CN114778079B - 一种偏心仪及偏心检测方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种偏心仪及偏心检测方法，在用于安放待测镜片的样品位两侧分别设置有第一检测组件和第二检测组件，第一检测组件和第二检测组件分别对待测镜片的两侧表面进行反射式偏心测量，并且第一检测组件与第二检测组件相结合以进行透射式偏心测量。本发明所述的偏心仪及偏心检测方法在只需装夹一次待测镜片的情况下，可完成待测镜片两侧表面的反射式偏心测量以及透射式偏心测量，操作方便，检测效率高，排除待测镜片的一个表面对另一表面的透射式偏心测量产生的干扰，通过计算区分得到待测镜片各表面具体的面偏心与面倾斜，结构简单、紧凑，设备整体体积小、实施成本低。
Description
技术领域
本发明涉及光学检测装置技术领域，尤其涉及一种偏心仪及偏心检测方法。
背景技术
偏心仪是一种常用的检测光学镜片面偏心的仪器，其原理是将待测光学镜片的其中一个球面的球心像成像在CCD上并计算以得到偏心量。但是光学镜片的球心像同时也会受到镜片的另一个加工误差——面倾斜的影响，因此使用传统偏心仪获得的结果通常是面偏心与面倾斜的混合结果，无法将这两种加工误差区分开来，影响检测结果的准确可靠性。
发明内容
本发明所要解决的技术问题和提出的技术任务是对现有技术进行改进，提供一种偏心仪，解决目前技术中的偏心仪无法区分面偏心与面倾斜，影响检测结果准确可靠性的问题。
为解决以上技术问题，本发明的技术方案是：
一种偏心仪，包括第一检测组件、第二检测组件以及用于安放待测镜片的具有调节自由度的样品位，样品位位于第一检测组件与第二检测组件之间，待测镜片面朝第一检测组件的表面为第一表面并由第一检测组件对第一表面进行反射式偏心测量，待测镜片朝向第二检测组件的表面为第二表面并由第二检测组件对第二表面进行反射式偏心测量；
还包括第三光源和第三分光元件，第三光源发出的光由第三分光元件引导至第一检测组件中的第一物镜并从第一物镜出射至待测镜片，光依次穿过待测镜片的第一表面和第二表面后进入第二检测组件并成像在第二检测组件的第二成像传感器上以对第一表面进行透射式偏心测量。
本发明所述的偏心仪具有多条光路以分别进行反射式偏心测量和透射式偏心测量，在只需装夹一次待测镜片的情况下，可完成待测镜片两侧表面的反射式偏心测量以及透射式偏心测量，通过对第二表面的反射式偏心测量来排除第二表面对第一表面透射式偏心测量时产生的干扰，通过测量得到的数据可计算区分出具体的面偏心与面倾斜，提高检测结果准确可靠性，反射式偏心测量与透射式偏心测量共用元器件，在实现多功能的同时减少元器件数量、提高结构紧凑性，将反射式偏心测量与透射式偏心测量有机结合为一体。
进一步的，在对第一表面进行反射式偏心测量时，所述第一物镜会聚光线至待测镜片的第一表面的球心像位置；
在对第一表面进行透射式偏心测量时，所述第一物镜将第三光源发出的光准直为平行光以出射向待测镜片，待测镜片的焦点与第二物镜的焦点重合。
确保在第一成像传感器、第二成像传感器上的成像清晰明确，提高测量结果准确可靠性。
进一步的，第一检测组件包括第一光源、第一成像传感器、第一目镜和第一物镜，第一物镜与样品位的间距可调，第三分光元件设置在第一目镜与第一物镜之间，第一光源发出的光依次经过第一目镜、第三分光元件和第一物镜后照射至待测镜片的第一表面，被第一表面反射的光再依次经过第一物镜、第三分光元件和第一目镜后成像在第一成像传感器上；
第二检测组件包括第二光源、第二成像传感器以及第二目镜和第二物镜，第二物镜与样品位的间距可调，第二光源发出的光依次经过第二目镜和第二物镜后照射至待测镜片的第二表面，被第二表面反射的光线再依次经过第二物镜和第二目镜后成像在第二成像传感器上。
结构简单，实施方便、成本低，便捷的实现对待测镜片两侧表面进行反射式偏心测量。
进一步的，所述第一物镜、第一目镜、第二物镜、第二目镜分别为正光焦度透镜，结构简单，易于实施，通过简单的透镜结构即可满足光路传输、精确成像的需求；
第一光源至第一目镜的距离为第一目镜的焦距，第一光源发出的光由第一目镜准直为平行光；
第二光源至第二目镜的距离为第二目镜的焦距，第二光源发出的光由第二目镜准直为平行光；
在对第二表面进行反射式偏心测量时，所述第二物镜会聚光线至待测镜片的第二表面的球心像位置。
便于第一物镜、第二物镜将光有效会聚至球心像位置，确保最终在确保在第一成像传感器、第二成像传感器上的成像清晰明确，提高测量结果准确可靠性。
