專利名稱：二維掃描型光學(xué)質(zhì)量檢測裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及光學(xué)元件質(zhì)量的檢測，尤其涉及一種二維掃描型光學(xué)質(zhì)量檢測裝置。
背景技術(shù)：
哈特曼檢測法是通過被檢透鏡的會聚光束偏離同心程度來確定被檢透鏡質(zhì)量的定量檢測方法。其主要部件是一個不透明的哈特曼光闌，利用光闌上不同位置的小孔對檢測光束進(jìn)行分割，以得到照射在被檢透鏡不同區(qū)域的子光束會聚點(diǎn)位置的差異。傳統(tǒng)的哈特曼檢測裝置結(jié)構(gòu)如圖1所示，光源1發(fā)出的光線經(jīng)聚光鏡2照明小孔光闌3，從而獲得點(diǎn)光源；小孔光闌3位于平行光管4的前焦點(diǎn)處，由小孔光闌3射出的光束經(jīng)平行光管4準(zhǔn)直為平行光束后，照射到哈特曼光闌5上并被哈特曼光闌5分割成許多子光束射向被檢透鏡6。利用照相方法在位置7和8處測量子光束中心與光軸的距離，最后通過分析得到被檢透鏡6的像差信息。在先技術(shù)中，哈特曼光闌5上的小孔分布是非連續(xù)的，根據(jù)小孔的分布形式，哈特曼光闌可以分為徑向式、螺旋式和矩形列陣式等多種類型。其中矩形列陣式哈特曼光闌結(jié)構(gòu)如圖2所示，該光闌上的小孔位于與兩坐標(biāo)軸分別平行的許多等間隔直線的交點(diǎn)處。
上述在先技術(shù)的缺點(diǎn)是1、無法測量局部誤差。由于光闌上分布的小孔是非連續(xù)的，使被檢透鏡表面上有些區(qū)域不能被采樣到。
2、非連續(xù)性的采樣，給計算帶來誤差。在計算波像差時一般采用梯形積分來代替連續(xù)積分，即wx=12fλ∫0xΔ(x)dx=Σx=0xΔ(x)d2fλ]]>(其中wx為由X方向積分得到的波前，d為X方向上相鄰兩孔之間的距離)。由于哈特曼光闌是固定的，當(dāng)被檢透鏡口徑較小時，小孔間隔d就相對較大，由梯形法則代替連續(xù)積分所引起的誤差就不容忽視。
3、哈特曼光闌上小孔的大小不可調(diào)，測量靈活性差。小孔的大小即采樣子光束口徑的大小需要與被檢透鏡的焦距和數(shù)值孔徑相匹配，才能得到較好的檢測結(jié)果。所以在先技術(shù)為了檢測不同參數(shù)的被測透鏡，就必須設(shè)計與之相應(yīng)的哈特曼光闌，導(dǎo)致測量靈活性差。
4、對平行光管有很高的要求。該裝置要求照射在光闌上的光束為大口徑高質(zhì)量的平行光束，且其口徑必須大于或等于被檢透鏡的口徑，這就對平行光管提出了極高的設(shè)計和加工要求，提高了儀器的造價。
5、檢測光的波長是唯一的。由于大口徑平行光管的復(fù)雜性，更換檢測光源幾乎不可能，因此就不能用被檢透鏡的工作波長對其進(jìn)行檢測，導(dǎo)致檢測結(jié)果不直接。

發(fā)明內(nèi)容
本實用新型的目的在于克服上述在先技術(shù)的缺點(diǎn)，提供一種新的二維掃描型光學(xué)質(zhì)量檢測裝置，以提高檢測的精度和效率。
