CN105547657A - 一种光学镜头分光束平行度检测装置及其检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种结构简单、精确地检测被测镜头棱镜分出的两侧两分光束平行度检测装置及检测方法，该检测装置主体包括自准直仪、测角仪、平面检测平台、三维自准直仪调整基座以及镜座；将此检测装置结合检测方法，可检测一种光学镜头分光束平行度的水平和垂直两个方向的夹角绝对值。本发明为非接触式测量，装置搭建和拆卸方便，操作简单，检测重复性好，精度高，重复精度可达2’，该装置成本低，主要部件自准直仪和测角仪可随时拆卸，用于其它检测。

Description

一种光学镜头分光束平行度检测装置及其检测方法

技术领域

本发明属于镜头光轴平行性检测技术领域，尤其涉及一种光学镜头分光束平行度检测装置及其检测方法。

背景技术

夜视仪由于其具有优越的夜晚观测能力，广泛被应用于军事领域。但是近些年来，夜视仪也成为很多执法人员、警务、司法、打猎、消防、森林等使用，也广泛应用于各种监控领域，在高端汽车方面也有应用。双目单筒式是目前较为流行的光路结构方式，其物镜光路由一个直角棱镜分出两路同一直线反方向光，物镜组装后的性能，特别是分出的两路光的水平及垂直方向夹角，没有常规检测设备检测，只能依靠组装到整个产品中，检测整体产品的两个目镜出射光束的垂直和水平夹角。此方法不仅不能及时发现物镜品质问题，而且检测中带入产品其它部件误差，不能真实反映物镜品质。

发明内容

针对上述存在的问题，本发明旨在提供一种光学镜头分光束平行度检测装置及其检测方法，装置结构简单、容易搭建，成本低、操作性强，操作过程简单高效，检测重复性好、精度高，重复精度可达2’。

本发明技术方案是利用简单常见的检测仪器，自准直仪、测角仪和标准45度角棱镜块，通过标准45度角棱镜块来校正自准直仪和测角仪定位位置，将被测透镜放置在特制镜座上进行测量，测量两次，每次测量以物镜棱镜一个面为基准，测量另一个棱镜面的出射光束的水平和垂直光束与标准棱镜块标定的基准夹角，两次测量结果相减，得到物镜棱镜分出的两束光的水平及垂直方向夹角，此方法能够准确及时检测物镜性能是否达到要求，而且检测装置容易搭建。

为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案如下：

一种光学镜头分光束平行度检测装置，该检测装置包括一台自准直仪、一台测角仪、平面检测平台、三维自准直仪调整基座以及镜座；

自准直仪，所述自准直仪通过连接臂水平固定在三维自准直仪调整基座上，所述三维自准直仪调整基座固定在平面检测平台上，所述三维自准直仪调整基座调整自准直仪上下左右方向；

测角仪，所述自准直仪正侧方的平面检测平台上设置载物台，所述载物台侧边设置可转动的支架，在所述支架顶部通过圆环手柄倾斜设置所述测角仪，测角仪在圆环手柄内可沿其光轴方向转动，或绕光轴移动，支架相对载物台可在任意方向上摆动；

镜座，包括玻璃平板底座、平行块一和平行块二，镜座可拆卸设置在测角仪的载物台上，用于放置被测镜头，镜座的上下两个平面平行度小于1’；

优选的，所述自准直仪包括平行光管目镜、平行光管物镜以及自准直仪照明光源。

优选的，所述测角仪包括测角仪平行光管目镜、测角仪平行光管物镜以及测角仪照明光源。

优选的，所述支架由两个相互铰接的支臂组成。

优选的，所述三维自准直仪调整基座通过螺钉固定在平面检测平台上，并在三维自准直仪调整基座上设置上下调节按钮、倾斜度调节按钮以及左右调节按钮。

一种光学镜头分光束平行度检测装置的检测方法，包括以下步骤：

第一步：搭建检测装置，确保自准直仪的平行光管物镜与测角仪的平行光管物镜在一平面内；

第二步：将标准45度角棱镜块放置在载物台上，旋动三维自准直仪调整基座的上下调节旋钮、倾斜度调节按钮以及左右调节按钮，保证自准直仪的平行光管物镜对准标准度角棱镜块直角边；

第三步：调整支架的两个支臂，使得测角仪平行光管物镜对准标准45度角棱镜块的斜角边；

第四步：打开测角仪的测角仪照明光源，眼睛通过测角仪平行光管目镜观察，微调标准45度角棱镜块位置和方向，确定测角仪的十字分划板一与十字分划板二图像重合，误差不超过1’；