进一步的，第一检测组件还包括分光元件一和第一观察窗口，所述分光元件一设置在射向第一成像传感器的光路上以将光分为两路，一路引导至第一成像传感器，另一路引导至第一观察窗口；
第二检测组件还包括分光元件二和第二观察窗口，所述分光元件二设置在射向第二成像传感器的光路上以将光分为两路，一路引导至第一成像传感器，另一路引导至第二观察窗口。
可通过第一观察窗口、第二观察窗口进行目视观察以进行校正粗调，提高调节效率。
还包括第四光源和第四分光元件，第四光源发出的光由第四分光元件引导至第二检测组件中的第二物镜并从第二物镜出射至待测镜片，光依次穿过待测镜片的第二表面和第一表面后进入第一检测组件并成像在第一检测组件的第一成像传感器上以进行透射式偏心测量。在无需翻转待测镜片的情况下，一共只需进行四次检测，即可区分得到待测镜片第一表面具体的面偏心与面倾斜，以及待测镜片的第二表面具体的面偏心与面倾斜，效率更高，更方便。
一种基于上述偏心仪的偏心检测方法，步骤包括：
对第一表面进行反射式偏心测量得到偏心量测量值一，对第二表面进行反射式偏心测量得到偏心量测量值二，对第一表面进行透射式偏心测量得到偏心量测量值三；
通过方程式f1+f2＝c-b和f3+f4＝a求解计算得到待测镜片第一表面的面偏心d1和面倾斜t1，其中f1为d1对第一表面焦点位置的影响函数，f2为t1对第一表面焦点位置的影响函数，f3为d1对第一表面球心像位置的影响函数，f4为t1对第一表面球心像位置的影响函数。
本发明在只装夹一次待测镜片的情况下进行多次不同的测量，最终通过计算区分得到具体的面偏心与面倾斜，操作简单、效率，能够排除待测镜片的一个表面对另一表面的透射式偏心测量产生的干扰，确保能得到准确的检测结果。
进一步的，在对第一表面进行反射式偏心测量时，由待测镜片的第一表面的曲率计算得到第一表面的球心像位置，调节第一物镜与样品位的间距直至第一物镜的焦点与第一表面的球心像位置重合；
调节样品位的位置以使第一成像传感器上的标记像与第一成像传感器中心对齐；
绕样品位的光轴转动待测镜片，记录标记像的运动轨迹，运动轨迹与第一成像传感器中心的最大距离的一半即为偏心量测量值一；
在对第二表面进行反射式偏心测量时，由待测镜片的第二表面的曲率计算得到第二表面的球心像位置，调节第二物镜与样品位的间距直至第二物镜的焦点与第二表面的球心像位置重合；
调节样品位的位置以使第二成像传感器上的标记像与第二成像传感器中心对齐；
绕样品位的光轴转动待测镜片，记录标记像的运动轨迹，运动轨迹与第二成像传感器中心的最大距离的一半即为偏心量测量值二。
进一步的，对第一表面进行透射式偏心测量时，根据待测镜片的曲率、厚度以及折射率确定待测镜片的焦点位置，调节第二物镜与样品位的间距直至第二物镜的焦点与待测镜片的焦点位置重合；
调节样品位的位置以使第二成像传感器上的标记像与第二成像传感器中心对齐；
绕样品位的光轴转动待测镜片，记录标记像的运动轨迹，运动轨迹与第二成像传感器中心的最大距离的一半即为偏心量测量值三。
一种基于上述偏心仪的偏心检测方法，步骤包括：
对待测镜片第一表面进行反射式偏心测量得到偏心量测量值一，对待测镜片第二表面进行反射式偏心测量得到偏心量测量值二；
对待测镜片第一表面进行透射式偏心测量得到偏心量测量值三，对待测镜片第二表面进行透射式偏心测量得到偏心量测量值四；
通过方程式f1+f2＝c-b和f3+f4＝a求解计算得到待测镜片第一表面的面偏心d1和面倾斜t1，其中f1为d1对第一表面焦点位置的影响函数，f2为t1对第一表面焦点位置的影响函数，f3为d1对第一表面球心像位置的影响函数，f4为t1对第一表面球心像位置的影响函数；
通过方程式f5+f6＝d-a和f7+f8＝b求解计算得到待测镜片第二表面的面偏心d2和面倾斜t2，其中f5为d2对第二表面焦点位置的影响函数，f6为t2对第二表面焦点位置的影响函数，f7为d2对第二表面球心像位置的影响函数，f8为t2对第二表面球心像位置的影响函数。
与现有技术相比，本发明优点在于：
本发明所述的偏心仪及偏心检测方法在只需装夹一次待测镜片的情况下，可完成待测镜片两侧表面的反射式偏心测量以及透射式偏心测量，操作方便，检测效率高；
能够排除待测镜片的一个表面对另一表面的透射式偏心测量产生的干扰，通过对第二表面进行反射式偏心测量来排除第二表面对第一表面的透射式偏心测量结果带来的干扰，联合第一表面的透射式偏心测量结果和反射式偏心测量结果，通过计算区分得到待测镜片第一表面具体的面偏心与面倾斜，采用同样的方式可获得待测镜片另一表面的面偏心与面倾斜；
