CN107014589A - 一种光学测量台架装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种光学测量台架装置，该台架结构从上至下包括均匀照明系统、平板支撑结构、下层支撑框架、位移台、可移动气浮基座。该台架装置解决了夏克‑哈特曼传感器、双光栅剪切干涉等检测系统的结构调整困难的问题，并且具有一定范围的调节行程，兼容不同焦距的透镜组。该台架装置中心留有较大的安装孔，通过转接法兰，兼容不同直径的镜头，且设计布局开放，便于拆卸及集成安装。

Description

一种光学测量台架装置

技术领域

本发明属于光学元件/系统性能参数的检测、光源性能参数的检测等技术领域，具体涉及用于透镜系统光学性能参数检测以及附带检测光源性能参数的检测，特别适用于透镜组性能参数检测。

背景技术

比较传统的光学测量方法是通过光学组件搭配机械结构，由测试人员目视观测得到结果，在数据的观测、数据分析和计算流程方面存在着较大的误差。由于近年来计算机技术的突飞猛进、以及CCD、CMOS等半导体光电转换传感器和图像采集器件的巨大进步。光学测量步入基于图像分析和图像处理的阶段。

目前通过图像采集、图像处理原理进行测量的商用光学参数测试仪器应用日益广泛，虽然精度高、功能全、但系统结构复杂、调节繁琐、产品体积大、价格昂贵。此类设备均为成套的专用设备，只能针对特定参数的光学元件/系统进行检测，兼容性差，不适合一些专用镜头的各种光学参数的检验。对于基于夏克-哈特曼传感器、双光栅剪切干涉的检测系统，要求标准波前发生器、待检透镜组、图像采集传感器必须严格满足光学共轭关系。而且不同的测量试验有时需要拆卸光学系统、更换光学部件和检测传感器，所以对于此类应用场合，商用测试设备并不适用。

发明内容

本发明的目的是通过以下技术方案实现的。

一种光学测量台架装置，其特征在于，该台架装置的结构从上至下包括：均匀照明系统、平板支撑结构、下层支撑框架、位移台、可移动气浮基座。

优选地，所述均匀照明系统包括光束变换元件，所述均匀照明系统通过光源传输模块支架与平板相连，用于提高光源光能分布的均匀性和光束的稳定性。

优选地，所述平板支撑结构包括透镜部件及多个位移传感器，所述平板支撑结构在X、Y、Z、θx、θy五个自由度上实现调节。

优选地，所述下层支撑框架包括基础框架，其底部具有四个高度水平位移调节块，所述四个高度水平位移调节块分别与最下层可移动气浮基座的螺栓相连接，所述下层支撑框架的中部具有四个加强筋块，其都与最下层可移动气浮基座相连接。

优选地，所述位移台在X、Y两自由度宏动、在X、Y、Z、θx、θy、θz六自由度微动，用于运载图像采集模块采集不同位置的成像，所述位移台直接安装于可移动气浮基座上。

优选地，所述可移动气浮基座用于承载整个检测系统，其包括基座，在基座之上具有四个气浮隔振器，在所述可移动气浮基座的底部具有四支万向轮。

本发明的装置设计布局开放，组件接口灵活，一定程度提升了组件的互换性，可兼容一定焦距范围内的透镜组检测，并可对装载后的透镜空间位置，进行X、Y、θx、θy、Z五个自由度的适应性调节，布置多种位置传感器，对其位置进行反馈校核。本发明的装置结构开放，灵活搭配，兼容性好，而且操作简洁，便于拆卸、安装、移动，解决了夏克-哈特曼传感器、双光栅剪切干涉等检测系统的结构调整困难的问题，适用于基于夏克-哈特曼传感器的检测系统、双光栅剪切干涉等检测系统，同时解决了更换不同焦距透镜组或图像采集传感器时，需要在硬件上变更机械结构的问题。

本发明具有一定范围的调节行程，可兼容一定焦距范围内的透镜组或图像采集传感器；在集成结构的中心留有足够大的透镜安装孔，更换不同直径的透镜时，仅需更换相应的转接环，无需做大的结构改变。另外，整个结构采用较为开放的设计布局，便于拆卸、搬运及集成安装。

