CN111197967A - 一种基于液体透镜的中心偏差测量装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于液体透镜的中心偏差测量装置，包括机械调整模块、与机械调整模块结合安装的光学测量模块以及主控计算机，主控计算机与机械调整模块及光学测量模块电连接，待测光学镜头放置在机械调整模块上，光学测量模块包括两个液体透镜，通过改变液体透镜的形状改变焦距，并配合机械调整模块在竖直方向上的移动，使得待测光学镜头在“共焦模式”下的测量范围不受限制，提高测量精度。本发明还公开了一种基于液体透镜的中心偏差测量方法，通过改变液体透镜的焦距，配合机械调整模块调整，并通过主控计算机计算中心偏差，操作简便，测量结果精准。

Description

一种基于液体透镜的中心偏差测量装置及方法

技术领域

本发明涉及光学测量相关技术领域，更准确的说涉及一种基于液体透镜的中心偏差测量装置及方法。

背景技术

随着科技的发展，各领域对光学系统的精度要求也越来越严格，例如对分辨率、视场、孔径等技术指标的要求等。相应的，光学镜头的结构也越来越复杂，光学镜头中透镜数量也越来越多，且公差要求也越来越严格。透镜作为光学系统中最基本的光学元件，其定心装调精度直接决定了光学镜头的成像质量，因此，在透镜的装调环节中，必须严格控制光学镜头的中心偏差。

现有技术中，用于光学镜头中心偏差测量的装置有两种可选方案。第一种方案是采用反射式自准直法，光路部分采用调焦法和切换镜头法相结合的方案：调焦法是沿光轴方向上下移动光学测量模块内的准直镜头组，来实现靶标聚焦点在较远的范围内连续调节；切换镜头法是将调焦镜头组位于产生平行光的位置，通过切换不同焦距的镜头，并配合竖直导轨的移动来实现靶标聚焦点在较近的范围内连续调节；调焦法和切换镜头法相配合，能将靶标聚焦在-∞～+∞的范围内，并连续调节，从而可以实现球面半径R的测量范围为-∞～+∞。但是该方案有如下缺点：(1)在调焦法中，由于是机械调焦，存在移动的组件，调焦会引起机械振动，从而影响测量精度；(2)根据待测镜F数所需切换的镜头数量较多，操作复杂，测量效率低，设备成本较高。第二种方案是激光反射式测量法，采用反射式焦点成像和反射式顶点成像两种工作方式，并采用离焦测量方法进行测量。对单个待测面，激光焦点聚焦到待测面曲率中心之后会在曲率中心之前成像，或者激光焦点聚焦到待测面顶点之后会在顶点之前成像，激光焦平面和经待测面成像之后的像平面之间的距离记为ΔT。反射式焦点离焦成像称为“共焦模式”，反射式顶点离焦成像称为“常规模式”。“常规模式”的测量范围不受限制，但是“共焦模式”在后工焦距以及调焦行程一定的情况下测量范围有限，并且除了凸面R<ΔT外，“共焦模式”的测量分辨率高于“常规模式”。但是该方案采用的是固定焦距的镜头，因此限制了“共焦模式”的测量范围，无法获得更高的测量精度。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种基于液体透镜的中心偏差测量装置，包括机械调整模块、与机械调整模块结合安装的光学测量模块以及主控计算机，主控计算机与机械调整模块及光学测量模块电连接，待测光学镜头放置在机械调整模块上，光学测量模块包括两个液体透镜，通过改变液体透镜的形状改变焦距，并配合机械调整模块在竖直方向上的移动，使得待测光学镜头在“共焦模式”下的测量范围不受限制，提高测量精度。

本发明的另一个目的在于提供一种基于液体透镜的中心偏差测量方法，通过改变液体透镜的焦距，配合机械调整模块调整，并通过主控计算机计算中心偏差，操作简便，测量结果精准。

