CN113804410B - 椭球面光轴检测方法及椭球面光轴检测装置 - Google Patents

椭球面光轴检测方法及椭球面光轴检测装置 Download PDF

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    • G02B7/182—Mountings, adjusting means, or light-tight connections, for optical elements for prisms; for mirrors for mirrors

Abstract

本发明提供了一种椭球面光轴检测方法及椭球面光轴检测装置，椭球面光轴检测方法包括：将一变焦探测单元、一反射球单元和一待测椭球面安装到一光路中的相应位置上，所述变焦探测单元提供探测光并依据所述探测光产生一探测标记，所述反射球单元和所述待测椭球面相配合对所述探测标记所对应的光进行反射，以形成一与所述探测标记相对应的反射标记；以及，调整所述变焦探测单元的焦距、所述反射球单元的垂轴位置以及所述待测椭球面的位置和倾斜度，以使得所述变焦探测单元探测的所述反射标记最清晰。本发明的技术方案能够提高检测精度，实现闭环定量调整，进而使得调试效率得到提高。

Description

椭球面光轴检测方法及椭球面光轴检测装置
技术领域
本发明涉及光学系统性能检测领域，特别涉及一种椭球面光轴检测方法及椭球面光轴检测装置。
背景技术
椭球反射镜广泛应用于照明领域，为了实现较高的照度和照明均匀性，对椭球反射镜具有较高的设计和装调精度要求。
其中，在对椭球反射镜装调的过程中，为了保证椭球反射镜的反射面精度，需要对椭球反射镜的反射面光轴进行高精度的检测。但是，由于椭球反射镜的特殊曲面性质，对椭球反射镜的反射面光轴的检测比较困难。在现有的对椭球反射镜的反射面光轴进行检测的方法中，需要先对检测装置中的复杂的机械部件进行安装调试，之后再对椭球反射镜的反射面光轴进行检测，进而调试椭球反射镜的位置，过程繁琐复杂，无法进行闭环定量调整，导致调试效率差；并且，检测结果受到各个机械部件的调试误差和光学检测误差的共同影响，导致检测精度低，进一步降低了调试效率。
因此，需要设计一种新的椭球面光轴检测方法及椭球面光轴检测装置，以解决上述问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种椭球面光轴检测方法及椭球面光轴检测装置，能够提高检测精度，实现闭环定量调整，进而使得调试效率得到提高。
为实现上述目的，本发明提供了一种椭球面光轴检测方法，包括：
步骤S1，将一变焦探测单元、一反射球单元和一待测椭球面安装到一光路中的相应位置上，所述变焦探测单元提供探测光并依据所述探测光产生一探测标记，所述反射球单元和所述待测椭球面相配合对所述探测标记所对应的光进行反射，以形成一与所述探测标记相对应的反射标记；
步骤S2，调整所述变焦探测单元的焦距、所述反射球单元的垂轴位置以及所述待测椭球面的位置和倾斜度，以使得所述变焦探测单元探测的所述反射标记最清晰。
可选的，调整所述变焦探测单元的焦距、所述反射球单元的垂轴位置以及所述待测椭球面的位置和倾斜度的步骤包括：
步骤S21，调整所述变焦探测单元的焦距，以使得所述探测标记处于所述待测椭球面的第一焦点所处的理论平面；
步骤S22，调整所述变焦探测单元的焦距并调整所述反射球单元的垂轴位置，并根据所述变焦探测单元探测到的所述反射标记的离轴量和清晰度，来判断所述探测标记是否位于所述反射球单元的球心上；
可选的，调整所述变焦探测单元的焦距、所述反射球单元的垂轴位置以及所述待测椭球面的位置和倾斜度的步骤还包括：
步骤S23，调整所述变焦探测单元的焦距，以使得所述探测标记处于所述待测椭球面的第二焦点所处的理论平面上；