反射式偏心测量与透射式偏心测量有机结合为一体，采用多光路并且共用元器件的结构，反射式偏心测量中用于聚焦的物镜又作为透射式偏心测量的准直镜片，单一元器件起到多重作用，结构简单、紧凑，元器件少，设备整体体积小、实施成本低。
附图说明
图1为本发明偏心仪对待测镜片第一表面进行反射式偏心测量的示意图；
图2为本发明偏心仪对待测镜片第二表面进行反射式偏心测量的示意图；
图3为本发明偏心仪对待测镜片第一表面进行透射式偏心测量的示意图；
图4为本发明实施例二的偏心仪结构示意图。
图中：
第一光源11、第一成像传感器12、第一目镜13、第一物镜14、分光元件一15、第一观察窗口16、第二光源21、第二成像传感器22、第二目镜23、第二物镜24、分光元件二25、第二观察窗口26、第三光源31、第三分光元件32、第四光源41、第四分光元件42、样品位5、待测镜片6，第一表面61，第二表面62。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例，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。
本发明实施例公开的一种偏心仪，能够根据检测数据计算出镜片的面偏心和面倾斜，并且确保在测量镜片的其中一个球面时排除另一个球面对其产生的测量影响，提高检测准确可靠性。
实施例一
如图1至图3所示，一种偏心仪，主要包括第一检测组件、第二检测组件以及用于安放待测镜片6的具有调节自由度的样品位5，所述样品位5的调节自由度具体是指在垂直于样品位5光轴的平面上平面活动自由度，包括两个垂直方向上的直线运动自由度以及转动平面垂直于样品位5光轴的转动自由度，样品位5的调节自由度用于校正以及测量调节，样品位5位于第一检测组件与第二检测组件之间，换言之，第一检测组件和第二检测组件沿着样品位5的光轴方向分布在样品位5的两侧，待测镜片6面朝第一检测组件的表面为第一表面并由第一检测组件对第一表面进行反射式偏心测量，待测镜片6朝向第二检测组件的表面为第二表面并由第二检测组件对第二表面进行反射式偏心测量；
如图1所示，第一检测组件包括第一光源11、第一成像传感器12、第一目镜13和第一物镜14，第一物镜14为最接近样品位5的部件，第一物镜14与样品位5的间距可调，根据具体测量类型以及待测镜片6的参数来调节第一物镜14与样品位5的间距，使得光线按照预设的状态进行传输，保障准确成像，第一检测组件用于单独对第一表面61进行反射式偏心测量。
第一光源11发出的光依次经过第一目镜13和第一物镜14后照射至待测镜片6的第一表面61，被第一表面61反射的光再依次经过经过第一物镜14和第一目镜13后照射成像在第一成像传感器12，以此光路实现对第一表面61进行反射式偏心测量，具体的，所述第一物镜14、第一目镜13为正光焦度透镜，第一物镜14、第一目镜13分别为单体的镜片，也可以是组合型镜片，第一光源11至第一目镜13的距离为第一目镜13的焦距，从而第一光源11发出的光由第一目镜13准直为平行光，然后平行光再由第一物镜14进行聚焦，并且所述第一物镜14会聚光线至待测镜片6的第一表面61的球心像位置，即，调节第一物镜14与样品位5的间距，使得第一物镜14的焦点与第一表面61的球心像位置重合，从而被第一表面61反射的光线反向传输时会先被第一物镜14准直再由第一目镜13进行会聚，最终成像在第一成像传感器12上，对第一表面61进行反射式偏心测量得到偏心量测量值一a，偏心量测量值一a包括了第一表面61的面偏心对第一表面61球心像位置的影响以及第一表面61的面倾斜对第一表面61球心像位置的影响；
进一步的，第一检测组件还包括分光元件一15和第一观察窗口16，所述分光元件一15设置在射向第一成像传感器12的光路上，即分光元件一15设置在第一成像传感器12与第一目镜13之间，分光元件一15用于将光分为两路，一路引导至第一成像传感器12，另一路引导至第一观察窗口16，分光元件一15具体为分光棱镜，一路为透射光，一路为反射光，可以是透射光射向第一成像传感器12，反射光射向第一观察窗口16，也可以是反射光射向第一成像传感器12，透射光射向第一观察窗口16，具体光路设置不做限定，第一观察窗口16用于人眼观察以调节样品位5来进行归零校正，用于反射式偏心测量的光路中设置有用于校正的标记，会在第一成像传感器12、第一观察窗口16成像出标记像，第一观察窗口16用于粗调归零校正，提高调节效率，然后再根据第一成像传感器12上的成像状况进行精确调节。
