CN106052590A - 一种镜片面形检测方法和装置 - Google Patents

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    • G01B11/24—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring contours or curvatures

Abstract

本申请公开了一种镜片面形检测方法和装置，该方法包括：获取被测镜片的尺寸参数、材质、使用波长和通光直径；根据所述被测镜片的尺寸参数、材质、使用波长和通光直径对被测镜片进行光线追踪，计算得到平行光线从被测镜片的正面射入、反面射出后形成的第一聚焦光斑，以及平行光线从被测镜片的反面射入、正面射出后形成的第二聚焦光斑；判断所述第一聚焦光斑是否比所述第二聚焦光斑的尺寸大；若是，得到被测镜片的正面为平面、反面为凸面的面形检测结果；若否，得到被测镜片的正面为凸面、反面为平面的面形检测结果，从而实现了自动分辨镜片的面形。

Description

一种镜片面形检测方法和装置
技术领域
本发明涉及光学冷加工技术领域，更具体地说，涉及一种镜片面形检测方法和装置。
背景技术
在镜片冷加工工艺中，经常会使用到刀口仪来探测镜片正面的面形误差，其探测原理如图1所示：从刀口仪发光点发出的球面光波经准直镜形成平面光波后，再经被测镜片透射汇聚后，于刀口处形成反映镜片正面(被测镜片在光路中的摆放方式为镜片正面朝向刀口仪发光点摆放)的面形误差的阴影图并全部汇聚到人眼，方便工作人员边观看阴影图边标记被测镜片正面的不良位置。
由于传统的镜片都是按照“正面为凸面、反面为平面”使用，所以刀口仪在使用时默认被测镜片在光路中的摆放方式为凸面朝向刀口仪发光点摆放。但随着镜片光学设计的发展，镜片有时也按照“正面为平面、反面为凸面”使用，即这种镜片在光路中的摆放方式与传统镜片相反，如图2所示，但由于刀口仪并不能分辨被测镜片的面形，因此其仍是按照默认的被测镜片摆放方式来进行探测的，从而导致刀口处的成像变大而不能全部汇聚到人眼内，这种观察区域不全的现象致使无法满足探测要求。
发明内容
有鉴于此，本发明提供一种镜片面形检测方法和装置，以实现自动分辨镜片的面形。
一种镜片面形检测方法，包括：
获取被测镜片的尺寸参数、材质、使用波长和通光直径；
根据所述被测镜片的尺寸参数、材质、使用波长和通光直径对被测镜片进行光线追踪，计算得到平行光线从被测镜片的正面射入、反面射出后形成的第一聚焦光斑，以及平行光线从被测镜片的反面射入、正面射出后形成的第二聚焦光斑；
判断所述第一聚焦光斑是否比所述第二聚焦光斑的尺寸大；
若是，得到被测镜片的正面为平面、反面为凸面的面形检测结果；若否，得到被测镜片的正面为凸面、反面为平面的面形检测结果。
其中，所述尺寸参数包括：镜片半径、镜片厚度和镜片非球面系数。
其中，所述判断所述第一聚焦光斑是否比所述第二聚焦光斑的尺寸大，包括：判断所述第一聚焦光斑是否比所述第二聚焦光斑的直径大。
一种镜片面形检测装置，包括：
获取单元，用于获取被测镜片的尺寸参数、材质、使用波长和通光直径；
计算单元，用于根据所述被测镜片的尺寸参数、材质、使用波长和通光直径对被测镜片进行光线追踪，计算得到平行光线从被测镜片的正面射入、反面射出后形成的第一聚焦光斑，以及平行光线从被测镜片的反面射入、正面射出后形成的第二聚焦光斑；
判断单元，用于判断所述第一聚焦光斑是否比所述第二聚焦光斑的尺寸大；
输出单元，用于在所述判断单元判断得到所述第一聚焦光斑比所述第二聚焦光斑的尺寸大时，得到被测镜片的正面为平面、反面为凸面的面形检测结果；反之，得到被测镜片的正面为凸面、反面为平面的面形检测结果。
其中，所述尺寸参数包括：镜片半径、镜片厚度和镜片非球面系数。
其中，所述判断单元具体为：判断所述第一聚焦光斑是否比所述第二聚焦光斑的直径大。
从上述的技术方案可以看出，本发明利用光线追踪算法得到平行光线从被测镜片的正面射入、反面射出后形成的第一聚焦光斑，以及平行光线从被测镜片的反面射入、正面射出后形成的第二聚焦光斑，通过比较两聚焦光斑的尺寸大小确定被测镜片的面形。那么在使用刀口仪来探测按照“正面为凸面、反面为平面”使用的镜片的正面的面形误差时，就需要适当延长镜片与刀口之间的距离，从而使刀口处的成像可以全部汇聚到人眼内，满足探测要求。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为现有技术公开的一种刀口仪对传统镜片的探测原理示意图；
图2为现有技术公开的一种刀口仪对新型镜片的探测原理示意图；
