CN109000591A - 一种偏心差测量仪 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种偏心差测量仪，包括：光学照明模块、掩膜板、测量物镜模块、二级放大成像模块、探测器及转台，所述光学照明模块包括光源、第一反射镜及第二反射镜，所述测量物镜模块包括第三反射镜及第四反射镜，所述二级放大成像模块包括第五反射镜及第六反射镜，所述转台上放置被测物镜，上述偏心差测量仪，在测量时通过转动转台，由于被测物镜的被测面球心与转台的转轴不重合，被反射的反射图案将在探测器上作画圆运动，通过测量画圆的外径，便可得出被测物镜的偏心量，本发明提供的偏心差测量仪，充分利用了反射镜没有色差同时在全谱段都有较高反射率的特点，实现了从近紫外到长波红外的全谱段偏心测量。

Description

一种偏心差测量仪

技术领域

本发明涉及光学装调技术领域，尤其涉及一种偏心差测量仪。

背景技术

随着光电技术飞速发展，大量高端镜头出现在科研、生活等各个领域，如，手机镜头、内窥镜、高端显微物镜、监视镜、航天镜、热成像镜等。这些镜头工作波段覆盖了从近紫外到长波红外(300nm-12μm)。这些镜头的生产加工与光学装调密切相关。严格控制镜片的偏心成为光学镜头装调的关键。

镜片偏心差测量就是应用相关的测量方法对镜片的倾斜与径向偏移进行测量。镜片偏心测量为镜头的装配公差提供精准的评估数据，并指示光学装配改进的方向。最终使镜头装调达到设计公差要求，得到良好的光学性能。随着近代光学加工技术与测量技术的发展，紫外镜头以及红外镜头越来越普及，这就要求装配用的偏心测量技术也覆盖更宽的谱段。

目前生产偏心差测量仪器的公司主要有德国的Trioptics公司、美国的OAT公司。Trioptics公司的偏心差检测技术主要包括透射式和反射式准直成像偏心测量技术；OAT公司在反射式自准直测量模块的基础上引入顶点测量模式，提升了其在小口径、大曲率镜片方面的测量能力。但以上两家公司的测量系统都只能针对单一工作波长进行测量，不能满足全谱段检测。本发明采用全反射光学系统，没有色差，可满足全谱段检测。

发明内容

有鉴如此，有必要针对现有技术存在的缺陷，提供一种可满足全谱段检测的偏心差测量仪。

为实现上述目的，本发明采用下述技术方案：

一种偏心差测量仪，包括：光学照明模块、掩膜板、测量物镜模块、二级放大成像模块、探测器及转台，所述光学照明模块包括光源、第一反射镜及第二反射镜，所述测量物镜模块包括第三反射镜及第四反射镜，所述二级放大成像模块包括第五反射镜及第六反射镜，所述转台上放置被测物镜，其中：

所述光源出射的激光光束经所述第一反射镜准直后入射进入所述第二反射镜，并经所述第二反射镜聚焦后入射进入所述掩膜板，所述掩膜板产生的掩膜图案依次经所述第三反射镜及所述第四反射镜入射进入所述被测物镜的球心像面，再经所述被测物镜反射后通过所述第四反射镜及第三反射镜入射进入所述掩膜板的下表面，所述掩膜板对入射的掩膜图案进行反射形成反射图案，所述反射图案经所述第五反射镜及第六反射镜后成像于所述探测器上。

在一些较佳的实施例中，所述光源包括自由空间输出的激光、光纤输出的激光或者LD光源或者LED光源，工作光源覆盖305nm-12μm。。

在一些较佳的实施例中，所述掩膜板的底面镀有宽谱反射膜，工作波长覆盖305nm-12μm。

在一些较佳的实施例中，所述掩膜板相对光轴成22.5°放置。

在一些较佳的实施例中，所述掩膜图案为透光小孔或十字狭缝；所述小孔与十字狭缝的尺寸在5-30μm之间。

在一些较佳的实施例中，所述第一反射镜、第二反射镜、第三反射镜、第四反射镜、第五反射镜及第六反射镜的表面均镀有宽谱反射膜，所述宽谱反射膜的工作波长覆盖305nm-12μm。

在一些较佳的实施例中，所述第三反射镜及第四反射镜的反射镜焦距相同，焦距在100mm-1000mm之间。

在一些较佳的实施例中，所述第五反射镜及第六反射镜镜构成2～10倍放大系统。

在一些较佳的实施例中，所述探测器可切换，以满足从紫外到长波红外波长范围的反射图案探测。

在一些较佳的实施例中，所述转台可以转动，掩膜板图案经被测面反射后在探测器上共轭成像。当转动所述转台时，所述反射图案随所述转台在所述探测器上作画圆运动，所述被测物镜的偏心量可表示为：