步骤S24，调整所述待测椭球面的位置，并根据所述变焦探测单元探测到的所述反射标记的离轴量和清晰度，来判断所述待测椭球面的第一焦点是否位于所述反射球单元的球心上；
可选的，调整所述变焦探测单元的焦距、所述反射球单元的垂轴位置以及所述待测椭球面的位置和倾斜度的步骤还包括：
步骤S25，调整所述变焦探测单元的焦距，并根据所述变焦探测单元探测到的所述反射标记的清晰度，来判断所述探测标记是否处于所述待测椭球面的第二焦点所处的平面上；
步骤S26，围绕所述待测椭球面的第一焦点调整所述待测椭球面的倾斜度，并根据所述变焦探测单元探测到的所述反射标记的离轴量和清晰度，来判断所述待测椭球面的第二焦点是否位于所述反射标记处。
可选的，调整所述变焦探测单元的焦距、所述反射球单元的垂轴位置以及所述待测椭球面的位置和倾斜度的步骤还包括重复所述步骤S24～S26，直至所述变焦探测单元探测的所述反射标记最清晰。
可选的，所述椭球面光轴检测方法还包括步骤S3，在所述变焦探测单元探测所述反射标记时，使得所述反射球单元和所述待测椭球面一同旋转且旋转一周，并通过所述反射球单元和所述待测椭球面旋转所对应的旋转半径和初始方向角获得所述反射标记的离轴量。
可选的，当所述探测标记位于所述待测椭球面的第一焦点处，且所述反射球单元的球心位于所述待测椭球面的第一焦点处时，所述探测光直接垂直入射到所述反射球单元的球面上，并经所述反射球单元的反射后原路返回，并在所述变焦探测单元的焦面上形成所述反射标记。
可选的，当所述探测标记位于所述待测椭球面的第二焦点处，且所述反射球单元的球心位于所述待测椭球面的第一焦点处时，所述探测光经过所述待测椭球面的反射后垂直入射到所述反射球单元的球面上，并经所述反射球单元的反射后原路返回，并在所述变焦探测单元的焦面上形成所述反射标记。
可选的，当所述反射球单元的球心与所述待测椭球面的第一焦点存在位置偏差或者所述探测标记与所述待测椭球面的第一焦点或第二焦点存在位置偏差时，所述探测光经过所述待测椭球面的反射后非垂直入射到所述反射球单元的球面上，使得经所述反射球单元的反射后非原路返回。
本发明还提供了一种椭球面光轴检测装置，包括：
变焦探测单元，用于提供探测光并依据所述探测光产生一探测标记，且能通过焦距的调节来改变所述探测标记的位置；
反射球单元，用于和一待测椭球面相配合对所述探测标记所对应的光进行反射，以形成一与所述探测标记相对应的反射标记，所述反射标记能被所述变焦探测单元所探测；
支撑单元，用于安装所述反射球单元和所述待测椭球面，以及，调整所述反射球单元的垂轴位置和所述待测椭球面的位置。
可选的，所述支撑单元具有一旋转台，用于安装所述反射球单元和所述待测椭球面，并使得所述反射球单元和所述待测椭球面一同旋转。
可选的，所述变焦探测单元包括照明光源、标记板、分光镜、扩束镜组、变焦镜组、会聚镜组和图像探测器，所述照明光源用于提供探测光，所述探测光穿过所述标记板上的标记孔，并经过所述分光镜反射后依次经过所述扩束镜组、变焦镜组和会聚镜组后形成为所述探测标记；所述变焦镜组用于沿着系统光轴调整所述变焦探测单元的焦距，以调整所述探测标记的位置；所述图像探测器用于探测所述反射标记。
与现有技术相比，本发明的技术方案具有以下有益效果：
1、本发明的椭球面光轴检测方法，通过调整变焦探测单元的焦距、反射球单元的垂轴位置以及待测椭球面的位置和倾斜度，使得所述变焦探测单元探测的反射标记最清晰，且在对反射球单元和待测椭球面的位置进行安装调试的同时，就对椭球面光轴进行检测，实现了闭环定量调整，使得调试效率得到提高；并且，所述椭球面光轴的检测结果没有受到复杂的机械结构的调试误差的影响，仅受到检测过程中的光学系统的影响，使得检测精度得到提高，从而进一步提高了调试效率。