附图说明

通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本发明的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：

附图1示出了根据本发明实施方式的测量台架装置总体结构图；

附图2示出了根据本发明实施方式的测量台架装置结构分解图；

附图3示出了根据本发明实施方式的测量台架装置的平板支撑结构俯视图；

附图4示出了根据本发明实施方式的测量台架装置的平板支撑结构仰视图；

附图5示出了根据本发明实施方式的测量台架装置的下层支撑框架结构图；

附图6示出了根据本发明实施方式的测量台架装置的可移动气浮基座结构图。

附图标记：

1均匀照明系统 2平板支撑结构 3下层支撑框架

4位移台 5可移动气浮基座

6第一调节柱 10第二调节柱 16第三调节柱 21第四调节柱

7平板 8掩膜支撑架 9透镜 11光源传输模块支架

12第一干涉仪支架 18第二干涉仪支架 19第三干涉仪支架

13第一干涉仪光源调节柱 14第二干涉仪光源调节柱

23第三干涉仪光源调节柱 15第一梁 20第二梁

17法兰环 22干涉仪光源支架 24Z向电容传感器支架

25第一Z向电容传感器 26第二Z向电容传感器 27第三Z向电容传感器

28第四干涉仪 38第五干涉仪 40第六干涉仪

29第一光路元件 30第二光路元件 39第三光路元件

31第一Y向电容传感器支架 33第二Y向电容传感器支架

32第一Y向电容传感器 34第二Y向电容传感器

35第一X向电容传感器 37第二X向电容传感器

36X向电容传感器支架 41干涉仪光路元件支架

42第一干涉仪光路元件 43第一干涉仪光路元件 44干涉仪光源

63第一加强筋块 45第二加强筋块 49第三加强筋块 52第四加强筋块

46第一高度水平位移调节块 48第二高度水平位移调节块

50第三高度水平位移调节块 51第四高度水平位移调节块

47基础框架 53第一气浮隔振器 56第二气浮隔振器

57第三气浮隔振器 61第四气浮隔振器

54第一万向轮 55第二万向轮 58第三万向轮 59第四万向轮

60基座

具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施方式。虽然附图中显示了本公开的示例性实施方式，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施方式所限制。相反，提供这些实施方式是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。

本发明提出一种光学测量台架装置，如图1所示，其示出了根据本发明实施方式的测量台架装置总体结构图。由图2的分解图可知，该台架结构从上至下共5个部分：最上层为均匀照明系统1，用于引入光源；第二层为平板支撑结构2，其上具有透镜部件及多个各类型的位移传感器，并可以在X、Y、Z、θx、θy五个自由度上实现调节；第三层为下层支撑框架3，其为上层平板支撑结构提供安装基础；第四层为位移台4，其带有X、Y两自由度宏动以及X、Y、Z、θx、θy、θz六自由度微动功能，用于运载图像采集模块采集不同位置的成像；最下层为可移动气浮基座5，其用于承载整个检测系统。下面对各层的功能结构进行具体说明，其中：

图2中的最上层为均匀照明系统1，该均匀照明系统1内封光束变换元件，用于引入光源，该均匀照明系统1通过光源传输模块支架11与平板7相连，用于提高光源光能分布的均匀性和光束的稳定性，供检测台架使用。

