CN103453855B - 中心偏检测装置及检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种结构简单、可快速、高效地检测被测透镜中心偏的中心偏检测装置和方法。该中心偏检测装置，平行光光源、变倍镜头位于同一光轴上；在光源与变倍镜头之间倾斜的反射镜；有十字槽的反射膜在与变倍镜头相对的反射镜表面上；在与反射膜垂直的方向上设置有放大物镜和图像传感器，图像传感器的输出接图像显示器；支座具有支撑体和两个支柱；光源的光束透过十字槽、变倍镜头后入射到被测透镜表面，被测透镜表面反射的光束经反射膜反射再经过放大物镜后形成被测透镜球心像并在图像显示器上显示。本中心偏检测方法，是在显示器上捕捉到被测透镜球心像；转动被测透镜一周；以显示的球心像的跳动范围，确定被测透镜的中心偏。

Description

中心偏检测装置及检测方法

技术领域

本发明涉及透镜中心偏检测装置及检测方法，具体地说，是利用光学系统对被测透镜的中心偏进行检测的检测装置和检测方法。

背景技术

在透镜生产中，透镜球面的中心偏是个关键的指标。如果中心偏较大，其光心会偏离光轴，造成图像失真。目前一般采用三坐标法进行检测，每次测量读取数据比较吃力，耗时比较长，效率低，而且精度不高。目前还没有简单、有效的检测装置和检测方法。

发明内容

本发明的目的是提供一种结构简单、可快速、高效地检测被测透镜中心偏的中心偏检测装置。

该中心偏检测装置，包括平行光光源、变倍镜头、支座、反射镜、放大物镜、图像传感器、图像显示器；平行光光源、变倍镜头位于同一光轴上；变倍镜头包括动镜组和静镜组，动镜组可相对于静镜组沿着光轴移动；在光源与变倍镜头之间有与光轴倾斜一定角度的反射镜；反射镜的反射膜在与变倍镜头相对的表面上，且反射膜上具有十字槽；在与反射膜垂直的方向上设置有位于变倍镜头一侧的放大物镜和有用于记录放大物镜放大后图像信息的图像传感器，图像传感器的输出接图像显示器；支座具有用于支撑被测透镜下表面的支撑体和与被测透镜的外圆的接触的两个支柱；

平行光光源发出的光束透过反射镜的十字槽、变倍镜头后入射到被测透镜表面，被测透镜表面反射的光束经反射膜反射再经过放大物镜后形成被测透镜球心像并在图像显示器上显示。

上述的中心偏检测装置，在放大物镜与图像传感器之间的光路上设置有把从放大物镜出来的光线反射到图像传感器的平面反射镜。优选，所述放大物镜和平面反射镜设置在同一个镜筒中，该镜筒与由平行光光源、反射镜、变倍镜头、图像传感器组成的主体装置之间形成可拆卸连接。最好，所述镜筒有多个，各镜筒外形尺寸相同，但各镜筒内的放大物镜的放大倍率不同；主体装置与任一镜筒均可连接。这样可以根据需要更换不同的镜筒，使用不同倍率的放大物镜。

变倍镜头属于现有技术，通过动镜组的移动，可以使得通过变倍镜头形成会聚光、发散光或者平行光。会聚光用于对凸透镜(组)的球形表面进行检测，发散光用于对凹透镜(组)的球形表面进行检测。

本发明同时提供了一种可快速、高效地检测被测透镜中心偏的中心偏检测方法。

本中心偏检测方法，使用上述的中心偏检测装置，通过调节支座与变倍镜头的相对位置或/和调节变倍镜头在显示器上捕捉到被测透镜球心像；在被测透镜的下表面与支撑体相接触、外圆与两个支柱相接触的条件下，转动被测透镜一周；以显示的球心像的跳动范围，确定被测透镜的中心偏。

上述的中心偏检测方法，通过调节变倍镜头动镜组改变光路发散角大小从而捕捉被测透镜球心像。调节变倍镜头动镜组位置改变光路发散角大小捕捉被测透镜球心像时，使得光束沿被测透镜表面的径向方向入射到被测透镜表面。我们知道，通过调节支座与变倍镜头的相对位置或者调节变倍镜头均可捕捉到被测透镜球心像。但是通过调节支座与变倍镜头的相对位置的方法捕捉球心像时，变倍镜头随粗微动纵向移动的距离较大，尤其是在被测透镜表面半径较大时，所需移动值往往超出检测仪器移动行程，从而造成大R值的透镜偏心无法测量；而且，变倍镜头其长行程的移动的直线度难于保证。而通过调节变倍镜头动镜组改变光路发散角大小从而捕捉被测透镜球心像，则具有调节方便、精度高的优点；对于球形表面半径值很大的被测透镜，也能够进行检测，本发明测量量程大。