2、本发明的椭球面光轴检测装置，在对反射球单元和待测椭球面的位置进行安装调试的同时，就对椭球面光轴进行检测，实现了闭环定量调整，使得调试效率得到提高；并且，所述椭球面光轴的检测结果没有受到复杂的机械结构的调试误差的影响，仅受到检测过程中的光学系统的影响，使得检测精度得到提高，从而进一步提高了调试效率。
附图说明
图1是本发明一实施例的椭球面光轴检测方法的流程图；
图2是本发明一实施例的椭球面光轴检测装置的结构示意图；
图3是图2所示的椭球面光轴检测装置中的变焦探测单元的结构示意图；
图4是本发明另一实施例的椭球面光轴检测装置的结构示意图；
图5是本发明一实施例的无对准偏差时的理想成像示意图；
图6a～图6c是本发明一实施例的反射球单元的球心与待测椭球面的第一焦点存在对准偏差(Dy、+Dz、-Dz)时的成像示意图；
图7a～图7c是本发明一实施例的探测标记与待测椭球面的第二焦点存在对准偏差(Dy、+Dz、-Dz)时的成像示意图；
图8是本发明一实施例的反射球单元的球心、探测标记与待测椭球面的对应焦点存在对准偏差(Dy)且互补时的成像示意图。
其中，图1～图8的附图标记说明如下：
1-变焦探测单元；11-照明光源；12-标记板；13-分光镜；14-扩束镜组；15-变焦镜组；16-会聚镜组；17-图像探测器；2-反射球单元；3-待测椭球面；4-支撑单元；41-旋转台；5-系统光轴；F1-第一焦点；F2-第二焦点；L1、L2-探测光。
具体实施方式
为使本发明的目的、优点和特征更加清楚，以下结合附图1～图8对本发明提出的椭球面光轴检测方法及椭球面光轴检测装置作进一步详细说明。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。
本发明一实施例提供一种椭球面光轴检测方法，参阅图1，图1是本发明一实施例的椭球面光轴检测方法的流程图，所述椭球面光轴检测方法包括：
步骤S1，将一变焦探测单元、一反射球单元和一待测椭球面安装到一光路中的相应位置上，所述变焦探测单元提供探测光并依据所述探测光产生一探测标记，所述反射球单元和所述待测椭球面相配合对所述探测标记所对应的光进行反射，以形成一与所述探测标记相对应的反射标记；
步骤S2，调整所述变焦探测单元的焦距、所述反射球单元的垂轴位置以及所述待测椭球面的位置和倾斜度，以使得所述变焦探测单元探测的所述反射标记最清晰。
下面参阅图2更为详细的介绍本实施例提供的椭球面光轴检测方法，图2是本发明一实施例的椭球面光轴检测装置的结构示意图，用于实现图1所示的椭球面光轴检测方法。
步骤S1，将一变焦探测单元1、一反射球单元2和一待测椭球面3安装到一光路中的相应位置上，所述变焦探测单元1提供探测光并依据所述探测光产生一探测标记，所述反射球单元2和所述待测椭球面3相配合对所述探测标记所对应的光进行反射，以形成一与所述探测标记相对应的反射标记，所述反射标记被所述变焦探测单元1所探测。所述变焦探测单元1、所述反射球单元2和所述待测椭球面3处于各自的理论位置处。
所述探测标记可以为十字或米字等。所述变焦探测单元1的焦距可沿系统光轴5进行调整。所述变焦探测单元1优选为全自动内调焦望远镜或定心仪，其结构紧凑，检测精度高，使得所述变焦探测单元1的检测误差得到降低，提高所述待测椭球面3的调试效率。
所述反射球单元2的球心理论上处于所述待测椭球面3的第一焦点F1上；其中，所述待测椭球面3的第一焦点F1为近焦点，所述待测椭球面3的第二焦点F2为远焦点。
所述反射球单元2和所述待测椭球面3相配合对所述探测标记所对应的光进行反射的情况如下：
当所述探测标记位于所述待测椭球面3的第一焦点F1处，且所述反射球单元2的球心位于所述待测椭球面3的第一焦点F1处时，所述探测光L1(图2中示意出两条相对于系统光轴5对称的探测光L1)直接垂直入射到所述反射球单元2的球面上，并经所述反射球单元2的反射后原路返回，并在所述变焦探测单元1的焦面上形成所述反射标记，所述反射标记最终被所述变焦探测单元1所探测。