其中D为所述反射图案随所述转台在所述探测器上作画圆运动的直径，β＝β₁β₂为光学系统放大率，β₁为被测物镜内球心像的放大率，β₂为二级放大成像模块。

本发明采用上述技术方案的优点是：

本发明提供的偏心差测量仪采用全反射式光学系统设计，没有色差，可满足全谱(305nm-12μm)测量。

本发明提供的偏心差测量仪，所述光源出射的激光光束经所述第一反射镜准直后入射进入所述第二反射镜，并经所述第二反射镜聚焦后入射进入所述掩膜板，所述掩膜板产生的掩膜图案依次经所述第三反射镜及所述第四反射镜入射进入所述被测物镜的球心像面，再经所述被测物镜反射后通过所述第四反射镜及第三反射镜入射进入所述掩膜板的下表面，所述掩膜板对入射的掩膜图案进行反射形成反射图案，所述反射图案经所述第五反射镜及第六反射镜后成像于所述探测器上，上述偏心差测量仪，在测量时通过转动转台，由于被测物镜的被测面球心与转台的转轴不重合，被反射的反射图案将在探测器上作画圆运动，通过测量画圆的外径，便可得出被测物镜的偏心量，本发明提供的偏心差测量仪，充分利用了反射镜在全谱段都有较高反射率的特点，实现了从近紫外到长波红外的全谱段偏心测量。

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它的附图。

图1为本发明实施例提供的偏心差测量仪的结构示意图。

图2为本发明实施例提供的自由空间激光器光学照明模块的结构示意图。

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它实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1及图2，为本发明实施例提供的偏心差测量仪10的结构示意图，包括：光学照明模块110、掩膜板120、测量物镜模块130、二级放大成像模块140、探测器150及转台160，所述转台160上放置被测物镜170。其中：

所述光纤光源光学照明模块110包括光源111、第一反射镜112及第二反射镜113。

所述自由激光光源光学照明模块1101，其结构与光纤光源照明模块110相似，只是所用光源1111为自由空间激光器。

在一些较佳的实施例中，所述光纤光源111和自由空间激光光源1111，工作波长覆盖从紫外到长波红外(305nm-12μm)。

可以理解，光学照明模块110由光源111(或1111)和两块离轴反射镜(112及113)组成的聚焦系统组成，光源采用光纤输出激光/LD/LED或激光器自由空间输出激光。

所述掩膜板120的底面镀有宽谱反射膜。所述掩膜板120相对光轴成22.5°放置。所述掩膜板120产生的掩膜图案为透光小孔或十字狭缝；所述小孔与十字狭缝的尺寸在5-30μm之间，从而减小反射时视场缺失的影响。

所述测量物镜模块130包括第三反射镜131及第四反射镜132。

在一些较佳的实施例中，所述第三反射镜131及第四反射镜132的反射镜焦距相同，焦距在100mm-300mm之间。

可以理解，由于测量物镜模块130由两块离轴反射镜(第三反射镜131及第四反射镜132)组成，且第三反射镜131及第四反射镜132的反射镜焦距相同(间距范围为100mm-1000mm)，从而能够将掩膜图案投射在被测物镜球心像面。

所述二级放大成像模块140包括第五反射镜141及第六反射镜142。

在一些较佳实施例中，二级放大成像模块140的第五反射镜141及第六反射镜142构成4倍放大系统，从而能够将反射像成像于探测器150。

在一些较佳的实施例中，所述第一反射镜112、第二反射镜113、第三反射镜131、第四反射镜132、第五反射镜141及第六反射镜142的表面均镀有宽谱反射膜，所述宽谱反射膜的工作波长覆盖305nm-12μm。

可以理解，本发明利用镀银反射镜具有极宽的反射光谱的特性，设计了全反射偏心测量系统，反射镜的工作谱段覆盖从350nm-12μm，通过配合不同的光源和探测器，可实现全谱段检测。

本发明实施例提供的偏心差测量仪10其工作方式如下：

所述光源111出射的激光光束经所述第一反射镜112准直后入射进入所述第二反射镜113，并经所述第二反射镜113聚焦后入射进入所述掩膜板120，所述掩膜板120产生的掩膜图案依次经所述第三反射镜131及所述第四反射132镜入射进入所述被测物镜170的球心像面，再经所述被测物镜170反射后通过所述第四反射镜132及第三反射镜131入射进入所述掩膜板120的下表面，所述掩膜板120对入射的掩膜图案进行反射形成反射图案，所述反射图案经所述第五反射镜141及第六反射镜142后成像于所述探测器160上。