第一物镜14与样品位5的间距可调才能使得第一物镜14的焦点与待测镜片6第一表面61的球心像位置重合，才能适配不同规格的待测镜片的测量，可以是第一检测组件整体固定，仅第一物镜14活动可调，第一物镜14与第一目镜13之间传输的是平行光，从而第一物镜14与第一目镜13之间的间距变化不会过大影响成像状况，因此可采用第一检测组件整体固定，仅第一物镜14活动可调的结构；优选的是，第一检测组件整体相对于样品位5移动可调以调节第一物镜14与样品位5的间距，即是指第一光源11、第一成像传感器12、第一目镜13、第一物镜14、分光元件一15以及第一观察窗口16固接为一个整体，保障光路稳定性，确保成像清晰稳定，提高测量精度，第一检测组件整体设置在沿样品位5光轴方向的滑动调节机构上，第一检测组件整体沿着光轴方向活动来调节第一物镜14的焦点位置，确保第一物镜14的焦点能与待测镜片6第一表面61的球心像位置重合。
如图2所示，第二检测组件包括第二光源21、第二成像传感器22、第二目镜23和第二物镜24，第二物镜24为最接近样品位5的部件，第二物镜24与样品位5的间距可调，根据具体测量类型以及待测镜片6的参数来调节第二物镜24与样品位5的间距，使得光线按照预设的状态进行传输，保障准确成像，第二检测组件用于单独对第二表面62进行反射式偏心测量。
第二光源21发出的光依次经过第二目镜23和第二物镜24后照射至待测镜片6的第二表面62，被第二表面62反射的光再依次经过第二物镜24和第二目镜23后照射成像在第二成像传感器22，以此光路实现对第二表面62进行反射式偏心测量，具体的，所述第二物镜24、第二目镜23为正光焦度透镜，第二物镜24、第二目镜23分别为单体的镜片，也可以是组合型镜片，第二光源21至第二目镜23的距离为第二目镜23的焦距，从而第二光源21发出的光由第二目镜23准直为平行光，然后平行光再由第二物镜24进行聚焦，并且所述第二物镜24会聚光线至待测镜片6的第二表面62的球心像位置，即，调节第二物镜24与样品位5的间距，使得第二物镜24的焦点与第二表面62的球心像位置重合，从而被第二表面62反射的光线反向传输时会先被第二物镜24准直再由第二目镜23进行会聚，最终成像在第二成像传感器22上，对第二表面62进行反射式偏心测量得到偏心量测量值二a，偏心量测量值二a包括了第二表面62的面偏心对第二表面62球心像位置的影响以及第二表面62的面倾斜对第二表面62球心像位置的影响；
进一步的，第二检测组件还包括分光元件二25和第二观察窗口26，所述分光元件二25设置在射向第二成像传感器22的光路上，即分光元件二25设置在第二成像传感器22与第二目镜23之间，分光元件二25用于将光分为两路，一路引导至第二成像传感器22，另一路引导至第二观察窗口26，分光元件二25具体为分光棱镜，一路为透射光，一路为反射光，可以是透射光射向第二成像传感器22，反射光射向第二观察窗口26，也可以是反射光射向第二成像传感器22，透射光射向第二观察窗口26，具体光路设置不做限定，第二观察窗口26用于人眼观察以调节样品位5来进行归零校正，用于反射式偏心测量的光路中设置有用于校正的标记，会在第二成像传感器22、第二观察窗口26成像出标记像，第二观察窗口26用于粗调归零校正，提高调节效率，然后再根据第二成像传感器22上的成像状况进行精确调节。
第二物镜24与样品位5的间距可调才能使得第二物镜24的焦点与待测镜片6第二表面62的球心像位置重合，才能适配不同规格的待测镜片的测量，可以是第二检测组件整体固定，仅第二物镜24活动可调，第二物镜24与第二目镜23之间传输的是平行光，从而第二物镜24与第二目镜23之间的间距变化不会过大影响成像状况，因此可采用第二检测组件整体固定，仅第二物镜24活动可调的结构；优选的是，第二检测组件整体相对于样品位5移动可调以调节第二物镜24与样品位5的间距，即是指第二光源21、第二成像传感器22、第二目镜23、第二物镜24、分光元件二25以及第二观察窗口26固接为一个整体，保障光路稳定性，确保成像清晰稳定，提高测量精度，第二检测组件整体设置在沿样品位5光轴方向的滑动调节机构上，第二检测组件整体沿着光轴方向活动来调节第二物镜24的焦点位置，确保第二物镜24的焦点能与待测镜片6第二表面62的球心像位置重合。
如图3所示，第一检测组件上还设置有第三光源31和第三分光元件32，第三分光元件32位于第一物镜14与第一目镜13之间，第三光源31发出的光依次经过第三分光元件32、第一物镜14、待测镜片6、第二物镜24和第二目镜23后照射至第二成像传感器22，构成透射式偏心检测光路以对第一表面61进行透射式偏心测量；