为了达到上述目的，本发明提供一种基于液体透镜的中心偏差测量装置，用于测量光学镜头的中心偏差，包括光学测量模块、机械调整模块、主控计算机以及光学平台，所述机械调整模块安装在所述光学平台上，所述光学测量模块与所述机械调整模块结合安装，所述机械调整模块上放置待测光学镜头，所述主控计算机与所述光学测量模块及所述机械调整模块电连接，所述光学测量模块包括两个液体透镜，通过改变所述液体透镜的形状改变焦距，通过机械调整模块调节光学测量模块在竖直方向上的位置。

优选地，所述光学测量模块包括光源模块、准直镜、分光棱镜、第一液体透镜、第二液体透镜、显微物镜以及光电探测器；所述准直镜与所述光源模块出射光共光轴的相邻设置，所述准直镜将所述光源模块出射的光束转换为平行光；所述分光棱镜与所述准直镜相邻设置，所述分光棱镜将所述准直镜出射的平行光部分反射、部分透射；所述分光棱镜出射反射光的一面设置和反射光共光轴的所述第一液体透镜，所述分光棱镜出射透射光的一面设置和透射光共光轴的所述第二液体透镜，即所述第一液体透镜和所述第二液体透镜共光轴；所述显微物镜设置在所述第二液体透镜远离所述分光棱镜的一端，且所述显微物镜与所述第二液体透镜共光轴；所述光电探测器与所述主控计算机电连接，所述光电探测器将其接收到的光信号转换为电信号，形成光斑图像，并将光斑图像传递至所述主控计算机。

优选地，所述机械调整模块包括一维移动结构、精密转台以及四维调整平台，所述一维移动结构一端与所述光学平台连接，另一端与所述光学测量模块连接，且所述一维移动结构垂直于所述光学平台平面，所述四维调整平台设置于所述精密转台的顶面，待测量的光学镜头放置在所述四维调整平台顶部的中心位置，所述一维移动结构与所述主控计算机电连接，所述主控计算机控制所述一维移动结构的工作状态，所述一维移动结构带动所述光学测量模块沿所述一维移动结构的轴向移动，且所述一维移动结构测量所述光学测量模块的位置信息，并将该位置信息以电信号的形式传递至所述主控计算机。

优选地，所述第一液体透镜和所述第二液体透镜配合使用，所述第一液体透镜通过变焦改变后焦距，所述第二液体透镜通过变焦使光斑聚焦到探测器的靶面上。

优选地，所述主控计算机具有图像采集模块，通过所述图像采集模块接机所述光电探测器传递的光斑图像信息，所述主控计算机运行中心偏差测量软件，计算光学镜头的中心偏差。

优选地，所述光源模块包括一光源和一光纤，所述光纤与所述光源的出光处连接。

优选地，所述分光棱镜由两个直角棱镜斜面胶合组成，且两个直角棱镜的胶合面镀有分光膜。

优选地，所述光源为半导体激光器。

本发明还提供一种基于液体透镜的中心偏差测量装置，包括步骤：

(A)基于液体透镜的中心偏差测量装置上电；

(B)调整所述光源的光轴与所述精密转台的旋转轴精确对准；

(C)将被测光学镜头放置在所述四维调整平台的中间，调节所述第一液体透镜的焦距、所述第二液体透镜的焦距以及调节所述一维移动机构的位置，得到清晰的光斑图像，观察所述主控计算机屏幕上的光斑图像的亮度，调节所述光电探测器的增益或曝光时间，使光斑图像的亮度处于能清晰可见的范围；

(D)启动所述精密转台，光斑图像的质心做圆周运动，调节所述四维调整平台使光斑图像做圆周运动的质心位于所述光电探测器成像区的中心区域；

(E)停止精密转台，将光学镜头中的各个面的曲率半径R、镜面间隔、镜片折射率以及ΔT输入主控计算机的中心偏差测量软件，计算出各个面的焦点像位置以及以被测面成像之后得到的像点相对于其上所有面成像的垂轴放大率β₂；