图3为本发明实施例公开的一种镜片面形检测方法流程图；
图4为第一聚焦光斑的显示图像；
图5为第二聚焦光斑的显示图像；
图6为本发明实施例公开的一种镜片面形检测装置结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
参见图3，本发明实施例公开了一种镜片面形检测方法，以实现自动分辨镜片的面形，包括：
步骤S01：获取被测镜片的尺寸参数、材质、使用波长和通光直径；
步骤S02：根据所述被测镜片的尺寸参数、材质、使用波长和通光直径对被测镜片进行光线追踪，计算得到平行光线从被测镜片的正面射入、反面射出后形成的第一聚焦光斑，以及平行光线从被测镜片的反面射入、正面射出后形成的第二聚焦光斑；
其中，光线追踪算法是一种来自几何光学的通用技术，它通过追踪与光学表面发生交互作用的光线，得到光线经过路径的模型。在利用光学设计软件对镜片进行光线追踪时，镜片的尺寸参数、材质、使用波长和通光直径是光学设计软件所必需的输入数据，所述尺寸参数包括镜片半径、镜片厚度、镜片材料和镜片非球面系数等。所述光学设计软件可采用ZEMAX，但并不局限。
举例说明，某被测镜片的镜片半径为40.713毫米、镜片厚度为10.000毫米、镜片材料为BK7、镜片非球面系数为-0.569，将这些尺寸参数输入光学设计软件ZEMAX中，然后设置好使用波长和通光直径，则可利用ZEMAX计算得到平行光线从被测镜片的正面射入、反面射出后形成的第一聚焦光斑(如图4所示)以及平行光线从被测镜片的反面射入、正面射出后形成的第二聚焦光斑(如图5所示)。
步骤S03：判断所述第一聚焦光斑是否比所述第二聚焦光斑的尺寸大；若所述第一聚焦光斑比所述第二聚焦光斑的尺寸大，进入步骤S04；反之，进入步骤S05；
步骤S04：得到被测镜片的正面为平面、反面为凸面的面形检测结果；
步骤S05：得到被测镜片的正面为凸面、反面为平面的面形检测结果。
已知对于一面为凸面、另一面为平面的透镜来说，在该透镜与屏间的距离保持不变的前提下，平行光线从该透镜的平面射入、凸面射出后在屏上聚焦得到的光斑，必定比平行光线从该透镜的凸面射入、平面射出后在屏上聚焦得到的光斑的尺寸要大。基于该原理，可知在步骤S03得到的判断结果中，哪个聚焦光斑的尺寸更大，其对应的平行光线射入面就为平面、平行光线射出面就为凸面，从而可以确定出被测镜片的面形。
仍沿用前述示例进行说明，经测量可知，如图4所示的第一聚焦光斑直径为141.627微米，如图5所示的第二聚焦光斑直径为1432.04微米，由于如图5所示的第一聚焦光斑直径明显大于如图4所示的第二聚焦光斑直径，可知该镜片的面形为正面为凸面、反面为平面。
由上可知，本实施例利用光线追踪算法得到平行光线从被测镜片的正面射入、反面射出后形成的第一聚焦光斑，以及平行光线从被测镜片的反面射入、正面射出后形成的第二聚焦光斑，通过比较两聚焦光斑的尺寸大小确定被测镜片的面形。那么在使用刀口仪来探测按照“正面为凸面、反面为平面”使用的镜片的正面的面形误差时，就需要适当延长镜片与刀口之间的距离，从而使刀口处的成像可以全部汇聚到人眼内，满足探测要求。
参见图6，本发明实施例还公开了一种镜片面形检测装置，以实现自动分辨镜片的面形，包括：
获取单元100，用于获取被测镜片的尺寸参数、材质、使用波长和通光直径；
计算单元200，用于根据所述被测镜片的尺寸参数、材质、使用波长和通光直径对被测镜片进行光线追踪，计算得到平行光线从被测镜片的正面射入、反面射出后形成的第一聚焦光斑，以及平行光线从被测镜片的反面射入、正面射出后形成的第二聚焦光斑；
判断单元300，用于判断所述第一聚焦光斑是否比所述第二聚焦光斑的尺寸大；
输出单元400，用于在判断单元300判断得到所述第一聚焦光斑比所述第二聚焦光斑的尺寸大时，得到被测镜片的正面为平面、反面为凸面的面形检测结果；反之，得到被测镜片的正面为凸面、反面为平面的面形检测结果。
其中，所述尺寸参数包括：镜片半径、镜片厚度、镜片材料和镜片非球面系数。
其中，判断单元300，具体为：判断所述第一聚焦光斑是否比所述第二聚焦光斑的直径大。
综上所述，本发明利用光线追踪算法得到平行光线从被测镜片的正面射入、反面射出后形成的第一聚焦光斑，以及平行光线从被测镜片的反面射入、正面射出后形成的第二聚焦光斑，通过比较两聚焦光斑的尺寸大小确定被测镜片的面形。那么在使用刀口仪来探测按照“正面为凸面、反面为平面”使用的镜片的正面的面形误差时，就需要适当延长镜片与刀口之间的距离，从而使刀口处的成像可以全部汇聚到人眼内，满足探测要求。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (6)