第三分光元件32具体采用分光棱镜，不影响对第一表面进行反射式偏心测量的光路，即不影响原本第一光源11发出的光沿其设定光路通行，第一光源11发出的光能正常的从第一目镜13经过第三分光元件32后再到第一物镜14，被第一表面61反射的光能正常的从第一物镜14经过第三分光元件32后再到第一目镜13，具体可以是第三分光元件32将第三光源31发出的光反射引导至第一物镜14，而第一光源11发出的光从第三分光元件32透射以沿其设定的光路行进，也可以是第三光源31从第三分光元件32透射后射向第一物镜14，而第一光源11发出的光被第三分光元件32反射以在第一物镜14与第一目镜13之间行进；第三分光元件32也可以是二向色镜，第三分光元件32对特定波长的光透射而反射另一些特定波长的光，第一光源11和第三光源31分别发出不同波长的光，在经过第三分光元件32时实现不同光路的引导；
原本用于反射式偏心测量的第一检测组件的第一物镜14以及第二检测组件的第二物镜24、第二目镜23和第二成像传感器22与第三光源31和第三分光元件32组合构成用于透射式偏心检测的光路，第一检测组件的第一物镜14以及第二检测组件的第二物镜24、第二目镜23和第二成像传感器22功能复用，同时实现反射式偏心检测和透射式偏心检测，并且将反射式偏心检测和透射式偏心检测有机结合，减少元器件数量，提高偏心仪整体结构紧凑性，特别是第一物镜14，在用于反射式偏心检测时，其主要作用是用于将光会聚至第一表面61的球心像位置，即起到聚焦的作用，而在透射式偏心检测中，第一物镜14起到准直的作用，用于将第三光源31发出的光准直为平行光后出射至待检镜片，从而第三光源31处于第一物镜14的焦点上，即第三光源31至第一物镜14的距离(第三光源31至第三分光元件32的距离+第三分光元件32至第一物镜14的距离)与第一物镜14的焦距相等，第三光源31和第三分光元件32与第一物镜14保持固定的位置关系，从而确保第一物镜14能准确可靠的将第三光源31发出的光准直为平行光。
进一步的，在对第一表面61进行透射式偏心测量时，待测镜片6的焦点与第二物镜24的焦点重合，通过调节第二物镜24与样品位5的间距来使待测镜片6的焦点与第二物镜24的焦点重合，即，待测镜片6与第二物镜24之间的距离为两者焦距之和，从而，第三光源31发出的光被第一物镜14准直为平行光后出射至待测镜片6，然后光会被待测镜片6会聚至待测镜片6的焦点，由于待测镜片6的焦点与第二物镜24的焦点重合，光在经过第二物镜24后会再次准直为平行光，然后平行光再由第二目镜23进行会聚，最后成像在第二成像传感器22上，能保障成像清晰准确，从而保障测量结果准确可靠。
利用上述偏心仪的偏心检测方法，步骤包括：
对第一表面61进行反射式偏心测量得到偏心量测量值一a，对第二表面62进行反射式偏心测量得到偏心量测量值二b，对第一表面61进行透射式偏心测量得到偏心量测量值三c，不分先后顺序，通过三次不同的测量得到三个测量值即可；
具体的，在对第一表面61进行反射式偏心测量时，首先，由待测镜片的第一表面61的曲率计算得到第一表面61的球心像位置，然后调节第一物镜14与样品位5的间距直至第一物镜14的焦点与第一表面61的球心像位置重合；
调节样品位5的位置以使第一成像传感器12上的标记像与第一成像传感器12中心对齐，具体的，操作人员通过第一观察窗口16观察标记像来控制样品位5移动，确保标记像在第一观察窗口16的中心位置，然后再观察第一成像传感器12上的标记像，微调样品位5以使标记像与第一成像传感器12中心对齐，从而完成归零校正；
然后绕样品位5的光轴转动待测镜片6，记录第一成像传感器12中标记像的运动轨迹，运动轨迹与第一成像传感器12中心的最大距离的一半即为偏心量测量值一a，偏心量测量值一a包含了第一表面61的面偏心和面倾斜对第一表面61球心像的轴向位置偏移影响。
同理测量得到测量得到偏心量测量值二b，由待测镜片的第二表面62的曲率计算得到第二表面62的球心像位置，然后调节第二物镜24与样品位5的间距直至第二物镜24的焦点与第二表面62的球心像位置重合；
调节样品位5的位置以使第二成像传感器22上的标记像与第二成像传感器22中心对齐，具体的，操作人员通过第二观察窗口26观察标记像来控制样品位5移动，确保标记像在第二观察窗口26的中心位置，然后再观察第二成像传感器22上的标记像，微调样品位5以使标记像与第二成像传感器22中心对齐，从而完成归零校正；