本實用新型的技術(shù)解決方案如下一種用于透鏡光學(xué)質(zhì)量檢測的二維掃描型光學(xué)質(zhì)量檢測裝置，由照明系統(tǒng)、光束掃描機(jī)構(gòu)、被檢透鏡、圖像接受系統(tǒng)以及系統(tǒng)控制與數(shù)據(jù)處理軟件組成，其特征在于所述的照明系統(tǒng)是一輸出光束口徑可調(diào)的準(zhǔn)直光源；所述的光束掃描機(jī)構(gòu)由圓形屏、第一步進(jìn)電機(jī)、一維電動調(diào)整架和支架組成，該圓形屏安放在一支架上，該支架的一方固定該第一步進(jìn)電機(jī)，第一步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動該圓形屏繞其軸旋轉(zhuǎn)，該一維電動調(diào)整架的兩導(dǎo)軌沿徑向固定在該圓形屏上，該導(dǎo)軌上設(shè)置一滑塊，該滑塊上承載所述的照明系統(tǒng)，所述滑塊受第三步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動在導(dǎo)軌上移動；所述的圖像接受系統(tǒng)包括CCD攝像機(jī)、導(dǎo)軌、第二步進(jìn)電機(jī)、支架和計算機(jī)，所述的CCD攝像機(jī)通過支架置于導(dǎo)軌上，該導(dǎo)軌的方向與被檢透鏡的光軸平行，CCD攝像機(jī)光軸與被檢透鏡光軸和圓形屏的轉(zhuǎn)軸三者同軸，所述的計算機(jī)與第一步進(jìn)電機(jī)、第二步進(jìn)電機(jī)、第三步進(jìn)電機(jī)和CCD攝像機(jī)通過信號線相連。
所述的圓形屏最好是有一徑向空槽，該一維電動調(diào)整架的兩導(dǎo)軌沿該空槽固定在該圓形屏上，該導(dǎo)軌上設(shè)置一滑塊，該滑塊上載有所述的照明系統(tǒng)并使其恰好位于該空槽內(nèi)，所述的徑向空槽是一過該圓形屏軸心的空槽。
所述的被檢透鏡在照明系統(tǒng)的光束前進(jìn)方向，其光軸與圓形屏的轉(zhuǎn)軸同軸。
二維掃描型光學(xué)質(zhì)量檢測裝置，照明系統(tǒng)安裝在光束掃描機(jī)構(gòu)上，其出射光束口徑大小與在先技術(shù)中小孔的口徑相當(dāng)；光束掃描機(jī)構(gòu)能繞軸轉(zhuǎn)動，其轉(zhuǎn)軸與被檢透鏡的光軸重合；被檢透鏡對光束具有會聚作用；圖像接收系統(tǒng)在像方的不同位置采集光斑圖像；系統(tǒng)控制與數(shù)據(jù)處理軟件能控制照明系統(tǒng)沿被檢透鏡的徑向移動，控制光束掃描機(jī)構(gòu)繞光軸轉(zhuǎn)動，以及處理光斑圖像數(shù)據(jù)。
1、所述的照明系統(tǒng)用于提供采樣光束，由光源、準(zhǔn)直透鏡組、擴(kuò)束鏡組和可變光闌組成。光源產(chǎn)生的光束經(jīng)過準(zhǔn)直透鏡的準(zhǔn)直、擴(kuò)束鏡組的擴(kuò)束以及可變光闌對光束口徑的調(diào)節(jié)后，成為高質(zhì)量的平行光束。
2、所述的光束掃描機(jī)構(gòu)由圓形屏、一維調(diào)整架和第一步進(jìn)電機(jī)組成。照明系統(tǒng)被安裝在一維調(diào)整架上，一維調(diào)整架沿圓形屏徑向安裝在圓形屏上，一維調(diào)整架可以使照明系統(tǒng)沿圓形屏徑向移動，步進(jìn)電機(jī)可以驅(qū)動圓形屏繞轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動。這種機(jī)構(gòu)可以用來實現(xiàn)對被檢透鏡整個通光口徑的二維掃描采樣，其中二維掃描指半徑與圓周兩個方向相結(jié)合的掃描方式。首先調(diào)整一維調(diào)整架使照明系統(tǒng)離圓形屏轉(zhuǎn)軸中心一定距離處，然后步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動圓形屏轉(zhuǎn)動一圈，這樣就完成對被檢透鏡一個環(huán)帶的檢測。一維調(diào)整架與步進(jìn)電機(jī)以上述方式配合就實現(xiàn)了對被檢透鏡任意位置的采樣。