第五步：打开自准直仪的电源，旋动三维自准直仪调整基座的上下调节旋钮、倾斜度调节按钮以及左右调节按钮，调整自准直仪，确定自准直仪发出的十字分划板三图像通过标准45度角棱镜块直角面反射回自准直仪中，并与自准直仪的十字分划板四重合，此时自准直仪和测角仪位置校正完毕。

第六步：去掉标准45度角棱镜块，放上镜座，旋转镜座，通过测角仪测量被测镜头的棱镜，确定由被测镜头的一个棱镜面返回的测角仪刻度线与测角仪刻度线0度位置重合；

第七步：通过自准直仪目镜读数，由被测镜头的另一个棱镜面反射回自准直仪中的十字线像，其与自准直仪的十字分划板二水平方向的偏差值为被测镜头两束分离光束的垂直夹角α1，垂直方向的偏差值为被测镜头两束分离光束的水平夹角β1，眼睛通过自准直仪目镜读出α1和β1；

第八步：将被测镜头和检测光源一起转动180度，重复第六步和第七步的操作，测量出被测镜头另外一个棱镜面的测量值，眼睛通过自准直仪目镜读出垂直夹角α2和水平夹角β2；

第九步：分别计算α=α1-α2，β=β1-β2，被测镜头两束出射光的水平和垂直夹角分别为α，β。

优选的，所述检测光源包括光源、毛玻璃、十字分划板五以及镜筒。

本发明的有益效果是：本发明通过标准的自准直仪、测角仪与三维自准直仪调整基座、平面检测平台、镜座一起搭建检测装置，通过自准直仪与测角仪检测同一标准45度角棱镜块，来标定自准直仪和测角仪的定位位置，通过分别测量被测镜头棱镜的两个直角面出射光束与基准的夹角，然后计算得到被测镜头棱镜分出的两束光水平及垂直方向的夹角，此测量装置搭建简单，操作过程简易方便，测量重复性好，精度高，重复精度可以达到2’，实现了镜头分出的两束光之间平行度的绝对测量。

附图说明

图1为本发明一种光学镜头分光束平行度检测装置的结构示意图。

图2为本发明一种光学镜头分光束平行度检测装置的校正结构示意图。

图3为本发明检测镜头分光束水平及垂直方向平行度镜座的结构示意图。

图4为本发明检测镜头分光束水平及垂直方向平行度检测光源的结构示意图。

图5为本发明一种光学镜头分光束平行度检测装置的校正光路原理图。

图6为本发明一种光学镜头分光束平行度检测装置的光路原理图。

其中：1-十字分划板一，2-十字分划板二，3-十字分划板三，4-十字分划板四；

10-自准直仪，101-平行光管目镜，102-平行光管物镜，103-自准直仪照明光源；

20-三维自准直仪校准基座，201-上下调节按钮，202-倾斜度调节按钮，203-左右调节按钮，204-连接臂；

30-平面检测平台，301-螺钉；

40-测角仪，401-测角仪照明光源，402-测角仪平行光管目镜，403-测角仪平行光管物镜，404-支架，405-载物台；

50-镜座，501-玻璃平板底座，502-平行块一，503-平行块二；

60-被测镜头，70-检测光源，701-光源，702-毛玻璃，703-十字分划板五，704-镜筒；80-标准45度角棱镜块。

具体实施方式

为了使本领域的普通技术人员能更好的理解本发明的技术方案，下面结合附图和实施例对本发明的技术方案做进一步的描述。

参照附图1-6所示的一种光学镜头分光束平行度检测装置，该检测装置包括一台自准直仪10、一台测角仪40、平面检测平台30、三维自准直仪调整基座20以及镜座50；

自准直仪10，所述自准直仪10包括平行光管目镜101、平行光管物镜102以及自准直仪照明光源103，所述自准直仪10通过连接臂204水平固定在三维自准直仪调整基座20上，所述三维自准直仪调整基座20固定在平面检测平台30上，所述三维自准直仪调整基座20调整自准直仪10上下左右方向；所述三维自准直仪调整基座20通过螺钉301固定在平面检测平台30上，并在三维自准直仪调整基座20上设置上下调节按钮201、倾斜度调节按钮202以及左右调节按钮203，通过上下调节按钮201、倾斜度调节按钮202以及左右调节按钮203可灵活调整三维自准直仪调整基座20的空间位置，以适应合适的检测角度；