然后绕样品位5的光轴转动待测镜片6，记录第二成像传感器22中标记像的运动轨迹，运动轨迹与第二成像传感器22中心的最大距离的一半即为偏心量测量值二b，偏心量测量值二b包含了第二表面62的面偏心和面倾斜对第二表面62球心像的轴向位置偏移影响。
对第一表面61进行透射式偏心测量时，根据待测镜片6的曲率、厚度以及折射率确定待测镜片的焦点位置，然后调节第二物镜24与样品位5的间距直至第二物镜24的焦点与待测镜片6的焦点位置重合；
调节样品位5的位置以使第二成像传感器22上的标记像与第二成像传感器22中心对齐，具体的，操作人员通过第二观察窗口26观察标记像来控制样品位5移动，确保标记像在第二观察窗口26的中心位置，然后再观察第二成像传感器22上的标记像，微调样品位5以使标记像与第二成像传感器22中心对齐，从而完成归零校正；
绕样品位5的光轴转动待测镜片6，记录标记像的运动轨迹，运动轨迹与第二成像传感器22中心的最大距离的一半即为偏心量测量值三c，偏心量测量值三c包含了第一表面61的面偏心和面倾斜以及第二表面62的面偏心和面倾斜对第一表面61焦点的轴向位置偏移影响。
第一表面61的面偏心为d1、面倾斜为t1，d1对第一表面61焦点位置的影响函数为f1，t1对第一表面61焦点位置的影响函数为f2，f1和f2通过光学原理推导得出，f1和f2是包含了d1或t1的公式，有f1+f2＝c-b，d1对第一表面61球心像位置的影响函数为f3，t1对第一表面61球心像位置的影响函数为f4，同样的，f3和f4通过光学原理推导得出，f3和f4是包含了d1或t1的公式，有f3+f4＝a，f1+f2＝c-b与f3+f4＝a是包含两个未知数的方程组，通过化简求解即可得到d1和t1，即，实现了区分得到待测镜片第一表面61具体的面偏心与面倾斜。
然后将待测镜片6翻转180度后再安放到样品位5，从而待测镜片6的第一表面61朝向第二检测组件，而待测镜片6的第二表面62朝向第一检测组件，然后第一检测组件对第二表面62进行反射式偏心测量得到偏心量测量值一，第二检测组件对第一表面61进行反射式偏心测量得到偏心量测量值二，再对第二表面62进行透射式偏心测量得到偏心量测量值三，同样得到包含第二表面62的面偏心d2和面倾斜t2的两个方程，通过求解得到d2和t2，实现了区分得到待测镜片6的第二表面62具体的面偏心与面倾斜。待测镜片6的第一表面和第二表面只是相对而言的名称，可将待测镜片6翻转之后朝向第一检测组件的表面依然取名为第一表面，朝向第二检测组件的表面取名为第二表面，只是在待测镜片6翻转之后获得的第一表面的面偏心与面倾斜实为翻转之前的第二表面的面偏心与面倾斜。
实施例二
如图4所示，与实施例一的不同点在，在第二检测组件上还设置第四光源41和第四分光元件42，第四分光元件42位于所述第二物镜24与第二目镜23之间，第四光源41发出的光依次经过第四分光元件42、第二物镜24、待测镜片6、第一物镜14和第一目镜13后照射至第以成像传感器12，构成另一条透射式偏心检测光路以对第二表面62进行透射式偏心测量。
同样的，第四光源41处于第二物镜24的焦点上，即第四光源41至第二物镜24的距离(第四光源41至第四分光元件42的距离+第四分光元件42至第二物镜24的距离)与第二物镜24的焦距相等，第四光源41和第四分光元件42与第二物镜24保持固定的位置关系，从而确保第二物镜24能准确可靠的将第四光源41发出的光准直为平行光；并且，在对第二表面62进行透射式偏心测量时，待测镜片6的焦点与第一物镜14的焦点重合，通过调节第一物镜14与样品位5的间距来使待测镜片6的焦点与第一物镜14的焦点重合，即，待测镜片6与第一物镜14之间的距离为两者焦距之和，从而，第四光源41发出的光被第二物镜24准直为平行光后出射至待测镜片6，然后光会被待测镜片6会聚至待测镜片6的焦点，由于待测镜片6的焦点与第一物镜14的焦点重合，光在经过第一物镜14后会再次准直为平行光，然后平行光再由第一目镜13进行会聚，最后成像在第一成像传感器12上。
利用上述偏心仪对待测镜片进行偏心检测时，在无需翻转待测镜片的情况下，一共只需进行四次检测，即可区分得到待测镜片第一表面61具体的面偏心与面倾斜，以及待测镜片的第二表面62具体的面偏心与面倾斜。
对第一表面61进行反射式偏心测量得到偏心量测量值一a，对第二表面62进行反射式偏心测量得到偏心量测量值二b，对第一表面61进行透射式偏心测量得到偏心量测量值三c，上述三个测量过程与实施一相同，还需要对第二表面62进行透射式偏心测量得到偏心量测量值四d；