图3和图4分别示出了本发明的测量台架装置的第二层——平板支撑结构2的俯视图和仰视图，平板支撑结构2上具有透镜部件及多个各类型的位移传感器，该平板支撑结构2可以在X、Y、Z、θx、θy五个自由度上实现调节。该层的主要结构包括平板7和第一梁15、第二梁20。平板7中心开圆孔，经法兰环17安装透镜9，透镜9正上方为掩膜支撑架8，其上用于换装不同图形掩膜，掩膜支撑架8正下方为Z向电容传感器支架24，在Z向电容传感器支架24的圆周方向均匀地装有第一Z向电容传感器25、第二Z向电容传感器26、第三Z向电容传感器27。平板7下方挂有第一X向电容传感器35、第二X向电容传感器37，所述第一X向电容传感器35、第二X向电容传感器37通过X向电容传感器支架36与平板7相连，同样，第一Y向电容传感器32、第二Y向电容传感器34分别通过第一Y向电容传感器支架31、第二Y向电容传感器支架33与平板7相连。平板7下方挂有第一干涉仪28、第二干涉仪38、第三干涉仪40、以及相关第一光路元件29、第二光路元件30、第三光路元件39，其中，第一干涉仪28、第一光路元件29经由第一干涉仪支架12与平板7相连，第二干涉仪38、第二光路元件30经由第二干涉仪支架18与平板7相连，第三干涉仪40、第三光路元件39经由第三干涉仪支架19与平板7相连。优选地，第一干涉仪光路元件42、第二干涉仪光路元件43经由干涉仪光路元件支架41与干涉仪光源支架22相连，干涉仪光源44直接安装到干涉仪光源支架22，干涉仪光源支架22与平板7相连。第一干涉仪光源调节柱13、第二干涉仪光源调节柱14、第三干涉仪光源调节柱23用于调整干涉仪光源44的空间位置。整个平板支撑结构2通过第一调节柱6、第二调节柱10、第三调节柱16、第四调节柱21与下层支撑框架3相连。

图5示出了本发明的测量台架装置的第三层——下层支撑框架3的结构图。下层支撑框架3的主要部分是基础框架47，其底部装有四个高度水平位移调节块，分别是第一高度水平位移调节块46、第二高度水平位移调节块48、第三高度水平位移调节块50、第四高度水平位移调节块51，其分别与最下层可移动气浮基座的螺栓相连。下层支撑框架3的中部有第一加强筋块63、第二加强筋块45、第三加强筋块49、第四加强筋块52这四个加强筋块，其都与最下层可移动气浮基座5相连接。下层支撑框架3为上层平板支撑结构2提供安装基础。

第四层为位移台4，带有X、Y两自由度宏动以及X、Y、Z、θx、θy、θz六自由度微动功能，用于运载图像采集模块采集不同位置的成像。该位移台4具有运动集成部件，为检测台架提供图像采集模块的位置变换。位移台4直接安装于可移动气浮基座5上。

图6示出了本发明的测量台架装置的最下层——可移动气浮基座5，其主体是基座60，在基座60之上加装四个气浮隔振器——第一气浮隔振器53、第二气浮隔振器56、第三气浮隔振器57、第四气浮隔振器61，用于阻隔地面传来的扰动，另外在底部装有四支万向轮——第一万向轮54、第二万向轮55、第三万向轮58、第四万向轮59以方便搬运移动。该可移动气浮基座5用于承载整个检测系统，并通过气浮隔振器来减少环境带来的振动。

该光学测量台架装置具有一定范围的调节行程，兼容不同焦距的透镜组；在装置中心留有较大的安装孔，通过转接法兰，能够兼容不同直径的镜头，且设计布局开放，便于拆卸及集成安装。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (6)

1.一种光学测量台架装置，其特征在于，该台架装置的结构从上至下包括：均匀照明系统、平板支撑结构、下层支撑框架、位移台、可移动气浮基座。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述均匀照明系统包括光束变换元件，所述均匀照明系统通过光源传输模块支架与平板相连，用于提高光源光能分布的均匀性和光束的稳定性。

3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述平板支撑结构包括透镜部件及多个位移传感器，所述平板支撑结构在X、Y、Z、θx、θy五个自由度上实现调节。

4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述下层支撑框架包括基础框架，其底部具有四个高度水平位移调节块，所述四个高度水平位移调节块分别与最下层可移动气浮基座的螺栓相连接，所述下层支撑框架的中部具有四个加强筋块，其都与最下层可移动气浮基座相连接。

5.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述位移台在X、Y两自由度宏动、在X、Y、Z、θx、θy、θz六自由度微动，用于运载图像采集模块采集不同位置的成像，所述位移台直接安装于可移动气浮基座上。

6.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述可移动气浮基座用于承载整个检测系统，其包括基座，在基座之上具有四个气浮隔振器，在所述可移动气浮基座的底部具有四支万向轮。