1.一种镜片面形检测方法，其特征在于，包括：
获取被测镜片的尺寸参数、材质、使用波长和通光直径；
根据所述被测镜片的尺寸参数、材质、使用波长和通光直径对被测镜片进行光线追踪，计算得到平行光线从被测镜片的正面射入、反面射出后形成的第一聚焦光斑，以及平行光线从被测镜片的反面射入、正面射出后形成的第二聚焦光斑；
判断所述第一聚焦光斑是否比所述第二聚焦光斑的尺寸大；
若是，得到被测镜片的正面为平面、反面为凸面的面形检测结果；若否，得到被测镜片的正面为凸面、反面为平面的面形检测结果。
2.根据权利要求1所述的镜片面形检测方法，其特征在于，所述尺寸参数包括：镜片半径、镜片厚度和镜片非球面系数。
3.根据权利要求1或2所述的镜片面形检测方法，其特征在于，所述判断所述第一聚焦光斑是否比所述第二聚焦光斑的尺寸大，包括：
判断所述第一聚焦光斑是否比所述第二聚焦光斑的直径大。
4.一种镜片面形检测装置，其特征在于，包括：
获取单元，用于获取被测镜片的尺寸参数、材质、使用波长和通光直径；
计算单元，用于根据所述被测镜片的尺寸参数、材质、使用波长和通光直径对被测镜片进行光线追踪，计算得到平行光线从被测镜片的正面射入、反面射出后形成的第一聚焦光斑，以及平行光线从被测镜片的反面射入、正面射出后形成的第二聚焦光斑；
判断单元，用于判断所述第一聚焦光斑是否比所述第二聚焦光斑的尺寸大；
输出单元，用于在所述判断单元判断得到所述第一聚焦光斑比所述第二聚焦光斑的尺寸大时，得到被测镜片的正面为平面、反面为凸面的面形检测结果；反之，得到被测镜片的正面为凸面、反面为平面的面形检测结果。
5.根据权利要求4所述的镜片面形检测装置，其特征在于，所述尺寸参数包括：镜片半径、镜片厚度和镜片非球面系数。
6.根据权利要求4或5所述的镜片面形检测装置，其特征在于，所述判断单元具体为：判断所述第一聚焦光斑是否比所述第二聚焦光斑的直径大。
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