一種橢球鏡面形檢測裝置及方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種橢球鏡面形檢測裝置，包括：橢球鏡；變焦單元，所述變焦單元對圓環(huán)光進行縮放，并將所述圓環(huán)光聚焦在所述橢球鏡的近焦點處；光屏，所述光屏開孔位置在所述橢球鏡的遠焦點處。本發(fā)明還提供了一種橢球鏡面形檢測方法。本發(fā)明具有檢測效率高、系統(tǒng)成本低、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單、檢測結(jié)果直觀等優(yōu)點。
【專利說明】-種欄球鏡面形檢測裝置及方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及光學(xué)檢測領(lǐng)域，特別涉及一種楠球鏡面形檢測裝置及方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 楠球鏡是光散射法PM2. 5監(jiān)測儀光學(xué)系統(tǒng)中重要的結(jié)構(gòu)部件，楠球鏡面形的檢測 對光路的調(diào)試W及光學(xué)性能的好壞有重要作用。
[0003]目前檢測楠球鏡面形的常見方法有兩種，分別如下：
[0004] 1、條紋投影法：
[0005] 如圖1所示，計算機101產(chǎn)生的模擬干涉條紋通過投影儀102投射至待測物體103 的表面，采用相移技術(shù)對被測物體103的表面進行測量，CCD104接收待測物體103表面返 回的信息形成條紋圖，并將條紋圖反饋至計算機101。計算機101對條紋圖數(shù)據(jù)進行處理， 如經(jīng)過壓包相位、展開相位等對條紋圖的相位進行重建，通過預(yù)先標定的系統(tǒng)參數(shù)，最終得 到被測物體面形圖105。
[000引 2、干涉法：
[0007] 如圖2所示，激光器111發(fā)射出激光，通過濾波器112進行空間濾波，經(jīng)擴束鏡113 放大，再通過分光棱鏡114、反射鏡115、準直物鏡116、壓電陶瓷堆117和聚焦透鏡118到達 被測物體119,攜帶非球面面形信息的光束從非球面鏡反射回來，再次通過聚焦透鏡118入 射到分光棱鏡114上，進入分光單元1110。光束在分光單元1110中形成檢測光與參考光的 干涉；即光束先經(jīng)過偏振片入射到第一光學(xué)平板的前表面，被分成兩束，再從第二光學(xué)平板 出來時相遇形成徑向剪切，然后再經(jīng)分束光柵分成四束，并通過1/4波片變成圓偏振光，通 過偏振片組合后各自形成干涉，產(chǎn)生4幅干涉條紋。干涉條紋依次通過成像透鏡1111、變焦 透鏡1112、反射鏡1113、輔助成像透鏡1114、CCD攝像機1115后輸出干涉條紋圖樣1116。
[0008]W上檢測方法均能夠?qū)崿F(xiàn)楠球鏡面形的檢測，但還存在W下不足：
[000引 1、檢測結(jié)果不直觀
[0010] 在上述兩種方法中，攜帶楠球鏡面形的圖樣均需要通過相應(yīng)的器件進行解調(diào)或重 建才能顯示出來，不能直觀的實時的被實驗者觀察到；
[0011] 2、檢測過程復(fù)雜、效率低、系統(tǒng)成本高
[0012] 為使圖像解調(diào)或重建及系統(tǒng)參數(shù)的預(yù)先標定等過程均引入了較多的物理器件或 軟件程序，使得檢測過程復(fù)雜、效率低；同時系統(tǒng)成本較高。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0013] 為了解決現(xiàn)有技術(shù)中的上述不足，本發(fā)明提供了檢測效率高、成本低、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡 單的楠球鏡面形檢測裝置及方法。
[0014] 為實現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：
[0015] 一種楠球鏡面形檢測裝置，包括：
[001引楠球鏡；
[0017] 變焦單元，所述變焦單元對圓環(huán)光進行縮放，并將所述圓環(huán)光聚焦在所述楠球鏡 的近焦點處；
[0018] 光屏，所述光屏開孔位置在所述楠球鏡的遠焦點處。