(F)根据第五步计算的被测面的焦点像的位置，调节第一液体透镜的焦距值、第二液体透镜的焦距值以及调节一维移动机构的位置，直到光斑图像清晰成像为止，使靶标聚焦到第五步计算的被测面的焦点像的位置，将第一液体透镜的焦距值和第二液体透镜的焦距值输入主控计算机的中心偏差测量软件，主控计算机根据输入的第一液体透镜的焦距值和第二液体透镜的焦距值计算光学测量模块的垂轴放大率β₁；

(G)启动所述精密转台，所述精密转台带动被测光学镜头做圆周运动，由所述光电探测器得到光斑质心的划圆轨迹，通过所述主控计算机计算划圆直径D，用式(1)或式(2)计算该面的中心偏差值：

式中β＝β1β2β3，β3是显微物镜的放大率，R是被测面的曲率半径，ΔT是光学测量模块成像聚焦点和被测面成像聚焦点之间的轴向距离；

式(1)适用于“共焦模式”下凸面的中心偏差计算；式(2)适用于“共焦模式”下凹面的中心偏差计算；

或通过式(3)或式(4)计算被测面的球心差η_d：

式(3)适用于“共焦模式”下凸面的中心偏差计算；式(4)适用于“共焦模式”下凹面的中心偏差计算。

与现有技术相比，本发明公开的一种基于液体透镜的中心偏差测量装置及方法的优点在于：所述基于液体透镜的中心偏差测量装置采用液体透镜，避免了透镜调焦引起的机械振动，能够有效提高测量精度；光学测量模块内的光学镜组不存在移动的部件，保证了测量精度；通过改变液体透镜的焦距值，并配合机械调整模块在竖直方向上的移动，即可使得被测镜头在“共焦模式”下的测量范围不受限制，不但可以获得更高的测量精度，而且节约了成本，同时还提高了测量操作的工作效率。

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所示为本发明一种基于液体透镜的中心偏差测量装置的结构示意图。

图2所示为本发明一种基于液体透镜的中心偏差测量装置的光学测量模块1的结构示意图。

具体实施方式

如图1所示，本发明一种基于液体透镜的中心偏差测量装置包括光学测量模块1、机械调整模块2、主控计算机3以及光学平台5。所述机械调整模块2安装在所述光学平台5上；所述光学测量模块1与所述机械调整模块2结合安装，所述机械调整模块2驱动所述光学测量模块1沿垂直于水平面的方向移动；所述机械调整模块2上放置待测光学镜头4，且所述光学镜头4经所述机械调整模块2调整方位，与所述光学测量模块1在垂直于水平面方向对齐；所述主控计算机3与所述光学测量模块1及所述机械调整模块2电连接，所述主控计算机3监测并控制所述光学测量模块1及所述机械调整模块2的工作状态，并计算中心偏差值。

所述机械调整模块2包括一维移动结构21、精密转台22以及四维调整平台23，所述一维移动结构21一端与所述光学平台5连接，另一端与所述光学测量模块1连接，且所述一维移动结构21垂直于所述光学平台5平面，所述四维调整平台23设置于所述精密转台22的顶面，待测量的光学镜头4放置在所述四维调整平台23顶部的中心位置，通过所述四维调整平台23可以调整光学镜头4的轴线与所述精密转台22的转轴同轴。所述一维移动结构21与所述主控计算机3电连接，所述主控计算机3控制所述一维移动结构21的工作状态，所述一维移动结构21带动所述光学测量模块1沿所述一维移动结构21的轴向移动，改变所述光学测量模块1与光学镜头4之间的距离，同时所述一维移动结构21测量所述光学测量模块1的位置信息，并将该位置信息以电信号的形式传递至所述主控计算机3。