可以理解，当转动所述转台160时，由于被测物镜170的被测面球心与转台160的转轴不重合，所述反射图案随所述转台160在所述探测器150上作画圆运动，所述被测物镜170的偏心量可表示为：

其中D为所述反射图案随所述转台在所述探测器上作画圆运动的直径，β＝β₁β₂为光学系统放大率，β₁为被测物镜内球心像的放大率，β₂为二级放大成像模块。

可以理解，在实际测量时，需根据被测物镜170的工作波段，选择与被测物镜170工作波长相近的光源111(或1111)以及探测器150。

在一些较佳的实施例中，所述探测器150可探测紫外到长波红外波长范围的反射图案。

本发明提供的偏心差测量仪，在测量时通过转动转台，由于被测物镜的被测面球心与转台的转轴不重合，被反射的反射图案将在探测器上作画圆运动，通过测量画圆的外径，便可得出被测物镜的偏心量，本发明提供的偏心差测量仪，充分利用了反射镜在全谱段都有较高反射率的特点，实现了从近紫外到长波红外的全谱段偏心测量。

当然本发明的偏心差测量仪还可具有多种变换及改型，并不局限于上述实施方式的具体结构。总之，本发明的保护范围应包括那些对于本领域普通技术人员来说显而易见的变换或替代以及改型。

Claims (10)

1.一种偏心差测量仪，其特征在于，包括：光学照明模块、掩膜板、测量物镜模块、二级放大成像模块、探测器及转台，所述光学照明模块包括光源、第一反射镜及第二反射镜，所述测量物镜模块包括第三反射镜及第四反射镜，所述二级放大成像模块包括第五反射镜及第六反射镜，所述转台上放置被测物镜，其中：

所述光源出射的激光光束经所述第一反射镜准直后入射进入所述第二反射镜，并经所述第二反射镜聚焦后入射进入所述掩膜板，所述掩膜板产生的掩膜图案依次经所述第三反射镜及所述第四反射镜入射进入所述被测物镜的球心像面，再经所述被测物镜反射后通过所述第四反射镜及第三反射镜入射进入所述掩膜板的下表面，所述掩膜板对入射的掩膜图案进行反射形成反射图案，所述反射图案经所述第五反射镜及第六反射镜后成像于所述探测器上。

2.如权利要求1所述的偏心差测量仪，其特征在于，所述光源可根据被测镜头工作波段进行切换，具体光源包括：紫外光源、可见光光源、近红外光源以及中、长波红外光源。工作光源覆盖305nm-12μm。

3.如权利要求1所述的偏心差测量仪，其特征在于，所述掩膜板的底面镀有宽谱反射膜，所述宽光谱反射膜的工作波长覆盖305nm-12μm。

4.如权利要求3所述的偏心差测量仪，其特征在于，所述掩膜板相对光轴成22.5°放置。

5.如权利要求4所述的偏心差测量仪，其特征在于，所述掩膜图案为透光小孔或十字狭缝；所述小孔与十字狭缝的尺寸在5-30μm之间。

6.如权利要求1所述的偏心差测量仪，其特征在于，光学系统为全反射系统，没有色差。所述第一反射镜、第二反射镜、第三反射镜、第四反射镜、第五反射镜及第六反射镜的表面均镀有宽光谱反射膜，所述宽光谱反射膜的工作波长覆盖305nm-12μm。

7.如权利要求1所述的偏心差测量仪，其特征在于，所述第三反射镜及第四反射镜的反射镜焦距相同，焦距在100mm-1000mm之间。

8.如权利要求1所述的偏心差测量仪，其特征在于，所述第五反射镜及第六反射镜构成2～10倍放大系统。

9.如权利要求1所述的偏心差测量仪，其特征在于，所述探测器可根据工作波段切换，具体涉及从紫外到长波红外不同工作波段的探测器。

10.如权利要求1所述的偏心差测量仪，其特征在于，掩膜板图案经被测面反射后在探测器上共轭成像，当转动所述转台时，所述反射图案随所述转台在所述探测器上作画圆运动，所述被测物镜的偏心量可表示为：

其中D为所述反射图案随所述转台在所述探测器上作画圆运动的直径，β＝β₁β₂为光学系统放大率，β₁为被测物镜内球心像的放大率，β₂为二级放大成像模块。