3、圖像接收系統(tǒng)包括CCD攝像機(jī)、步進(jìn)電機(jī)、計算機(jī)等組成。其中CCD攝像機(jī)用于采集像方空間的光斑圖像，并把圖像傳遞給計算機(jī)，由軟件對圖像進(jìn)行處理。初始化條件下，CCD攝像機(jī)以小的離焦量位于焦后。系統(tǒng)開始工作時，照明系統(tǒng)沿被檢透鏡的徑向移動與光束掃描機(jī)構(gòu)的轉(zhuǎn)動相結(jié)合完成對被檢透鏡整個通光口徑的采樣，同時CCD攝像機(jī)記錄下這些圖像；然后CCD攝像機(jī)在步進(jìn)電機(jī)的驅(qū)動下沿軸向著被檢透鏡移動一定距離，再對被檢透鏡進(jìn)行全口徑采樣；重復(fù)上述步驟，直到CCD攝像機(jī)在幾個位置完成采集為止。在整個檢測過程中CCD攝像機(jī)對圖像的采集、光束掃描機(jī)構(gòu)的旋轉(zhuǎn)及照明系統(tǒng)的徑向移動都受系統(tǒng)軟件的控制，保證了CCD攝像機(jī)采集到的光斑信息與被檢透鏡采樣點(diǎn)一一對應(yīng)。
4、系統(tǒng)控制與數(shù)據(jù)處理軟件用于控制照明系統(tǒng)沿被檢透鏡徑向的移動、光束掃描機(jī)構(gòu)的轉(zhuǎn)動、采樣光束在像方的光斑圖像的采集、CCD攝像機(jī)軸向位置的精密移動以及檢測結(jié)果的處理。
本實用新型與在先技術(shù)相比具有下列優(yōu)點(diǎn)1、本實用新型最顯著的特點(diǎn)是采用細(xì)光束掃描機(jī)構(gòu)，代替了傳統(tǒng)哈特曼檢測裝置中的大口徑高質(zhì)量平行光管和小孔排列結(jié)構(gòu)固定的哈特曼光闌。
2、能對被檢透鏡進(jìn)行全面檢測。連續(xù)采樣使得被檢透鏡的每個區(qū)域都能被檢測到，可以得到透鏡的局部誤差。
3、減少了計算中帶來的誤差?？梢愿鶕?jù)被檢透鏡的不同口徑設(shè)置照明系統(tǒng)沿被檢透鏡徑向的單步移動量，以使裝置對不同的被檢透鏡都能得到較高的采樣頻率，使計算時由梯形法則積分代替連續(xù)積分引起的誤差可以忽略。
4、采樣光束口徑大小可以隨意調(diào)節(jié)?？梢愿鶕?jù)被檢透鏡的焦距及數(shù)值孔徑調(diào)節(jié)照明系統(tǒng)的可變光闌，以得到較合適的采樣光束的口徑。
5、檢測波長可變。可以通過更換不同波長的光源，實現(xiàn)對在被檢透鏡的工作波長下對其進(jìn)行檢測，使檢測結(jié)果直接、實用。
6、減小了照明系統(tǒng)的設(shè)計與加工難度，因為本實用新型采用小孔徑準(zhǔn)直平行光束代替?zhèn)鹘y(tǒng)的大口徑高質(zhì)量平行光束。
7、提高了檢測的效率，實現(xiàn)了哈特曼光闌檢測法的智能化和數(shù)字化。


圖1是在先技術(shù)哈特曼檢測裝置結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2是在先技術(shù)采用的哈特曼光闌結(jié)構(gòu)示意圖。
圖3是本實用新型二維掃描型光學(xué)質(zhì)量檢測裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖4是本實用新型采用的照明系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。