[0019] 進一步，所述楠球鏡面形檢測裝置還包括光學(xué)變換單元，平行光照射在所述光學(xué) 變換單元上形成的圓環(huán)光照射在所述變焦單元上。
[0020] 進一步，所述光學(xué)變換單元包括軸棱錐。
[0021] 作為優(yōu)選，所述軸棱錐包括正軸棱錐和負軸棱錐，所述正軸棱錐的放置位置比所 述負軸棱錐更靠近所述楠球鏡。
[0022] 進一步，所述楠球鏡面形檢測裝置還包括光發(fā)射單元，所述光發(fā)射單元包括光源 模塊，所述光源模塊包括單色光源和準直鏡，所述準直鏡將所述單色光源發(fā)出的光準直為 平行光照射在光學(xué)變換單元上。
[0023] 作為優(yōu)選，所述光發(fā)射單元包括合束鏡和兩組光源模塊，所述兩組光源模塊的單 色光源發(fā)射不同波長的光，兩個單色光源發(fā)出的光經(jīng)相應(yīng)準直鏡準直后經(jīng)合束鏡合為一 束。
[0024] 進一步，所述兩組光源模塊分別設(shè)置在合束鏡的同側(cè)或異側(cè)。
[0025] 進一步，所述變焦單元包括機械補償模塊和光學(xué)補償模塊；機械補償模塊由變倍 透鏡組和補償透鏡組兩部分組成；機械補償模塊的透鏡中空，機械補償模塊用于對紅光變 焦，機械補償模塊的透鏡的中空部分用于通過綠光；光學(xué)補償模塊由補償透鏡組組成，光學(xué) 補償模塊用于接收機械補償模塊透鏡組中空部分通過的光，并對綠光變焦。
[0026] 進一步，所述變焦單元還包括固定透鏡組，所述固定透鏡組包括兩個凸透鏡，分別 設(shè)置在機械補償模塊和光學(xué)補償模塊的外側(cè)。
[0027] 作為優(yōu)選，所述楠球鏡面形檢測裝置還包括設(shè)置在所述楠球鏡近焦點處的光闊。
[0028] 本發(fā)明還提供了一種楠球鏡面形檢測方法，包括如下步驟：
[0029] A、將圓環(huán)光聚焦在楠球鏡的近焦點處后再照射在楠球鏡面上，照射在楠球鏡面上 的圓環(huán)最外層能夠覆蓋楠球鏡最外層邊緣；
[0030] B、對圓環(huán)光進行縮放，使得照射在楠球鏡面上的圓環(huán)對楠球鏡面進行掃描；
[0031] 觀察開孔位置在楠球鏡遠焦點處的光屏，并根據(jù)光屏上圓環(huán)光斑的亮暗判斷楠球 鏡面的加工是否符合設(shè)計要求。
[0032] 進一步，采用上述任一所述的楠球鏡面形檢測裝置，具體如下：
[0033] 進一步，在步驟A中，平行光照射在光學(xué)變換單元上形成圓環(huán)光。
[0034] 進一步，所述光學(xué)變換單元包括軸棱錐。
[00巧]作為優(yōu)選，所述軸棱錐包括正軸棱錐和負軸棱錐，所述正軸棱錐的放置位置比所 述負軸棱錐更靠近所述楠球鏡。
[0036] 進一步，光發(fā)射單元發(fā)出平行光照射在光學(xué)變換單元上，所述光發(fā)射單元包括光 源模塊，所述光源模塊包括單色光源和準直鏡。
[0037] 作為優(yōu)選，所述光發(fā)射單元包括合束鏡和兩組光源模塊，所述兩組光源模塊的單 色光源發(fā)射不同波長的光，兩個單色光源發(fā)出的光經(jīng)相應(yīng)準直鏡準直后經(jīng)合束鏡合為一 束。
[0038] 進一步，兩組光源模塊分別設(shè)置在合束鏡的同側(cè)或異側(cè)。
[0039] 進一步，在步驟B中，采用變焦單元對圓環(huán)光進行縮放，所述變焦單元包括機械補 償模塊和光學(xué)補償模塊；機械補償模塊由變倍透鏡組和補償透鏡組兩部分組成；機械補償 模塊的透鏡中空，機械補償模塊用于對紅光變焦，機械補償模塊的透鏡的中空部分用于通 過綠光；光學(xué)補償模塊由補償透鏡組組成，光學(xué)補償模塊用于接收機械補償模塊透鏡組中 空部分通過的光，并對綠光變焦。
[0040] 進一步，所述變焦單元還包括固定透鏡組，所述固定透鏡組包括兩個凸透鏡，分別 設(shè)置在機械補償模塊和光學(xué)補償模塊的外側(cè)。
[0041] 作為優(yōu)選，在步驟A中，圓環(huán)光聚焦在設(shè)置在楠球鏡近焦點處的光闊上。
[0042] 優(yōu)選地，所述光屏上的開孔孔徑為1mm。
[0043] 本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有W下有益效果：
[0044] 1、檢測效率高