当所述探测标记位于所述待测椭球面3的第二焦点F2处，且所述反射球单元2的球心位于所述待测椭球面3的第一焦点F1处时，所述探测光L2(图2中示意出四条经过第二焦点F2的探测光L2)经过所述待测椭球面3的反射后垂直入射到所述反射球单元2的球面上，并经所述反射球单元2的反射后原路返回，并在所述变焦探测单元1的焦面上形成所述反射标记，所述反射标记最终被所述变焦探测单元1所探测。
上述的两种情况无对准偏差，所述反射标记不会出现垂轴(即垂直于系统光轴5)位置偏差和虚化的现象，参阅图5，图5是本发明一实施例的无对准偏差时的理想成像示意图，从图5中可看出，所述反射标记的成像清晰且无离轴现象。
当所述反射球单元2的球心与所述待测椭球面3的第一焦点F1存在位置偏差时，所述探测光经过所述待测椭球面3的反射后非垂直入射到所述反射球单元2的球面上，使得经所述反射球单元2的反射后非原路返回，进而使得所述变焦探测单元1的焦面上形成的所述反射标记会出现垂轴位置偏差和虚化的现象，最终被所述变焦探测单元1所探测。参阅图6a～图6c，图6a～图6c是本发明一实施例的反射球单元的球心与待测椭球面的第一焦点存在对准偏差(Dy、+Dz、-Dz)时的成像示意图，与图5相比，图6a中明显出现离轴对准偏差d导致的所述反射标记的离轴的现象，即所述反射标记在Y轴方向上出现位置偏差，同时也导致了所述反射标记的虚化现象；图6b和图6c显示在Z轴(即系统光轴5)方向上出现虚化现象，即轴向正偏离和负偏离导致的所述反射标记的中间或者边缘出现虚化的现象。其中，离轴量为M*d(M为放大倍率，与所述反射球单元2的半径、所述待测椭球面3的焦距等具体结构的参数相关)。
当所述探测标记与所述待测椭球面3的第二焦点F2存在位置偏差时，所述探测光经过所述待测椭球面3的反射后非垂直入射到所述反射球单元2的球面上，使得经所述反射球单元2的反射后非原路返回，进而使得所述变焦探测单元1的焦面上形成的所述反射标记会出现垂轴位置偏差和虚化的现象，最终被所述变焦探测单元1所探测。参阅图7a～图7c，图7a～图7c是本发明一实施例的探测标记与待测椭球面的第二焦点存在对准偏差(Dy、+Dz、-Dz)时的成像示意图，与图5相比，图7a中显示离轴对准偏差导致的所述反射标记的离轴现象，即所述反射标记在Y轴方向上出现位置偏差，所述反射标记的离轴量为所述探测标记与所述待测椭球面3的第二焦点F2的对准偏差的2倍；图7b和图7c显示在Z轴方向上出现虚化现象，即轴向正偏离和负偏离导致所述反射标记的中间或者边缘出现虚化现象，只是在一定范围内不是很明显。
当所述探测标记与所述待测椭球面3的第一焦点F1存在位置偏差时，所述探测光经过所述待测椭球面3的反射后非垂直入射到所述反射球单元2的球面上，使得经所述反射球单元2的反射后非原路返回，进而使得所述变焦探测单元1的焦面上形成的所述反射标记会出现垂轴位置偏差和虚化的现象，最终被所述变焦探测单元1所探测。离轴对准偏差导致所述反射标记出现离轴现象，所述反射标记的离轴量为所述探测标记与所述待测椭球面3的第一焦点F1的对准偏差的2倍。
另外，当所述反射球单元2的球心与所述待测椭球面3的第一焦点F1且所述探测标记与所述待测椭球面3的第二焦点F2存在位置偏差时，可能出现离轴对准偏差互补的情况，参阅图8，图8是本发明一实施例的反射球单元的球心、探测标记与待测椭球面的对应焦点存在对准偏差(Dy)且互补时的成像示意图，从图8中可看出，所述反射标记未出现离轴现象。
根据上述的所述反射球单元2和所述待测椭球面3相配合对所述探测标记所对应的光进行反射的不同情况，可以采用如下的步骤S2对所述待测椭球面3的光轴进行调整检测。
步骤S2，调整所述变焦探测单元1的焦距、所述反射球单元2的垂轴位置以及所述待测椭球面3的位置和倾斜度，以使得所述变焦探测单元1探测的所述反射标记最清晰。