圖5是本實用新型采用的光束掃描機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)示意圖。
圖6是本實用新型采用的系統(tǒng)控制與數(shù)據(jù)處理軟件流程圖。
具體實施方式
先請參閱圖3，圖3是本實用新型二維掃描型光學(xué)質(zhì)量檢測裝置具體實施例的結(jié)構(gòu)示意圖。由圖可以看出，本實用新型由照明系統(tǒng)9、光束掃描機(jī)構(gòu)10、被檢透鏡11、圖像接收系統(tǒng)12和系統(tǒng)控制與數(shù)據(jù)處理軟件組成。所述的照明系統(tǒng)9固定在光束掃描機(jī)構(gòu)10中的一維電動調(diào)整架103上，一維電動調(diào)整架103受計算機(jī)125控制。所述的光束掃描機(jī)構(gòu)10安裝在支架104上，支架104的一方固定有一個受計算機(jī)125控制的第一步進(jìn)電機(jī)102，光束掃描機(jī)構(gòu)10能在第一步進(jìn)電機(jī)102的驅(qū)動下繞被檢透鏡11的光軸轉(zhuǎn)動；所述的被檢透鏡11對光束具有會聚作用。所述的圖像接收系統(tǒng)12中的CCD攝像機(jī)121通過支架置于導(dǎo)軌122上，導(dǎo)軌122移動方向與被檢透鏡11的光軸平行，與計算機(jī)125相連的第二步進(jìn)電機(jī)123用于控制CCD攝像機(jī)121沿光軸移動。CCD攝像機(jī)121的靶面與光軸垂直，而且通過信號線與計算機(jī)125相連，能夠?qū)⒔邮盏降墓獍邎D像傳遞給計算機(jī)125。所述的系統(tǒng)控制與數(shù)據(jù)處理軟件安裝在計算機(jī)125上，用于控制照明系統(tǒng)9沿被檢透鏡11的徑向移動、光束掃描機(jī)構(gòu)10繞光軸的轉(zhuǎn)動，CCD攝像機(jī)121沿光軸的移動，處理光斑圖像以及計算被檢透鏡的性能參數(shù)。
本實用新型的照明系統(tǒng)9用于產(chǎn)生平行光束，其結(jié)構(gòu)如圖4所示，由半導(dǎo)體激光器91、準(zhǔn)直透鏡組92、擴(kuò)束鏡組93和可變光闌94組成。所述的半導(dǎo)體激光器91產(chǎn)生的光束具有一定的發(fā)散角且垂直方向和水平方向發(fā)散角不同。所述的準(zhǔn)直透鏡組92由一個負(fù)透鏡和一個正透鏡組成，用于將發(fā)散光束變?yōu)槠叫泄馐Ｋ龅臄U(kuò)束鏡組93由聚焦鏡931和準(zhǔn)直鏡932組成，用于擴(kuò)大平行光束的口徑并減小其發(fā)散角，其中聚焦鏡931的像方焦點(diǎn)與準(zhǔn)直鏡932的物方焦點(diǎn)重合，光束口徑擴(kuò)大倍數(shù)等于準(zhǔn)直鏡932焦距與聚焦鏡931焦距之比。所述的可變光闌94用于調(diào)節(jié)出射光束的口徑大小，其口徑連續(xù)可變。本照明系統(tǒng)工作過程是半導(dǎo)體激光器91發(fā)出的發(fā)散光束被準(zhǔn)直透鏡組92準(zhǔn)直后變?yōu)楦哔|(zhì)量的平行光束，該平行光束經(jīng)過擴(kuò)束鏡組93的擴(kuò)束以及可變光闌94限定口徑后，以一定口徑出射。