如图2所示，所述光学测量模块1包括光源模块11、准直镜12、分光棱镜13、第一液体透镜14、第二液体透镜15、显微物镜16以及光电探测器17。

其中，所述光源模块11包括光源111和光纤112，所述光纤112与所述光源111的出光处连接。所述光源111采用半导体激光器。

所述准直镜12与所述光源模块11邻近设置，所述准直镜12与所述光源模块11的出射光共光轴，所述准直镜12将所述光源模块11通过所述光纤112出射的光束转换为平行光。

所述分光棱镜13与所述准直镜12邻近设置，所述分光棱镜13将所述准直镜12出射的平行光部分反射、部分透射，所述分光棱镜13由两个直角棱镜斜面胶合组成，且两个直角棱镜的胶合面镀有分光膜。

所述分光棱镜13相对的两面分别出射共光轴的反射光和透射光，所述分光棱镜13出射反射光的一面设置和反射光共光轴的所述第一液体透镜14，所述分光棱镜13出射透射光的一面设置和透射光共光轴的所述第二液体透镜15，即所述第一液体透镜14和所述第二液体透镜15共光轴。

所述显微物镜16设置在所述第二液体透镜15远离所述分光棱镜13的一端，且所述显微物镜16与所述第二液体透镜15共光轴，所述显微物镜16起到对光路二次放大的作用。

所述光电探测器17与所述显微物镜16共光轴的相邻设置，所述显微物镜16的出射光入射所述光电探测器17，且所述光电探测器17与所述主控计算机3电连接，所述光电探测器17将其接收到的光信号转换为电信号，形成光斑图像，并将光斑图像传递至所述主控计算机3。

值得注意的是，通过改变所述第一液体透镜14和所述第二液体透镜15的焦距值，并配合一维移动机构21的轴向移动，即可使得被测镜头在“共焦模式”下的测量范围不受限制，方便的实现了中心偏差的测量。

具体的，所述光源模块11产生的靶标光束依次经过所述准直镜12、所述分光棱镜13和所述第一液体透镜14聚焦到待测面的焦点像的位置，靶标光束经过待测面反射后再反向经过所述第一液体透镜14、所述分光棱镜13、所述第二液体透镜15、所述显微物镜16聚焦到所述光电探测器17的靶面上，所述光电探测器17将光斑的光信号转换为电信号传输至所述主控计算机3。

所述主控计算机3具有图像采集模块，通过所述图像采集模块接收所述光电探测器17传递的光斑图像信息，所述主控计算机3运行中心偏差测量软件，计算光学镜头4的中心偏差。

所述主控计算机3的中心偏差测量软件根据使用者输入的所述光学镜头4中的各个面的曲率半径R、镜面间隔、镜片折射率以及ΔT计算出各个面的焦点像的位置以及以被测面成像之后得到的像点相对于其上所有面成像的垂轴放大率β₂；

所述主控计算机3根据中心偏差测量软件计算的被测面的焦点像的位置，给出第一液体透镜14的焦距信息、第二液体透镜15的焦距信息以及调节一维移动机构21的位置信息；

中心偏差测量软件根据具体选用的所述第一液体透镜14的焦距信息以及第二液体透镜15的焦距信息计算光学测量模块1的垂轴放大率β₁；

中心偏差测量软件对得到的光斑图像信息进行处理，计算光斑质心划圆直径D；

再通过以下式(1)或式(2)计算被测面的中心偏差：

式中β＝β1β2β3，β3是显微物镜的放大率，R是被测面的曲率半径，ΔT是光学测量模块成像聚焦点和被测面成像聚焦点之间的轴向距离；

式(1)适用于“共焦模式”下凸面的中心偏差计算；式(2)适用于“共焦模式”下凹面的中心偏差计算；

或通过式(3)或式(4)计算被测面的球心差η_d：

式(3)适用于“共焦模式”下凸面的中心偏差计算；式(4)适用于“共焦模式”下凹面的中心偏差计算；

采用所述基于液体透镜的中心偏差测量装置进行测量的步骤如下：

第一步，基于液体透镜的中心偏差测量装置上电。

第二步，调整所述光源111的光轴与所述精密转台22的旋转轴精确对准。

第三步，将被测光学镜头4放置在所述四维调整平台23的中间，调节所述第一液体透镜14的焦距、所述第二液体透镜15的焦距以及调节所述一维移动机构21的位置，得到清晰的光斑图像，观察所述主控计算机3屏幕上的光斑图像的亮度，调节所述光电探测器17的增益或曝光时间，使光斑图像的亮度处于能清晰可见的范围。