调整所述变焦探测单元1的焦距、所述反射球单元2的垂轴位置以及所述待测椭球面3的位置和倾斜度的步骤包括：
步骤S21，调整所述变焦探测单元1的焦距，以使得所述探测标记处于所述待测椭球面3的第一焦点F1所处的理论平面，即所述探测标记处于所述待测椭球面3的第一焦点F1的垂直于系统光轴5所在的平面。
步骤S22，调整所述变焦探测单元1的焦距并调整所述反射球单元2的垂轴位置，并根据所述变焦探测单元1探测到的所述反射标记的离轴量和清晰度，来判断所述探测标记是否位于所述反射球单元2的球心上。调整后，所述探测标记位于所述反射球单元2的球心上时，所述变焦探测单元1探测到的所述反射标记最清晰。并且，所述变焦探测单元1探测到所述反射标记相对于所述探测标记的偏差量为d1时，所述反射球单元2的球心相对于所述系统光轴5的离轴量为0.5*d1。
步骤S23，调整所述变焦探测单元1的焦距，以使得所述探测标记处于所述待测椭球面3的第二焦点F2所处的理论平面上，即所述探测标记处于所述待测椭球面3的第二焦点F2的垂直于系统光轴5所在的平面。
步骤S24，调整所述待测椭球面3的位置，并根据所述变焦探测单元1探测到的所述反射标记的离轴量和清晰度，来判断所述待测椭球面3的第一焦点F1是否位于所述反射球单元2的球心上。调整后，所述待测椭球面3的第一焦点F1位于所述反射球单元2的球心上时，所述变焦探测单元1探测到的所述反射标记最清晰。
步骤S25，调整所述变焦探测单元1的焦距，并根据所述变焦探测单元1探测到的所述反射标记的清晰度，来判断所述探测标记是否处于所述待测椭球面3的第二焦点F2所处的平面上。调整后，所述探测标记处于所述待测椭球面3的第二焦点F2所处的平面上时，所述变焦探测单元1探测到的所述反射标记更清晰。
步骤S26，围绕所述待测椭球面3的第一焦点F1调整所述待测椭球面3的倾斜度，并根据所述变焦探测单元1探测到的所述反射标记的离轴量和清晰度，来判断所述待测椭球面3的第二焦点F2是否位于所述探测标记处。调整后，所述待测椭球面3的第二焦点F2位于所述探测标记处，说明所述反射球单元2和所述待测椭球面3相配合对所述探测标记所对应的光进行反射之后能够原路返回，且所述变焦探测单元1探测到的所述反射标记最清晰。并且，所述变焦探测单元1探测到所述反射标记相对于所述探测标记的偏差量为d2时，所述待测椭球面3的第二焦点F2相对于所述系统光轴5的离轴量为0.5*d2。
另外，调整所述变焦探测单元1的焦距、所述反射球单元2的垂轴位置以及所述待测椭球面3的位置和倾斜度的步骤还包括重复所述步骤S24～S26，以进一步优化所述反射标记的清晰度的现象，直至所述变焦探测单元1探测的所述反射标记最清晰。
从上述步骤S21至步骤S26可知，需要通过一系列的调整使得所述变焦探测单元1探测的所述反射标记最清晰，而所述反射标记的离轴情况只需采用所述变焦探测单元1探测到所述反射标记的离轴量即可，可以根据具体的集成或使用情况选择所述反射标记离轴或无离轴。
另外，所述椭球面光轴检测方法还包括步骤S3，在所述变焦探测单元1探测所述反射标记时，使得所述反射球单元2和所述待测椭球面3一同旋转且旋转一周，并通过所述反射球单元2和所述待测椭球面3旋转所对应的旋转半径r和初始方向角α获得所述反射标记的离轴量，可减小所述变焦探测单元1在变焦过程中的所述探测标记的离轴影响，且测量结果表征所述待测椭球面3的第一焦点F1和第二焦点F2相对于旋转轴的离轴量。其中，所述反射标记的起始位置与旋转中心相连为一连线，所述初始方向角α可以为所述连线与X轴正向的夹角或者为所述连线与Y轴正向的夹角，X轴和Y轴是位于垂直于所述系统光轴5的面上的轴，且X轴与Y轴垂直；当所述初始方向角α为所述连线与X轴正向的夹角时，所述反射标记的离轴量为[r*cos(α),r*sin(α)]；当所述初始方向角α为所述连线与Y轴正向的夹角时，所述反射标记的离轴量为[-r*sin(α),r*cos(α)]。