测角仪40，所述测角仪40包括测角仪平行光管目镜402、测角仪平行光管物镜403、支架404、载物台405以及测角仪照明光源401，所述自准直仪10正侧方的平面检测平台30上设置载物台405，所述载物台侧边设置可转动的支架404，所述支架404由两个相互铰接的支臂组成，在所述支架顶部通过圆环手柄倾斜设置所述测角仪40，测角仪40在圆环手柄内可沿其光轴方向转动，或绕光轴移动，支架404相对载物台405可在任意方向上摆动；

镜座50，包括玻璃平板底座501、平行块一502和平行块二503，所述玻璃平板底座501为四方平面玻璃，平行块一502和平行块二503均为长方形平面玻璃，所述镜座50是由两块长方形平面玻璃和一块四方平面玻璃粘胶组成，镜座50可拆卸设置在测角仪40的载物台上，用于放置被测镜头60，镜座50的上下两个平面平行度小于1’；所述两块长方形平面玻璃与待测镜头定位面接触面其平面度小于1’；

一种光学镜头分光束平行度检测装置的检测方法，包括以下步骤：

第一步：搭建检测装置，确保自准直仪10的平行光管物镜102与测角仪40的平行光管物镜102在一平面内；

第二步：将标准45度角棱镜块80放置在载物台405上，旋动三维自准直仪调整基座20的上下调节旋钮201、倾斜度调节按钮202以及左右调节按钮203，保证自准直仪10的平行光管物镜102对准标准度角棱镜块80直角边；

第三步：调整支架的两个支架404，使得测角仪平行光管物镜403对准标准45度角棱镜块80的斜角边；

第四步：打开测角仪40的测角仪照明光源401，眼睛通过测角仪平行光管目镜402观察，微调标准45度角棱镜块80位置和方向，确定测角仪40的十字分划板一1与十字分划板二2图像重合，误差不超过1’，并确保标准45度角棱镜块80位置固定不动；

第五步：打开自准直仪10的电源，旋动三维自准直仪调整基座20的上下调节旋钮201、倾斜度调节按钮202以及左右调节按钮203，调整自准直仪10的平行光管物镜102与标准45度角棱镜块80直角边在同一高度，并相互垂直，同时，眼睛通过自准直仪10的平行光管目镜101，确定自准直仪10发出的十字分划板三3图像通过标准45度角棱镜块80直角面反射回自准直仪10中，并与自准直仪10的十字分划板四4重合，误差不超过1’，确保自准直仪10和测角仪40位置不被移动，此时自准直仪10和测角仪40位置校正完毕；

第六步：去掉标准45度角棱镜块80，放上镜座50，旋转镜座50，通过测角仪40测量被测镜头60的棱镜，确定由被测镜头60的一个棱镜面返回的测角仪40刻度线与测角仪40刻度线0度位置重合；具体的，去掉标准45度角棱镜块80，放上镜座50，并确定玻璃平板底座501上的平行块一502、平行块二503之间的空间部位对准自准直仪10的平行光管物镜102，将被测镜头60放置在镜座50上，被测镜头60分光棱镜的一个面对准自准直仪10的平行光管物镜102，在被测镜头60上放置检测光源70，所述检测光源70包括光源701、毛玻璃702、十字分划板五703以及镜筒704，关闭自准直仪照明光源103，通过自准直仪10的平行光管目镜101，观察检测光源70十字分划板五703的竖线和水平线是否与自准直仪10十字分划板四4的竖线和水平线平行，若不平行，取下检测光源70，进行调整，继续重复以上检测步骤，直至平行为止；

第七步：通过自准直仪10目镜读数，由被测镜头60的另一个棱镜面反射回自准直仪10中的十字线像，其与自准直仪10的十字分划板二2水平方向的偏差值为被测镜头60两束分离光束的垂直夹角α1，垂直方向的偏差值为被测镜头60两束分离光束的水平夹角β1，眼睛通过自准直仪目镜读出α1和β1：具体操作为：将被测镜头60放置在镜座50上，镜头分光棱镜的一个面对准测角仪40的平行光管物镜102，眼睛通过测角仪40目镜观察，微调被测镜头60位置和方向，或者转动镜座50，确定眼睛通过测角仪平行光管目镜402观察到的测角仪40的十字分化板一1与十字分化板二2重合，误差不超过1’，并确保被测镜头60和镜座50位置固定不动，通过自准直仪10的目镜，观察检测光源70十字分化板五703的竖线和水平线与自准直仪10十字分化板二2的竖线和水平线距离α1和β1；