第四步，启动所述精密转台22，光斑图像的质心做圆周运动，调节所述四维调整平台23使光斑图像做圆周运动的质心位于所述光电探测器17成像区的中心区域。

第五步，停止精密转台22，将光学镜头4中的各个面的曲率半径R、镜面间隔、镜片折射率以及ΔT输入主控计算机3的中心偏差测量软件，计算出各个面的焦点像位置以及以被测面成像之后得到的像点相对于其上所有面成像的垂轴放大率β₂。

第六步，根据第五步计算的被测面的焦点像的位置，调节第一液体透镜14的焦距值、第二液体透镜15的焦距值以及调节一维移动机构21的位置，直到光斑图像清晰成像为止，使靶标聚焦到第五步计算的被测面的焦点像的位置，将第一液体透镜14的焦距值和第二液体透镜15的焦距值输入主控计算机3的中心偏差测量软件，主控计算机3根据输入的第一液体透镜14的焦距值和第二液体透镜15的焦距值计算光学测量模块1的垂轴放大率β₁；

第七步，启动所述精密转台22，所述精密转台22带动被测光学镜头4做圆周运动，由所述光电探测器17可以得到光斑质心的划圆轨迹，通过所述主控计算机3计算划圆直径D，用式(1)或式(2)计算该面的中心偏差值：

式中β＝β1β2β3，β3是显微物镜的放大率，R是被测面的曲率半径，ΔT是光学测量模块成像聚焦点和被测面成像聚焦点之间的轴向距离；

式(1)适用于“共焦模式”下凸面的中心偏差计算；式(2)适用于“共焦模式”下凹面的中心偏差计算；

或通过式(3)或式(4)计算被测面的球心差η_d：

式(3)适用于“共焦模式”下凸面的中心偏差计算；式(4)适用于“共焦模式”下凹面的中心偏差计算；

当被测光学镜头4包含多个镜片时，重复第六步和第七步，从上至下依次测量各个面的中心偏差，装调人员根据测量得到的中心偏差测量值，调整各个镜片的位置，直到镜面中心偏差满足公差要求为止。

以下为本发明实施例的工作过程：被测镜片上下表面的曲率半径分别为230mm和-150mm,镜片厚度是4mm，材料为H-K9L，测量步骤如下：

第一步，基于液体透镜的中心偏差测量装置上电。

第二步，调整所述光源111的光轴与所述精密转台22的旋转轴精确对准。

第三步，将被测光学镜头4放置在所述四维调整平台23的中间，调节所述第一液体透镜14的焦距、所述第二液体透镜15的焦距以及调节所述一维移动机构21的位置，得到清晰的光斑图像，观察所述主控计算机3屏幕上的光斑图像的亮度，调节所述光电探测器17的增益或曝光时间，使图像中光斑聚焦点的灰度值在150～220之间。

第四步，启动所述精密转台22，光斑图像的质心做圆周运动，调节所述四维调整平台23使光斑图像做圆周运动的质心位于所述光电探测器17成像区的中心区域。

第五步，停止精密转台22，将被测光学镜头4的各个面的曲率半径R、镜面间隔和镜片折射率以及ΔT输入到主控计算机3的中心偏差测量软件，计算各面的焦点像的位置以及以被测面成像之后得到的像点相对于其上所有面成像的垂轴放大率β₂；本例中，对于被测镜片上表面，根据镜片的参数以及ΔT＝34mm计算出上表面的焦点像位于上表面顶点下方248.25mm处，垂轴放大率的绝对值是0.297；对于被测镜片下表面，根据镜片的参数以及ΔT＝42mm计算出下表面的焦点像位于上表面顶点上方63.085mm处，垂轴放大率的绝对值是0.228；