光束掃描機(jī)構(gòu)10是本實用新型最重要的部件，用來實現(xiàn)對被檢透鏡11整個口徑的二維連續(xù)掃描采樣，其結(jié)構(gòu)如圖5所示，由圓形屏101、第一步進(jìn)電機(jī)102、一維電動調(diào)整架103和支架104組成。所述的圓形屏101有一個通過軸心的徑向空槽，其余部分均被涂黑，并且在光束掃描機(jī)構(gòu)10的轉(zhuǎn)軸中心處刻有一個白色豎線作為標(biāo)記。所述的第一步進(jìn)電機(jī)102受系統(tǒng)軟件控制，用于驅(qū)動光束掃描機(jī)構(gòu)10繞轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動。所述的一維電動調(diào)整架103包括導(dǎo)軌1031、載有照明系統(tǒng)的滑塊1032和第三步進(jìn)電機(jī)1033。導(dǎo)軌1031沿著空槽固定在圓形屏101上，以使照明系統(tǒng)9剛好位于該空槽內(nèi)。在滑塊1032的一側(cè)刻有一個豎形標(biāo)記，若該標(biāo)記與圓形屏上的標(biāo)記重合，則說明此時照明系統(tǒng)出射的光束中心光線與轉(zhuǎn)軸重合。這種機(jī)構(gòu)可以用來實現(xiàn)對被檢透鏡整個通光口徑的二維掃描采樣，其中二維掃描指半徑與圓周兩個方向相結(jié)合的掃描方式。首先系統(tǒng)軟件控制一維電動調(diào)整架使照明系統(tǒng)移動到離轉(zhuǎn)軸中心一定距離處，然后第一步進(jìn)電機(jī)102驅(qū)動光束掃描機(jī)構(gòu)10轉(zhuǎn)動一圈，這樣就完成對被檢透鏡一個環(huán)帶的采樣。一維電動調(diào)整架103使照明系統(tǒng)9沿徑向的移動與光束掃描機(jī)構(gòu)的轉(zhuǎn)動以上述方式相配合，就能實現(xiàn)對被檢透鏡11任意位置的采樣。為了實現(xiàn)上述功能本機(jī)構(gòu)在裝調(diào)時需要滿足以下條件光束掃描機(jī)構(gòu)10的轉(zhuǎn)軸要與被檢透鏡11的光軸重合、圓形屏101要與被檢透鏡11的光軸垂直、空槽要過光束掃描機(jī)構(gòu)10的轉(zhuǎn)軸中心、采樣光束中心光線能夠與光束掃描機(jī)構(gòu)10的轉(zhuǎn)軸重合，這樣就保證了當(dāng)光束掃描機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)動時檢測的為被檢透鏡的同一環(huán)帶。
本實用新型的圖像接收系統(tǒng)12由CCD攝像機(jī)121、與光軸平行的導(dǎo)軌122、第二步進(jìn)電機(jī)123、支架124以及計算機(jī)125組成。CCD攝像機(jī)121通過支架124置于導(dǎo)軌122上，在支架124下方安裝有步進(jìn)電機(jī)123，CCD攝像機(jī)121能夠在第二步進(jìn)電機(jī)123驅(qū)動下沿導(dǎo)軌122運(yùn)動。導(dǎo)軌122與光軸的平行保證了CCD攝像機(jī)121移動方向與光軸重合，第二步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動CCD攝像機(jī)121移動，使接收面之間的距離能夠精確測定，提高了后繼計算的精度。檢測過程中CCD攝像機(jī)121采集光斑圖像并把它傳遞給計算機(jī)125，由系統(tǒng)軟件對圖像進(jìn)行初步處理得到光束中心光線交在CCD攝像機(jī)靶面上的坐標(biāo)值。當(dāng)被檢透鏡11全口徑檢測完成后，第二步進(jìn)電機(jī)123驅(qū)動CCD攝像機(jī)121沿光軸移動一段距離，重新對被檢透鏡11全口徑進(jìn)行采樣。重復(fù)上述過程直到CCD攝像機(jī)121已經(jīng)在幾個位置完成了圖像的采集。