第八步：将被测镜头60和检测光源70一起转动180度，重复第六步和第七步的操作，测量出被测镜头60另外一个棱镜面的测量值，眼睛通过自准直仪目镜读出垂直夹角α2和水平夹角β2；

第九步：分别计算α=α1-α2，β=β1-β2，被测镜头60两束出射光的水平和垂直夹角分别为α，β，得出的α，β与标准误差值进行比较，确定检测镜头是否合格。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征及优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。

Claims (7)

1.一种光学镜头分光束平行度检测装置，其特征在于：该检测装置包括一台自准直仪、一台测角仪、平面检测平台、三维自准直仪调整基座以及镜座；

自准直仪，所述自准直仪通过连接臂水平固定在三维自准直仪调整基座上，所述三维自准直仪调整基座固定在平面检测平台上，所述三维自准直仪调整基座调整自准直仪上下左右方向；

测角仪，所述自准直仪正侧方的平面检测平台上设置载物台，所述载物台侧边设置可转动的支架，在所述支架顶部通过圆环手柄倾斜设置所述测角仪，测角仪在圆环手柄内可沿其光轴方向转动，或绕光轴移动，支架相对载物台可在任意方向上摆动；

镜座，包括玻璃平板底座、平行块一和平行块二，镜座可拆卸设置在测角仪的载物台上，用于放置被测镜头，镜座的上下两个平面平行度小于1’。

2.根据权利要求1所述的一种光学镜头分光束平行度检测装置，其特征在于：所述自准直仪包括平行光管目镜、平行光管物镜以及自准直仪照明光源。

3.根据权利要求1所述的一种光学镜头分光束平行度检测装置，其特征在于：所述测角仪包括测角仪平行光管目镜、测角仪平行光管物镜以及测角仪照明光源。

4.根据权利要求3所述的一种光学镜头分光束平行度检测装置，其特征在于：所述支架由两个相互铰接的支臂组成。

5.根据权利要求1所述的一种光学镜头分光束平行度检测装置，其特征在于：所述三维自准直仪调整基座通过螺钉固定在平面检测平台上，并在三维自准直仪调整基座上设置上下调节按钮、倾斜度调节按钮以及左右调节按钮。

6.如权利要求1所述的一种光学镜头分光束平行度检测装置的检测方法，其特征在于，包括以下步骤：

第一步：搭建检测装置，确保自准直仪的平行光管物镜与测角仪的平行光管物镜在一平面内；

第二步：将标准45度角棱镜块放置在载物台上，旋动三维自准直仪调整基座的上下调节旋钮、倾斜度调节按钮以及左右调节按钮，保证自准直仪的平行光管物镜对准标准度角棱镜块直角边；

第三步：调整支架的两个支臂，使得测角仪平行光管物镜对准标准45度角棱镜块的斜角边；

第四步：打开测角仪的测角仪照明光源，眼睛通过测角仪平行光管目镜观察，微调标准45度角棱镜块位置和方向，确定测角仪的十字分划板一与十字分划板二图像重合，误差不超过1’；

第五步：打开自准直仪的电源，旋动三维自准直仪调整基座的上下调节旋钮、倾斜度调节按钮以及左右调节按钮，调整自准直仪，确定自准直仪发出的十字分划板三图像通过标准45度角棱镜块直角面反射回自准直仪中，并与自准直仪的十字分划板四重合，此时自准直仪和测角仪位置校正完毕；

第六步：去掉标准45度角棱镜块，放上镜座，旋转镜座，通过测角仪测量被测镜头的棱镜，确定由被测镜头的一个棱镜面返回的测角仪刻度线与测角仪刻度线0度位置重合；

第七步：通过自准直仪目镜读数，由被测镜头的另一个棱镜面反射回自准直仪中的十字线像，其与自准直仪的十字分划板二水平方向的偏差值为被测镜头两束分离光束的垂直夹角α1，垂直方向的偏差值为被测镜头两束分离光束的水平夹角β1，眼睛通过自准直仪目镜读出α1和β1；

第八步：将被测镜头和检测光源一起转动180度，重复第六步和第七步的操作，测量出被测镜头另外一个棱镜面的测量值，眼睛通过自准直仪目镜读出垂直夹角α2和水平夹角β2；

第九步：分别计算α=α1-α2，β=β1-β2，被测镜头两束出射光的水平和垂直夹角分别为α，β。

7.根据权利要求6所述的一种光学镜头分光束平行度的检测检测方法，其特征在于：所述检测光源包括光源、毛玻璃、十字分划板五以及镜筒。