对第二表面62进行透射式偏心测量时，根据待测镜片6的曲率、厚度以及折射率确定待测镜片的焦点位置，然后调节第一物镜14与样品位5的间距直至第一物镜14的焦点与待测镜片6的焦点位置重合；
调节样品位5的位置以使第一成像传感器12上的标记像与第一成像传感器12中心对齐，具体的，操作人员通过第一观察窗口16观察标记像来控制样品位5移动，确保标记像在第一观察窗口16的中心位置，然后再观察第一成像传感器12上的标记像，微调样品位5以使标记像与第一成像传感器12中心对齐，从而完成归零校正；
绕样品位5的光轴转动待测镜片6，记录标记像的运动轨迹，运动轨迹与第一成像传感器12中心的最大距离的一半即为偏心量测量值四d，偏心量测量值四d包含了第一表面61的面偏心和面倾斜以及第二表面62的面偏心和面倾斜对第二表面62焦点的轴向位置偏移影响。
第二表面62的面偏心为d2、面倾斜为t2，d2对第二表面62焦点位置的影响函数为f5，t2对第二表面62焦点位置的影响函数为f6，f5和f6通过光学原理推导得出，f5和f6是包含了d2或t2的公式，有f5+f6＝d-a，d2对第二表面62球心像位置的影响函数为f7，t2对第二表面62球心像位置的影响函数为f8，同样的，f7和f8通过光学原理推导得出，f7和f8是包含了d2或t2的公式，有f7+f8＝b，f5+f6＝d-a与f7+f8＝b是包含两个未知数的方程组，通过化简求解即可得到d2和t2，即，实现了区分得到待测镜片第二表面62具体的面偏心与面倾斜。
以上仅是本发明的优选实施方式，应当指出的是，上述优选实施方式不应视为对本发明的限制，本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明的精神和范围内，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种偏心仪，其特征在于，包括第一检测组件、第二检测组件以及用于安放待测镜片(6)的具有调节自由度的样品位(5)，样品位(5)位于第一检测组件与第二检测组件之间，待测镜片(6)面朝第一检测组件的表面为第一表面并由第一检测组件对第一表面进行反射式偏心测量，待测镜片(6)朝向第二检测组件的表面为第二表面并由第二检测组件对第二表面进行反射式偏心测量；
还包括第三光源(31)和第三分光元件(32)，第三光源(31)发出的光由第三分光元件(32)引导至第一检测组件中的第一物镜(14)并从第一物镜(14)出射至待测镜片(6)，光依次穿过待测镜片(6)的第一表面和第二表面后进入第二检测组件并成像在第二检测组件的第二成像传感器(22)上以对第一表面进行透射式偏心测量。
2.根据权利要求1所述的偏心仪，其特征在于，在对第一表面进行反射式偏心测量时，所述第一物镜(14)会聚光线至待测镜片(6)的第一表面的球心像位置；
在对第一表面进行透射式偏心测量时，所述第一物镜(14)将第三光源(31)发出的光准直为平行光以出射向待测镜片(6)，待测镜片(6)的焦点与第二物镜(24)的焦点重合。
3.根据权利要求1所述的偏心仪，其特征在于，第一检测组件包括第一光源(11)、第一成像传感器(12)、第一目镜(13)和第一物镜(14)，第一物镜(14)与样品位(5)的间距可调，第三分光元件(32)设置在第一目镜(13)与第一物镜(14)之间，第一光源(11)发出的光依次经过第一目镜(13)、第三分光元件(32)和第一物镜(14)后照射至待测镜片(6)的第一表面，被第一表面反射的光再依次经过第一物镜(14)、第三分光元件(32)和第一目镜(13)后成像在第一成像传感器(12)上；
第二检测组件包括第二光源(21)、第二成像传感器(22)以及第二目镜(23)和第二物镜(24)，第二物镜(24)与样品位(5)的间距可调，第二光源(21)发出的光依次经过第二目镜(23)和第二物镜(24)后照射至待测镜片(6)的第二表面，被第二表面反射的光线再依次经过第二物镜(24)和第二目镜(23)后成像在第二成像传感器(22)上。
4.根据权利要求3所述的偏心仪，其特征在于，所述第一物镜(14)、第一目镜(13)、第二物镜(24)、第二目镜(23)分别为正光焦度透镜；
第一光源(11)至第一目镜(13)的距离为第一目镜(13)的焦距，第一光源(11)发出的光由第一目镜(13)准直为平行光；
第二光源(21)至第二目镜(23)的距离为第二目镜(23)的焦距，第二光源(21)发出的光由第二目镜(23)准直为平行光；