本實用新型的系統(tǒng)控制與數(shù)據(jù)處理軟件的流程如圖6所示，系統(tǒng)開始工作前的初始條件為圓形屏101、及CCD攝像機(jī)121的靶面都與被檢透鏡11的光軸垂直，光束掃描機(jī)構(gòu)10的轉(zhuǎn)軸中心與被檢透鏡11的光軸重合，CCD攝像機(jī)121的靶面位于理想焦面后方一定距離處，照明系統(tǒng)9出射光束的光軸與光束掃描機(jī)構(gòu)10的轉(zhuǎn)軸重合。系統(tǒng)對被檢透鏡11的檢驗過程如下所述(1)軟件控制光束掃描機(jī)構(gòu)10繞其軸轉(zhuǎn)動θ角，從照明系統(tǒng)9出射的小口徑平行光束投射在被檢透鏡11的某一區(qū)域，經(jīng)被檢透鏡11會聚后射向CCD攝像機(jī)121，CCD攝像機(jī)121將接收到的光斑圖像傳遞給計算機(jī)125，軟件對圖像進(jìn)行處理，得到采樣光束的中心光線交到靶面上的位置坐標(biāo)(x1，y1，z1)(該坐標(biāo)系的XOY面是以CCD攝像機(jī)121靶面左上角第一個像素作為坐標(biāo)原點(diǎn)，以垂直紙面向外為X軸正向以在紙面內(nèi)豎直向下為Y軸正向，以像素為單位，該坐標(biāo)系的Z軸與光軸平行，以CCD攝像機(jī)121初始位置為零點(diǎn)，沿光路行徑方向為正向)；(2)重復(fù)步驟(1)，直到光束掃描機(jī)構(gòu)10剛好已經(jīng)轉(zhuǎn)動一圈；(3)軟件控制第二步進(jìn)電機(jī)使照明系統(tǒng)沿被檢透鏡11徑向移動一定距離，重復(fù)步驟(1)和(2)。
(4)當(dāng)被檢透鏡11的整個通光口徑都被采樣過后，軟件控制CCD攝像機(jī)121向著光路的反方向軸向移動一段距離，重復(fù)步驟(1)、(2)、(3)；(5)重復(fù)上述步驟，當(dāng)CCD攝像機(jī)121已經(jīng)被移動4次時，系統(tǒng)采樣過程結(jié)束。此時檢測被檢透鏡11同一位置的采樣光束已經(jīng)在像方的5個位置被CCD攝像機(jī)121采集下來，同時軟件對其處理，得到采樣光束中心光線分別在這5個位置與CCD攝像機(jī)121的靶面相交的坐標(biāo)，分別記為被檢測時采樣光束中心光線與靶面的交點(diǎn)坐標(biāo)分別記為(x1，y1，z1)、(x2，y2，z2)、(x3，y3，z3)、(x4，y4，z4)、(x5，y5，z5)。
最后計算機(jī)通過軟件開始進(jìn)行數(shù)值計算以得到被檢透鏡11的一些質(zhì)量評價參數(shù)。數(shù)值計算過程如下首先將CCD攝像機(jī)121在位置Z1時，裝置對被檢透鏡11某個環(huán)帶采樣時得到的一些坐標(biāo)值用最小二乘法進(jìn)行圓擬和，得到擬和圓半徑R1，記為(R1，Z1)，然后將CCD攝像機(jī)021在其他4個位置時，裝置對被檢透鏡11同一環(huán)帶采樣時得到的坐標(biāo)值進(jìn)行擬和，結(jié)果記為(R2，Z2)、(R3，Z3)、(R4，Z4)和(R5，Z5)。對這5個點(diǎn)用最小二乘法進(jìn)行直線擬和得到直線方程Z＝f(R)，令R＝0，解方程得Z0，Z0與理想焦面位置差值便是該環(huán)帶的平均縱向球差。用同樣的方法可以得到被檢透鏡11任意環(huán)帶的平均縱向球差δL′。最后環(huán)帶平均波像差可由公式wh=Σ0h-δL′·hf′2·Δh]]>算得，其中f’為被檢透鏡11的理想像方焦距，h為環(huán)帶離透鏡中心的距離，Δh為相鄰環(huán)帶之間的距離。