通过上述步骤S1至步骤S3可知，在对所述椭球面光轴进行检测的过程中，没有涉及复杂的机械部件的安装，所述变焦探测单元采用的是现有的技术成熟的检测结构，检测精度高；且在对所述反射球单元和所述待测椭球面的位置进行安装调试的同时，就对所述椭球面光轴进行检测，相当于两个过程同时进行，实现了闭环定量调整，使得调试效率得到提高；并且，所述椭球面光轴的检测结果没有受到复杂的机械结构的调试误差的影响，仅受到检测过程中的光学系统的影响，使得检测精度得到提高，从而进一步提高了调试效率。
综上所述，本发明提供的椭球面光轴检测方法，包括：步骤S1，将一变焦探测单元、一反射球单元和一待测椭球面安装到一光路中的相应位置上，所述变焦探测单元提供探测光并依据所述探测光产生一探测标记，所述反射球单元和所述待测椭球面相配合对所述探测标记所对应的光进行反射，以形成一与所述探测标记相对应的反射标记；步骤S2，调整所述变焦探测单元的焦距、所述反射球单元的垂轴位置以及所述待测椭球面的位置和倾斜度，以使得所述变焦探测单元探测的所述反射标记最清晰。本发明的椭球面光轴检测方法能够提高检测精度，实现闭环定量调整，进而使得调试效率得到提高。
本发明一实施例提供一种椭球面光轴检测装置，用于实现本发明提供的所述椭球面光轴检测方法，参阅图2，图2是本发明一实施例的椭球面光轴检测装置的结构示意图，从图2中可看出，所述椭球面光轴检测装置包括变焦探测单元1和反射球单元2，所述变焦探测单元1用于提供探测光并依据所述探测光产生一探测标记，且能通过焦距的调节来改变所述探测标记的位置；所述反射球单元2用于和一待测椭球面3相配合对所述探测标记所对应的光进行反射，以形成一与所述探测标记相对应的反射标记，所述反射标记能被所述变焦探测单元1所探测。
下面参阅图2～图3更为详细的介绍本实施例提供的椭球面光轴检测装置，图3是图2所示的椭球面光轴检测装置中的变焦探测单元的结构示意图。
所述变焦探测单元1用于提供探测光并依据所述探测光产生一探测标记，且能通过焦距的调节来改变所述探测标记的位置。所述探测标记可以为十字或米字等形状。所述变焦探测单元1的焦距可沿系统光轴5进行调整。所述变焦探测单元1优选为全自动内调焦望远镜或定心仪，其结构紧凑，检测精度高，使得所述变焦探测单元1的检测误差得到降低，提高所述待测椭球面3的调试效率。
从图3中可看出，所述变焦探测单元1包括照明光源11、标记板12、分光镜13、扩束镜组14、变焦镜组15、会聚镜组16和图像探测器17，所述照明光源11用于提供探测光，所述探测光穿过所述标记板12上的标记孔，并经过所述分光镜13反射后依次经过所述扩束镜组14、变焦镜组15和会聚镜组16后形成为所述探测标记，所述探测标记位于所述变焦探测单元1的焦面上。其中，所述扩束镜组14用于对所述探测光进行扩束；所述变焦镜组15用于沿着系统光轴5调整所述变焦探测单元1的焦距，以调整所述探测标记的位置；所述会聚镜组16用于会聚所述探测光于所述变焦探测单元1的焦面上；所述图像探测器17用于探测所述反射标记。
所述反射球单元2用于和一待测椭球面3相配合对所述探测标记所对应的光进行反射，以形成一与所述探测标记相对应的反射标记，所述反射标记能被所述变焦探测单元1所探测。
所述反射球单元2和所述待测椭球面3相配合对所述探测标记所对应的光进行反射的情况包括：当所述探测标记位于所述待测椭球面3的第一焦点F1或第二焦点F2处，且所述反射球单元2的球心位于所述待测椭球面3的第一焦点F1处时，无对准偏差，所述反射标记不会出现垂轴位置偏差和虚化的现象；当所述反射球单元2的球心与所述待测椭球面3的第一焦点F1存在位置偏差，或者所述探测标记与所述待测椭球面3的第一焦点F1或第二焦点F2存在位置偏差时，所述反射标记会出现垂轴位置偏差和虚化的现象。详细的情况参阅上述步骤S1中的内容，在此不再赘述。图3中所示的也是所述探测标记与所述待测椭球面3的第二焦点F2存在位置偏差时的情况。