第六步，先测量曲率半径为230mm的面，调节第一液体透镜14的焦距为348.25mm,调节第二液体透镜15的焦距为87.574mm,调节一维移动机构21的高度直到光斑聚焦点清晰成像为止，靶标聚焦点聚焦在该面顶点下方248.249mm处，将第一液体透镜14和第二液体透镜15的焦距值输入主控计算机3的中心偏差测量软件，计算光学测量模块1的垂轴放大率β₂。

第七步，启动精密转台22带动被测光学镜头4做圆周运动，由光电探测器17可以得到光斑质心的划圆轨迹，主控计算机3中的中心偏差测量软件通过图像分析可得光斑质心的划圆直径D，利用式(1)可以计算该面的中心偏差，利用式(3)可以计算该面的球心差。

第八步，测量曲率半径为-150mm的面，调节第一液体透镜14的焦距为350mm,调节第二液体透镜15的焦距为86.985mm，调节一维移动机构21的高度直到光斑聚焦点清晰成像为止，靶标聚焦点聚焦在上表面顶点上方63.085mm处，将第一液体透镜14和第二液体透镜15的焦距值输入主控计算机3的中心偏差测量软件，计算光学测量模块1的垂轴放大率β₂。

第九步，启动精密转台22带动被测光学镜头4做圆周运动，由光电探测器17可以得到光斑质心的划圆轨迹，主控计算机3中的中心偏差测量软件通过图像分析可得光斑质心的划圆直径D，利用式(2)可以计算该面的中心偏差，利用式(4)可以计算该面的球心差。

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 (9)

1.一种基于液体透镜的中心偏差测量装置，用于测量光学镜头的中心偏差，其特征在于，所述基于液体透镜的中心偏差测量装置包括光学测量模块、机械调整模块、主控计算机以及光学平台，所述机械调整模块安装在所述光学平台上，所述光学测量模块与所述机械调整模块结合安装，所述机械调整模块上放置待测光学镜头，所述主控计算机与所述光学测量模块及所述机械调整模块电连接，所述光学测量模块包括两个液体透镜，通过改变所述液体透镜的形状改变焦距，通过所述机械调整模块调节所述光学测量模块的位置。

2.如权利要求1所述的基于液体透镜的中心偏差测量装置，其特征在于，所述光学测量模块包括光源模块、准直镜、分光棱镜、第一液体透镜、第二液体透镜、显微物镜以及光电探测器；所述准直镜与所述光源模块出射光共光轴的相邻设置，所述准直镜将所述光源模块出射的光束转换为平行光；所述分光棱镜与所述准直镜相邻设置，所述分光棱镜将所述准直镜出射的平行光部分反射、部分透射；所述分光棱镜出射反射光的一面设置和反射光共光轴的所述第一液体透镜，所述分光棱镜出射透射光的一面设置和透射光共光轴的所述第二液体透镜，即所述第一液体透镜和所述第二液体透镜共光轴；所述显微物镜设置在所述第二液体透镜远离所述分光棱镜的一端，且所述显微物镜与所述第二液体透镜共光轴；所述光电探测器与所述主控计算机电连接，所述光电探测器将其接收到的光信号转换为电信号，形成光斑图像，并将光斑图像传递至所述主控计算机。