圖3是本實用新型的一個實施例，其具體結(jié)構(gòu)參數(shù)敘述如下
照明系統(tǒng)9中半導(dǎo)體激光器91的波長為1.06μm，光束發(fā)散角垂直方向為40°，水平方向為10°。準(zhǔn)直透鏡組92由一個正透鏡和一個負(fù)透鏡組成，出射的高質(zhì)量平行光束的口徑是Φ2mm。擴(kuò)束鏡組903中的準(zhǔn)直透鏡932與聚焦鏡931的焦距之比為5，則通過擴(kuò)束鏡組后光束口徑被放大5倍，變?yōu)棣?0mm?？勺児怅@94的口徑是連續(xù)可調(diào)的，最大口徑為Φ15mm，根據(jù)被檢透鏡的參數(shù)，我們調(diào)節(jié)可變光闌使出射光束的口徑為Ф6mm。光束掃描機(jī)構(gòu)10的圓形屏101口徑為Φ400mm，其上的空槽寬20mm，長420mm，空槽的軸線過光束掃描機(jī)構(gòu)10的轉(zhuǎn)軸中心。第一步進(jìn)電機(jī)102為四相線混合式步進(jìn)電機(jī)，驅(qū)動光束掃描機(jī)構(gòu)10每次轉(zhuǎn)動0.9°或者根據(jù)測量需要每次轉(zhuǎn)動0.9°的整數(shù)倍。一維電動調(diào)整架103行程為400mm，采樣過程中一維電動調(diào)整架103每次驅(qū)動照明系統(tǒng)9移動2mm(可以根據(jù)需要得到的檢測精度自行設(shè)定)。被檢透鏡11的通光口徑為Φ300mm，焦距為900mm，工作波長為1.06μm。CCD攝像機(jī)121為1/3″黑白CCD攝像機(jī)，像素尺寸為6.5μm ×6.3μm。第二步進(jìn)電機(jī)123驅(qū)動CCD攝像機(jī)121每次軸向移動距離為1mm。系統(tǒng)控制與數(shù)據(jù)處理軟件用VC++語言編寫，安裝在計算機(jī)125上，其通過計算機(jī)上的圖像采集卡對CCD攝像機(jī)121進(jìn)行控制，通過計算機(jī)125上的并行口對裝置中的步進(jìn)電機(jī)發(fā)出時序脈沖進(jìn)行控制。
權(quán)利要求1.一種用于透鏡光學(xué)質(zhì)量檢測的二維掃描型光學(xué)質(zhì)量檢測裝置，由照明系統(tǒng)(9)、光束掃描機(jī)構(gòu)(10)、被檢透鏡(11)、圖像接受系統(tǒng)(12)以及系統(tǒng)控制與數(shù)據(jù)處理軟件組成，其特征在于所述的照明系統(tǒng)(9)是一輸出光束口徑可調(diào)的準(zhǔn)直光源；所述的光束掃描機(jī)構(gòu)(10)由圓形屏(101)、第一步進(jìn)電機(jī)(102)、一維電動調(diào)整架(103)和支架(104)組成，該圓形屏(101)安放在一支架(104)上，該支架(104)的一方固定該第一步進(jìn)電機(jī)(102)，第一步進(jìn)電機(jī)(102)驅(qū)動該圓形屏(101)繞其軸旋轉(zhuǎn)，該一維電動調(diào)整架(103)的兩導(dǎo)軌(1031)沿徑