根据所述反射球单元2和所述待测椭球面3相配合对所述探测标记所对应的光进行反射的不同情况，采用上述的步骤S2对所述待测椭球面3的光轴进行调整检测，具体步骤在此不再赘述。
所述椭球面光轴检测装置还包括支撑单元4，用于安装所述反射球单元2和所述待测椭球面3，以及，调整所述反射球单元2的垂轴位置和所述待测椭球面3的位置。
另外，参阅图4，图4是本发明另一实施例的椭球面光轴检测装置的结构示意图，从图4中可看出，所述支撑单元4具有一旋转台41，所述旋转台41用于安装所述反射球单元2和所述待测椭球面3，并使得所述反射球单元2和所述待测椭球面3一同旋转，所述旋转台41的旋转轴作为检测基准轴。在所述变焦探测单元1探测所述反射标记时，使得所述反射球单元2和所述待测椭球面3一同旋转一周，并通过所述反射球单元2和所述待测椭球面3旋转所对应的旋转半径和初始方向角获得所述反射标记的离轴量，可减小所述变焦探测单元1在变焦过程中的所述探测标记的离轴影响。
从上述的所述椭球面光轴检测装置的各个部件可知，所述椭球面光轴检测装置中没有涉及复杂的机械部件，所述变焦探测单元采用的是现有的技术成熟的检测结构，检测精度高；且在对所述反射球单元和所述待测椭球面的位置进行安装调试的同时，就对所述椭球面光轴进行检测，相当于两个过程同时进行，实现了闭环定量调整，使得调试效率得到提高；并且，所述椭球面光轴的检测结果没有受到复杂的机械结构的调试误差的影响，仅受到检测过程中的光学系统的影响，使得检测精度得到提高，从而进一步提高了调试效率。
综上所述，本发明提供的椭球面光轴检测装置，包括：变焦探测单元，用于提供探测光并依据所述探测光产生一探测标记，且能通过焦距的调节来改变所述探测标记的位置；反射球单元，用于和一待测椭球面相配合对所述探测标记所对应的光进行反射，以形成一与所述探测标记相对应的反射标记，所述反射标记能被所述变焦探测单元所探测。本发明的椭球面光轴检测装置能够提高检测精度，实现闭环定量调整，进而使得调试效率得到提高。
上述描述仅是对本发明较佳实施例的描述，并非对本发明范围的任何限定，本发明领域的普通技术人员根据上述揭示内容做的任何变更、修饰，均属于权利要求书的保护范围。

Claims (12)

1.一种椭球面光轴检测方法，其特征在于，包括：
步骤S1，将一变焦探测单元、一反射球单元和一待测椭球面安装到一光路中的相应位置上，所述变焦探测单元提供探测光并依据所述探测光产生一探测标记，所述反射球单元和所述待测椭球面相配合对所述探测标记所对应的光进行反射，以形成一与所述探测标记相对应的反射标记；
步骤S2，调整所述变焦探测单元的焦距、所述反射球单元的垂轴位置以及所述待测椭球面的位置和倾斜度，以使得所述变焦探测单元探测的所述反射标记最清晰，进而使得在对所述反射球单元和所述待测椭球面的位置进行安装调试的同时，还对所述待测椭球面的光轴进行检测。
2.如权利要求1所述的椭球面光轴检测方法，其特征在于，调整所述变焦探测单元的焦距、所述反射球单元的垂轴位置以及所述待测椭球面的位置和倾斜度的步骤包括：
步骤S21，调整所述变焦探测单元的焦距，以使得所述探测标记处于所述待测椭球面的第一焦点所处的理论平面；
步骤S22，调整所述变焦探测单元的焦距并调整所述反射球单元的垂轴位置，并根据所述变焦探测单元探测到的所述反射标记的离轴量和清晰度，来判断所述探测标记是否位于所述反射球单元的球心上。
3.如权利要求2所述的椭球面光轴检测方法，其特征在于，调整所述变焦探测单元的焦距、所述反射球单元的垂轴位置以及所述待测椭球面的位置和倾斜度的步骤还包括：
步骤S23，调整所述变焦探测单元的焦距，以使得所述探测标记处于所述待测椭球面的第二焦点所处的理论平面上；