本发明的有益效果：检测时，先把被测透镜放置在支座上实现定位，通过调节支座与变倍镜头的相对位置(粗调)，使得被测透镜和变倍镜头基本位于同一光轴上。然后打开光源开关，平行光光源发出的平行光照亮反射镜。因在反射镜与变倍镜头相对的表面上有反射膜，反射膜上开有十字槽；所以只有反射镜的十字槽部分是透光区域。透过十字槽的光束通过变倍镜头后，打在被测透镜表面后返回到反射镜，再通过调节支座与变倍镜头的相对位置(细调)或/和调节变倍镜头，在反射镜中捕捉到被测透镜球心像。反射镜中的球心像再进入放大物镜，形成放大的球心像，并在显示器上显示。在被测透镜的下表面与支撑体相接触、外圆与两个支柱相接触的条件下，转动被测透镜一周。在转动一周过程中，如果被测透镜存在中心偏，球心像必然会移动而改变位置，其移动轨迹是一个闭合的曲线。如果中心偏较大，球心像跳动的范围就越大。如果中心偏较小，球心像跳动的范围就越小。如果被测透镜中心偏为零，球心像就不会改变位置。

一般情况下，因透镜的中心偏很小，在转动透镜时，反射镜中的球心像的跳动范围很小，如果不通过放大物镜放大，难于分辨。因此，通过反射膜反射后再经放大物镜的放大后，形成了放大的球心像，而且，反射镜中球心像的很小跳动范围也被放大为较大的跳动范围，便于观察。

因此，本中心偏检测装置结构简单，测量精度高，本检测方法操作方便，可快速、高效地检测被测透镜中心偏。

附图说明

图1是中心偏检测装置的示意图。

图2是图1中的反射镜、反射膜等放大示意图。

图3是反射镜、反射膜等的放大示意图。

图4是另外一个镜筒等的示意图。

图5是曲槽筒44的示意图。

图6是直槽筒43的示意图。

图7是在检测凸透镜中心偏时的连续变倍镜头与被测透镜的示意图。

图8是图7中的支座的俯视示意图。

图9是显示器显示示意图。

图10是在检测凹透镜中心偏时的连续变倍镜头与被测透镜的示意图。

图11是图10中的支座的俯视示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的描述。

参见图1的中心偏检测装置，在机座1上部具有发出白光的led灯21、聚光镜22等组成的平行光光源2，在机座1的下部具有连续变倍镜头4。

参见图1、5、6，连续变倍镜头包括螺钉40、设置在动镜组套48内的动镜组41、静镜组42、具有三个直槽47的直槽筒43、具有三个螺旋槽49的曲槽筒44、三个导柱45、转套46等。直槽筒43上端通过螺纹连接固定在机座1上。直槽筒43的外周是曲槽筒44，曲槽筒44的外周是转套46。直槽筒43内设置动镜组套48。动镜组套48、直槽筒43、曲槽筒44、转套46均同轴。曲槽筒44与转套通过螺钉40固定连接。曲槽筒44(和转套46)可以绕轴线相对于直槽筒43转动，动镜组套48可以沿轴线相对于直槽筒43滑动。导柱45沿着的动镜组套48的径向延伸。每个导柱45穿过一个螺旋槽49、一个直槽47与动镜组套48相固定连接，导柱45可沿螺旋槽49滑动，同时可沿直槽47滑动。当转动转套46(和曲槽筒44)时，导柱45即沿着直槽47在平行于轴线的方向上上下移动(导柱45同时在螺旋槽49内滑动)，在导柱45的带动下，动镜组套48沿轴线上下移动。从而改变动镜组41相对于静镜组42的相对距离。

led灯21、聚光镜22、动镜组41、静镜组42位于同一光轴上，动镜组沿着光轴的上下移动，可以改变动镜组和静镜组之间的空气层，从而可以改变光线从连续变倍镜头出来时的发射角。

参见图2、3，反射镜与光轴倾斜一定角度。在反射镜与连续变倍镜头相对的表面上镀有反射膜32，反射膜上开有十字槽33。

与反射膜垂直的方向上有与机座可插拔连接的镜筒5，镜筒内有放大物镜51和平面反射镜52。镜筒5有多个，另外一个镜筒参见图4，各镜筒尺寸相同，但各镜筒内的放大物镜51的放大倍率不同(如3倍、5倍、10倍)；机座与任一镜筒均可插拔连接。ccd图像传感器(或者cmos图像传感器)6和镜筒5分别位于连续变倍镜头的两侧。平面反射镜52把从放大物镜出来的光线反射到图像传感器。图像传感器的输出接图像显示器。

实施例1：检测凸透镜中心偏

参见图1、7、8，在连续变倍镜头4的下部有一个支座8，支座8包括支撑体81和位于支撑体81上的两个支柱82，被测透镜7放置在支座上，支撑体81上的内孔83上端与被测透镜7的球形下表面71的接触，被测透镜的外圆72与两个支柱82接触，实现被测透镜7的定位。先通过调节支座与变倍镜头的相对位置(粗调)，使得被测透镜和变倍镜头基本位于同一光轴上。

