜组件5，第一反射镜组件5将光线反射至第一分光镜2，部分光线透过第一分光镜2，经过物镜3之后射向相机7，在相机7的拍摄画面上形成第二个光斑。基于光学自准直原理，如果透镜组光轴与安装基准面水平，第一光斑和第二光斑必然重合，可通过这种方式来判断透镜组与安装基准面是否水平。

上述透镜组调整的调整装置的实施例是默认调整装置的结构已装配合理，实际使用过程中，为了防止因装置自身的误差所造成的测量精度降低的问题，应该对调整装置进行自校准。

在上一实施例的基础上，将上述实施例的调整装置作用自校准装置。如图2所示，点光源100发出的光经过十字分划板101，再透过待检测的透镜组102之后形成平行光并射向第二反射镜组件1，第二反射镜组件1用于将平行光偏转90度，沿垂直于主轴光路的方向射向第一分光镜2，第一分光镜2将光线分为两束光，其中一束光通过物镜3，在相机7的拍摄画面上形成第一个光斑。另一部分光线将穿过第一分光镜2射向第三反射镜组件，第三反射镜组件则包括第二分光镜4和角锥棱镜6，所述第二分光镜4位于第一分光镜2的透射光路上，所述角锥棱镜6位于第二分光镜4的反射光路上，经过第二反射镜组件1反射的光线的一部分透过第一分光镜2并射向第二分光镜4，第二分光镜4将光线分光反射至角锥棱镜6，角锥棱镜6将光线反射至第二分光镜4，第二分光镜4将光线反射至第一分光镜2，第一分光镜2的反射光线到达第一反射镜组件5后的反射反射光线再次经过第一分光镜2，部分光线透过第一分光镜2，经过物镜3之后射向相机7，在相机7的拍摄画面上形成第二个光斑。

基于光学自准直原理，如果各结构部件均装配合理，则第一光斑和第二光斑必然重合，可通过这种方式来判断自校准装置是否装配合理。如果第一光斑和第二光斑不重合，则需要对各结构部件进行调整。在用于对透镜组进行调整之前，需要进行对调整装置进行自校准，同时排除空气扰动，以提升调整精度。

在上述实施例的基础上，所述第一反射镜组件5可以是角锥棱镜或平面反射镜。所述第二反射镜组件1可以为五棱镜、直角棱镜或平面反射镜，如图3所示，第二反射镜组件1为五棱镜，点光源100发出的光经过十字分划板101，再透过待检测的透镜组102之后形成平行光并射向第二反射镜组件1，第二反射镜组件1用于将平行光偏转90度。如图4所示，第二反射镜组件1为平面反射镜11，平面反射镜11与主轴光路呈45度夹角，平行光的入射角度为45度。如图5所示，第二反射镜组件1为直角棱镜12，光线从直角棱镜12的直角面射入，再从另一个直角面射出，平行光在斜面上的入射角度为45度。

物镜3是单个物镜或多个透镜组成的透镜组，且具有无限-有限共轭特性。

待检测的透镜组102可以是多个透镜组成的透镜组或单个物镜，且具有无限-有限共轭或者有限-无限共轭特性。

图6示例了光学自准直原理，光线通过位于物镜焦平面的分划板后，经物镜形成平行光。平行光被垂直于光轴的反射镜反射回来，再通过物镜后在焦平面上形成分划板标线像与标线重合。当反射镜倾斜一个微小角度α角时，反射回来的光束就倾斜2α角。

本发明实施例还提供一种用于透镜组调整的调整方法，包括如下步骤：

(1)使用上述任意一种实施例中的调整装置，将待调整的透镜组设置在第二反射镜组件的光线入射口，使点光源、十字分划板、透镜组和第二反射镜组件沿光路顺次设置；

(2)观察相机中的成像，当成像中存在两个不重合的光斑时，调整透镜组相对光路的角度和沿光路方向的前后距离，直至成像中的两个光斑重合，完成调整装置的自校准，说明此时设备已排除空气扰动影响，可以正常使用；

(3)将完成自校准的装置及待调整的透镜组按原光路次序放置在透镜组待安装基准面上，观察相机中的成像，当成像中存在两个不重合的光斑时，调整透镜组相对光路的角度，直至成像中的两个光斑重合，完成透镜组调整。

以上内容是结合具体的实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换。

Claims (5)

1.一种用于透镜组调整的调整装置，其特征在于：

包括点光源、十字分划板、第一反射镜组件、第二反射镜组件、第三反射镜组件、第一分光镜、物镜以及相机；所述第一反射镜组件、第一分光镜、物镜和相机位于主轴光路上并顺次设置，所述相机位于物镜的焦点；所述点光源、十字分划板和第二反射镜组件沿光线入射方向顺次设置，待调整的透镜组用于设置在十字分划板和第二反射镜组件之间，且十字分划板位于待调整透镜组的焦点上，第二反射镜组件用于反射透过透镜组的光，经第二反射镜组件反射的光沿垂直于主轴光路的方向射向第一分光镜；所述第一分光镜用于将第二反射镜组件反射的光的一部分分光射向物镜，另一部分经第二反射镜组件反射的光透过所述第一分光镜以形成透射光路；所述第三反射镜组件位于所述透射光路上并用于将透过所述第一分光镜的光沿平行于透射光路的方向反射至第一分光镜，所述第三反射镜组件包括用于放置待调整透镜组的基准面；所述第一反射镜组件为角锥棱镜或平面反射镜；所述第三反射镜组件还包括第二分光镜和角锥棱镜，所述第二分光镜和基准面沿透射光路顺次设置，所述角锥棱镜位于第二分光镜的分光光路上。

2.根据权利要求1所述的调整装置，其特征在于：

所述第二反射镜组件为五棱镜、直角棱镜或平面反射镜。

3.根据权利要求1-2任一项所述的调整装置，其特征在于：

所述物镜3是单个物镜或多个透镜组成的透镜组，且具有无限-有限共轭特性。

4.根据权利要求1-2任一项所述的调整装置，其特征在于：

所述待调整透镜组由多个透镜组成或者是单个物镜，且待调整透镜组具有无限-有限共轭或有限-无限共轭特性。

5.一种用于透镜组调整的调整方法，其特征在于，包括如下步骤：

（1）使用权利要求1-4任一项所述的调整装置，将待调整的透镜组设置在第二反射镜组件的光线入射口，使点光源、十字分划板、透镜组和第二反射镜组件沿光路顺次设置；

（2）观察相机中的成像，当成像中存在两个不重合的光斑时，调整透镜组相对光路的角度和/或沿光路方向的前后距离，直至成像中的两个光斑重合，完成调整装置的自校准；

（3）将完成自校准的调整装置及待调整的透镜组按原光路方向依次放置在基准面上，观察相机中的成像，当成像中存在两个不重合的光斑时，调整透镜组相对光路的角度，直至成像中的两个光斑重合，完成透镜组调整。