步骤S24，调整所述待测椭球面的位置，并根据所述变焦探测单元探测到的所述反射标记的离轴量和清晰度，来判断所述待测椭球面的第一焦点是否位于所述反射球单元的球心上。
4.如权利要求3所述的椭球面光轴检测方法，其特征在于，调整所述变焦探测单元的焦距、所述反射球单元的垂轴位置以及所述待测椭球面的位置和倾斜度的步骤还包括：
步骤S25，调整所述变焦探测单元的焦距，并根据所述变焦探测单元探测到的所述反射标记的清晰度，来判断所述探测标记是否处于所述待测椭球面的第二焦点所处的平面上；
步骤S26，围绕所述待测椭球面的第一焦点调整所述待测椭球面的倾斜度，并根据所述变焦探测单元探测到的所述反射标记的离轴量和清晰度，来判断所述待测椭球面的第二焦点是否位于所述反射标记处。
5.如权利要求4所述的椭球面光轴检测方法，其特征在于，调整所述变焦探测单元的焦距、所述反射球单元的垂轴位置以及所述待测椭球面的位置和倾斜度的步骤还包括重复所述步骤S24～S26，直至所述变焦探测单元探测的所述反射标记最清晰。
6.如权利要求1所述的椭球面光轴检测方法，其特征在于，所述椭球面光轴检测方法还包括步骤S3，在所述变焦探测单元探测所述反射标记时，使得所述反射球单元和所述待测椭球面一同旋转且旋转一周，并通过所述反射球单元和所述待测椭球面旋转所对应的旋转半径和初始方向角获得所述反射标记的离轴量。
7.如权利要求3所述的椭球面光轴检测方法，其特征在于，当所述探测标记位于所述待测椭球面的第一焦点处，且所述反射球单元的球心位于所述待测椭球面的第一焦点处时，所述探测光直接垂直入射到所述反射球单元的球面上，并经所述反射球单元的反射后原路返回，并在所述变焦探测单元的焦面上形成所述反射标记。
8.如权利要求3所述的椭球面光轴检测方法，其特征在于，当所述探测标记位于所述待测椭球面的第二焦点处，且所述反射球单元的球心位于所述待测椭球面的第一焦点处时，所述探测光经过所述待测椭球面的反射后垂直入射到所述反射球单元的球面上，并经所述反射球单元的反射后原路返回，并在所述变焦探测单元的焦面上形成所述反射标记。
9.如权利要求3所述的椭球面光轴检测方法，其特征在于，当所述反射球单元的球心与所述待测椭球面的第一焦点存在位置偏差或者所述探测标记与所述待测椭球面的第一焦点或第二焦点存在位置偏差时，所述探测光经过所述待测椭球面的反射后非垂直入射到所述反射球单元的球面上，使得经所述反射球单元的反射后非原路返回。
10.一种椭球面光轴检测装置，其特征在于，包括：
变焦探测单元，用于提供探测光并依据所述探测光产生一探测标记，且能通过焦距的调节来改变所述探测标记的位置；
反射球单元，用于和一待测椭球面相配合对所述探测标记所对应的光进行反射，以形成一与所述探测标记相对应的反射标记，所述反射标记能被所述变焦探测单元所探测；
支撑单元，用于安装所述反射球单元和所述待测椭球面，以及，调整所述反射球单元的垂轴位置和所述待测椭球面的位置，以使得在对所述反射球单元和所述待测椭球面的位置进行安装调试的同时，还对所述待测椭球面的光轴进行检测。
11.如权利要求10所述的椭球面光轴检测装置，其特征在于，所述支撑单元具有一旋转台，用于安装所述反射球单元和所述待测椭球面，并使得所述反射球单元和所述待测椭球面一同旋转。
12.如权利要求10所述的椭球面光轴检测装置，其特征在于，所述变焦探测单元包括照明光源、标记板、分光镜、扩束镜组、变焦镜组、会聚镜组和图像探测器，所述照明光源用于提供探测光，所述探测光穿过所述标记板上的标记孔，并经过所述分光镜反射后依次经过所述扩束镜组、变焦镜组和会聚镜组后形成为所述探测标记；所述变焦镜组用于沿着系统光轴调整所述变焦探测单元的焦距，以调整所述探测标记的位置；所述图像探测器用于探测所述反射标记。
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