在对第二表面进行反射式偏心测量时，所述第二物镜(24)会聚光线至待测镜片(6)的第二表面的球心像位置。
5.根据权利要求3所述的偏心仪，其特征在于，第一检测组件还包括分光元件一(15)和第一观察窗口(16)，所述分光元件一(15)设置在射向第一成像传感器(12)的光路上以将光分为两路，一路引导至第一成像传感器(12)，另一路引导至第一观察窗口(16)；
第二检测组件还包括分光元件二(25)和第二观察窗口(26)，所述分光元件二(25)设置在射向第二成像传感器(22)的光路上以将光分为两路，一路引导至第一成像传感器(12)，另一路引导至第二观察窗口(26)。
6.根据权利要求1至5任一项所述的偏心仪，其特征在于，还包括第四光源(41)和第四分光元件(42)，第四光源(41)发出的光由第四分光元件(42)引导至第二检测组件中的第二物镜(24)并从第二物镜(24)出射至待测镜片(6)，光依次穿过待测镜片(6)的第二表面和第一表面后进入第一检测组件并成像在第一检测组件的第一成像传感器(12)上以对第二表面进行透射式偏心测量。
7.一种基于权利要求1至5任一项所述偏心仪的偏心检测方法，其特征在于，步骤包括：
对待测镜片(6)第一表面进行反射式偏心测量得到偏心量测量值一(a)，对待测镜片(6)第二表面进行反射式偏心测量得到偏心量测量值二(b)，对待测镜片(6)第一表面进行透射式偏心测量得到偏心量测量值三(c)；
通过方程式f1+f2＝c-b和f3+f4＝a求解计算得到待测镜片(6)第一表面的面偏心d1和面倾斜t1，其中f1为d1对第一表面焦点位置的影响函数，f2为t1对第一表面焦点位置的影响函数，f3为d1对第一表面球心像位置的影响函数，f4为t1对第一表面球心像位置的影响函数。
8.根据权利要求7所述的偏心检测方法，其特征在于，在对第一表面进行反射式偏心测量时，由待测镜片的第一表面的曲率计算得到第一表面的球心像位置，调节第一物镜(14)与样品位(5)的间距直至第一物镜(14)的焦点与第一表面的球心像位置重合；
调节样品位(5)的位置以使第一成像传感器(12)上的标记像与第一成像传感器(12)中心对齐；
绕样品位(5)的光轴转动待测镜片(6)，记录标记像的运动轨迹，运动轨迹与第一成像传感器(12)中心的最大距离的一半即为偏心量测量值一(a)；
在对第二表面进行反射式偏心测量时，由待测镜片的第二表面的曲率计算得到第二表面的球心像位置，调节第二物镜(24)与样品位(5)的间距直至第二物镜(24)的焦点与第二表面的球心像位置重合；
调节样品位(5)的位置以使第二成像传感器(22)上的标记像与第二成像传感器(22)中心对齐；
绕样品位(5)的光轴转动待测镜片(6)，记录标记像的运动轨迹，运动轨迹与第二成像传感器(22)中心的最大距离的一半即为偏心量测量值二(b)。
9.根据权利要求7所述的偏心检测方法，其特征在于，对第一表面进行透射式偏心测量时，根据待测镜片(6)的曲率、厚度以及折射率确定待测镜片的焦点位置，调节第二物镜(24)与样品位(5)的间距直至第二物镜(24)的焦点与待测镜片(6)的焦点位置重合；
调节样品位(5)的位置以使第二成像传感器(22)上的标记像与第二成像传感器(22)中心对齐；
绕样品位(5)的光轴转动待测镜片(6)，记录标记像的运动轨迹，运动轨迹与第二成像传感器(22)中心的最大距离的一半即为偏心量测量值三(c)。
10.一种基于权利要求6所述偏心仪的偏心检测方法，其特征在于，步骤包括：
对待测镜片(6)第一表面进行反射式偏心测量得到偏心量测量值一(a)，对待测镜片(6)第二表面进行反射式偏心测量得到偏心量测量值二(b)；
对待测镜片(6)第一表面进行透射式偏心测量得到偏心量测量值三(c)，对待测镜片(6)第二表面进行透射式偏心测量得到偏心量测量值四(d)；
通过方程式f1+f2＝c-b和f3+f4＝a求解计算得到待测镜片(6)第一表面的面偏心d1和面倾斜t1，其中f1为d1对第一表面焦点位置的影响函数，f2为t1对第一表面焦点位置的影响函数，f3为d1对第一表面球心像位置的影响函数，f4为t1对第一表面球心像位置的影响函数；
通过方程式f5+f6＝d-a和f7+f8＝b求解计算得到待测镜片(6)第二表面的面偏心d2和面倾斜t2，其中f5为d2对第二表面焦点位置的影响函数，f6为t2对第二表面焦点位置的影响函数，f7为d2对第二表面球心像位置的影响函数，f8为t2对第二表面球心像位置的影响函数。
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