平行光光源发出的平行光打到反射镜，照亮带有十字槽的反射镜。透过十字槽的光束通过连续变倍镜头形成会聚光，沿着被测透镜7的球形上表面73的径向打在被测透镜球形上表面73后返回，在反射镜内形成被测透镜球心像91’(可以理解为放大物镜的物方之一十字动像91’)。被测透镜球心像91’再经放大物镜放大后，被平面反射镜反射到图像传感器并在显示器中显示出放大后的被测透镜球心像91。通过调节变倍镜头，捕捉到被测透镜球心像要注意，在显示器中会看到两个十字像，其中一个放大的被测透镜球心像(十字动像)91，另外一个是透光的十字槽(可以理解为放大物镜的物方之一十字静像92’)直接经过放大物镜后再将平面反射镜至图像传感器形成的放大的十字静像92。在移动被测透镜时，十字动像的位置会变化，而十字静像却是不动的。图1、2中，为了表示清楚，放大物镜的物方即十字动像91’和十字静像92’均以一根线代替，实际上它们均是十字形。

参见图9，捕捉到被测透镜球心像(十字动像)91后，在被测透镜的下表面与支撑体相接触、外圆与两个支柱相接触的条件下，转动被测透镜一周，在转动一周过程中，如果被测透镜存在中心偏，球心像必然会移动而改变位置，其移动轨迹是一个闭合的曲线93。显示器中还显示有参考方格，根据曲线93在某一方向上的最长长度(占据的方格的多少)来计算出被测透镜的中心偏。图6中，曲线93是某一方向上的最长长度约为1.5个方格。

实施例2：检测凹透镜中心偏

参见图10、11，实施例2与实施例1的不同在于：实施例1中，调节连续变倍镜头中的动镜组，使得光线从连续变倍镜头出来时形成会聚光(沿着被测(凸)透镜7的径向)；实施例2中，光线从连续变倍镜头出来时形成发散光(沿着被测(凹)透镜7的径向)。实施例1中，支撑体81上的内孔83上端与被测透镜7的球形下表面71的接触；实施例2中，支座8的支撑体81向上突出一个突环83，突环83的上端与和被测透镜7的球形下表面71的接触。

Claims (7)

1.中心偏检测装置，其特征是：它包括平行光光源、变倍镜头、支座、反射镜、放大物镜、图像传感器、图像显示器；平行光光源、变倍镜头位于同一光轴上；变倍镜头包括动镜组和静镜组，动镜组可相对于静镜组沿着光轴移动；在光源与变倍镜头之间有与光轴倾斜一定角度的反射镜；反射镜的反射膜在与变倍镜头相对的表面上，且反射膜上具有十字槽；在与反射膜垂直的方向上设置有位于变倍镜头一侧的放大物镜和有用于记录放大物镜放大后图像信息的图像传感器，图像传感器的输出接图像显示器；支座具有用于支撑被测透镜下表面的支撑体和与被测透镜的外圆的接触的两个支柱；

平行光光源发出的光束透过反射镜的十字槽、变倍镜头后入射到被测透镜表面，被测透镜表面反射的光束经反射膜反射再经过放大物镜后形成被测透镜球心像并在图像显示器上显示。

2.如权利要求1所述的中心偏检测装置，其特征是：在放大物镜与图像传感器之间的光路上设置有把从放大物镜出来的光线反射到图像传感器的平面反射镜。

3.如权利要求2所述的中心偏检测装置，其特征是：所述放大物镜和平面反射镜设置在同一个镜筒中，该镜筒与由平行光光源、反射镜、变倍镜头、图像传感器组成的主体装置之间形成可拆卸连接。

4.如权利要求3所述的中心偏检测装置，其特征是：所述镜筒有多个，各镜筒外形尺寸相同，但各镜筒内的放大物镜的放大倍率不同；主体装置与任一镜筒均可连接。

5.中心偏检测方法，其特征是：使用权利要求1所述的中心偏检测装置，通过调节支座与变倍镜头的相对位置或/和调节变倍镜头在显示器上捕捉到被测透镜球心像；在被测透镜的下表面与支撑体相接触、外圆与两个支柱相接触的条件下，转动被测透镜一周；以显示的球心像的跳动范围，确定被测透镜的中心偏。

6.如权利要求5所述的中心偏检测方法，其特征是：通过调节变倍镜头动镜组改变光路发散角大小从而捕捉被测透镜球心像。

7.如权利要求6所述的中心偏检测方法，其特征是：调节变倍镜头捕捉被测透镜球心像时，使得光束沿被测透镜表面的径向方向入射到被测透镜表面。