向固定在該圓形屏(101)上，該導(dǎo)軌(1031)上設(shè)置一滑塊(1032)，該滑塊(1032)上承載所述的照明系統(tǒng)(9)，所述滑塊(1032)受第三步進(jìn)電機(jī)(1033)驅(qū)動在導(dǎo)軌(1031)上移動；所述的圖像接受系統(tǒng)(12)包括CCD攝像機(jī)(121)、導(dǎo)軌(122)、第二步進(jìn)電機(jī)(123)、支架(124)和計算機(jī)(125)，所述的CCD攝像機(jī)(121)通過支架(124)置于導(dǎo)軌(122)上，該導(dǎo)軌(122)的方向與被檢透鏡(11)的光軸平行，CCD攝像機(jī)(121)光軸與被檢透鏡(11)光軸和圓形屏(101)的轉(zhuǎn)軸三者同軸，所述的計算機(jī)(125)與第一步進(jìn)電機(jī)(102)、第二步進(jìn)電機(jī)(123)、第三步進(jìn)電機(jī)(1033)和CCD攝像機(jī)(121)通過信號線相連。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的二維掃描型光學(xué)質(zhì)量檢測裝置，其特征在于所述的圓形屏(101)有一徑向空槽，該一維電動調(diào)整架(103)的兩導(dǎo)軌(1031)沿該空槽固定在該圓形屏(101)上，該導(dǎo)軌(1031)上設(shè)置一滑塊(1032)，該滑塊(1032)上載有所述的照明系統(tǒng)(9)并使其恰好位于該空槽內(nèi)，所述的徑向空槽是一過該圓形屏(101)軸心的空槽。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的二維掃描型光學(xué)質(zhì)量檢測裝置，其特征在于所述的被檢透鏡(11)在照明系統(tǒng)(9)的光束前進(jìn)方向，其光軸與圓形屏(101)的轉(zhuǎn)軸同軸。
專利摘要一種用于透鏡光學(xué)質(zhì)量檢測的二維掃描型光學(xué)質(zhì)量檢測裝置，由照明系統(tǒng)、光束掃描機(jī)構(gòu)、被檢透鏡、圖像接受系統(tǒng)以及系統(tǒng)控制與數(shù)據(jù)處理軟件組成，其特征在于所述的照明系統(tǒng)是一輸出光束口徑可調(diào)的準(zhǔn)直光源；所述的光束掃描機(jī)構(gòu)由圓形屏、第一步進(jìn)電機(jī)、一維電動調(diào)整架和支架組成；所述的圖像接受系統(tǒng)包括CCD攝像機(jī)、導(dǎo)軌、第二步進(jìn)電機(jī)、支架和計算機(jī)，所述的計算機(jī)與第一步進(jìn)電機(jī)、第二步進(jìn)電機(jī)、第三步進(jìn)電機(jī)和CCD攝像機(jī)通過信號線相連。本實用新型能對被檢透鏡進(jìn)行全面檢測，可以得到被檢透鏡的局部誤差。采樣光束口徑大小可以隨意調(diào)節(jié)。檢測波長可變。減小了照明系統(tǒng)的設(shè)計與加工難度，提高了檢測的效率，實現(xiàn)了哈特曼光闌檢測法的智能化和數(shù)字化。
文檔編號G01M11/02GK2748898SQ200420110960
公開日2005年12月28日 申請日期2004年11月17日 優(yōu)先權(quán)日2004年11月17日
發(fā)明者黃惠杰, 閆巖, 劉丹, 任冰強(qiáng), 趙永凱, 黃立華, 張維新 申請人:中國科學(xué)院上海光學(xué)精密機(jī)械研究所