3.如权利要求1所述的基于液体透镜的中心偏差测量装置，其特征在于，所述机械调整模块包括一维移动结构、精密转台以及四维调整平台，所述一维移动结构一端与所述光学平台连接，另一端与所述光学测量模块连接，且所述一维移动结构垂直于所述光学平台平面，所述四维调整平台设置于所述精密转台的顶面，待测量的光学镜头放置在所述四维调整平台顶部的中心位置，所述一维移动结构与所述主控计算机电连接，所述主控计算机控制所述一维移动结构的工作状态，所述一维移动结构带动所述光学测量模块沿所述一维移动结构的轴向移动，且所述一维移动结构测量所述光学测量模块的位置信息，并将该位置信息以电信号的形式传递至所述主控计算机。

4.如权利要求2所述的基于液体透镜的中心偏差测量装置，其特征在于，所述第一液体透镜和所述第二液体透镜配合使用，所述第一液体透镜通过变焦改变后焦距，所述第二液体透镜通过变焦使光斑聚焦到探测器的靶面上。

5.如权利要求2所述的基于液体透镜的中心偏差测量装置，其特征在于，所述主控计算机具有图像采集模块，通过所述图像采集模块接收所述光电探测器传递的光斑图像信息，所述主控计算机运行中心偏差测量软件，计算光学镜头的中心偏差。

6.如权利要求2所述的基于液体透镜的中心偏差测量装置，其特征在于，所述光源模块包括一光源和一光纤，所述光纤与所述光源的出光处连接。

7.如权利要求2所述的基于液体透镜的中心偏差测量装置，其特征在于，所述分光棱镜由两个直角棱镜斜面胶合组成，且两个直角棱镜的胶合面镀有分光膜。

8.如权利要求2所述的基于液体透镜的中心偏差测量装置，其特征在于，所述光源为半导体激光器。

9.一种基于液体透镜的中心偏差测量装置，其特征在于，包括步骤：

(A)基于液体透镜的中心偏差测量装置上电；

(B)调整所述光源的光轴与所述精密转台的旋转轴精确对准；

(C)将被测光学镜头放置在所述四维调整平台的中间，调节所述第一液体透镜的焦距、所述第二液体透镜的焦距以及调节所述一维移动机构的位置，得到清晰的光斑图像，观察所述主控计算机屏幕上的光斑图像的亮度，调节所述光电探测器的增益或曝光时间，使光斑图像的亮度处于能清晰可见的范围；

(D)启动所述精密转台，光斑图像的质心做圆周运动，调节所述四维调整平台使光斑图像做圆周运动的质心位于所述光电探测器成像区的中心区域；

(E)停止精密转台，将光学镜头中的各个面的曲率半径R、镜面间隔、镜片折射率以及ΔT输入主控计算机的中心偏差测量软件，计算出各个面的焦点像位置以及以被测面成像之后得到的像点相对于其上所有面成像的垂轴放大率β₂；

(F)根据第五步计算的被测面的焦点像的位置，调节第一液体透镜的焦距值、第二液体透镜的焦距值以及调节一维移动机构的位置，直到光斑图像清晰成像为止，使靶标聚焦到第五步计算的被测面的焦点像的位置，将第一液体透镜的焦距值和第二液体透镜的焦距值输入主控计算机的中心偏差测量软件，主控计算机根据输入的第一液体透镜的焦距值和第二液体透镜的焦距值计算光学测量模块的垂轴放大率β₁；

(G)启动所述精密转台，所述精密转台带动被测光学镜头做圆周运动，由所述光电探测器得到光斑质心的划圆轨迹，通过所述主控计算机计算划圆直径D，用式(1)或式(2)计算该面的中心偏差值：

式中β＝β1β2β3，β3是显微物镜的放大率，R是被测面的曲率半径，ΔT是光学测量模块成像聚焦点和被测面成像聚焦点之间的轴向距离；

式(1)适用于“共焦模式”下凸面的中心偏差计算；式(2)适用于“共焦模式”下凹面的中心偏差计算；

或通过式(3)或式(4)计算被测面的球心差η_d：

式(3)适用于“共焦模式”下凸面的中心偏差计算；式(4)适用于“共焦模式”下凹面的中心偏差计算。

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