[0045] 采用變焦單元，對投射在楠球鏡表面的圓環(huán)進行交替式放大或縮小，W完成對楠 球鏡表面的掃描；通過針孔用肉眼直接觀察楠球鏡表面的光斑形狀，很快就可判斷出楠球 鏡面形的情況，檢測效率高。
[004引 2、系統(tǒng)成本低
[0047] 所用光學(xué)元件簡單，未采用精密的光電設(shè)備，降低了成本。
[0048] 3、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單、檢測結(jié)果直觀
[0049] 未采用電子設(shè)備和光信息處理設(shè)備，光路系統(tǒng)簡單，且單獨使用光學(xué)系統(tǒng)對楠球 鏡鏡面進行檢測，檢測結(jié)果直接用肉眼觀察，直觀、便捷，大大降低了系統(tǒng)的復(fù)雜性。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0050] 圖1為【背景技術(shù)】中條紋投影法的原理圖；
[0051] 圖2為【背景技術(shù)】中干涉法的原理圖；
[0052] 圖3為實施例2中楠球鏡面形檢測裝置結(jié)構(gòu)示意圖；
[0053] 圖4為實施例2中楠球鏡面形檢測裝置焦點位置關(guān)系圖；
[0054] 圖5為實施例2中光學(xué)變換單元中的軸棱錐結(jié)構(gòu)示意圖；
[0055] 圖6為實施例2中變焦系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。

【具體實施方式】
[0056] 實施例1
[0057] -種楠球鏡面形檢測裝置，包括：
[0058] 楠球鏡；
[0059] 變焦單元，所述變焦單元對圓環(huán)光進行縮放，并將所述圓環(huán)光聚焦在所述楠球鏡 的近焦點處，并繼續(xù)發(fā)散照射在楠球鏡面上；
[0060] 光屏，所述光屏開孔位置在所述楠球鏡的遠焦點處。
[0061] 從聚焦在楠球鏡近焦點處的光出射后照射在楠球鏡面上后，攜帶楠球鏡面形信息 的光會經(jīng)過楠球鏡的遠焦點，故，在楠球鏡的遠焦點處放置光屏，觀察者觀察光屏，可清晰 的看到楠球鏡面形情況，即根據(jù)光屏上圓環(huán)光斑的亮暗判斷楠球鏡面的加工是否符合設(shè)計 要求；若看到明亮的圓環(huán)光斑，表明楠球鏡面形加工符合設(shè)計要求；若看到灰暗的圓環(huán)光 斑，表明楠球鏡面形加工偏離原設(shè)計要求。
[0062] 因用于觀察用的光線接收系統(tǒng)光屏等的分辨率限制，采用圓環(huán)光對楠球鏡表面進 行逐次掃描可W對檢測面有較高的分辨率，如采用實也光斑會引起不同檢測表面反射光之 間的重合造成誤檢。
[0063] 為獲得圓環(huán)光，進一步，所述楠球鏡面形檢測裝置還包括光學(xué)變換單元，平行光照 射在所述光學(xué)變換單元上形成的圓環(huán)光照射在所述變焦單元上。
[0064] 進一步，所述光學(xué)變換單元包括軸棱錐；所述光學(xué)變換單元可W包括一個正軸棱 錐或一個負軸棱錐或兩個W上正、負軸棱錐的組合；
[0065] 作為優(yōu)選，所述軸棱錐包括正軸棱錐和負軸棱錐，所述正軸棱錐的放置位置比所 述負軸棱錐更靠近所述楠球鏡。此時，形成的圓環(huán)光為雙圓環(huán)。
[0066] 通過調(diào)節(jié)正、負軸棱錐之間的距離，使得出射的雙圓環(huán)光束的半徑達到一個比較 大的值，W最外層圓環(huán)能夠覆蓋被檢楠球鏡最外層邊緣為宜，且雙圓環(huán)之間不重疊。
[0067] 為獲得平行光，進一步，所述楠球鏡面形檢測裝置還包括光發(fā)射單元，所述光發(fā)射 單元包括光源模塊，所述光源模塊包括單色光源和準直鏡，所述準直鏡將所述單色光源發(fā) 出的光準直為平行光照射在光學(xué)變換單元上。
[0068] 由于軸棱錐對不同的波長會有色散作用，為了只產(chǎn)生一個圓環(huán)或為提高檢測效率 產(chǎn)生兩個圓環(huán)，所W采用單色光或采用經(jīng)過綠光和紅光合束后平行入射于軸棱錐后的色散 作用進行分離產(chǎn)生，且單色光源可W區(qū)別于自然光，眼睛對紅綠色敏感，便于觀測。
[0069] 所述平行光可W是單色光，也可W是復(fù)色光，即當所述平行光是單色光時，則所述 光源模塊包括一個單色光源和與其相應(yīng)的準直鏡，如所述單色光源是紅光光源或綠光光源 等可見光單色光源；當所述平行光是復(fù)色光時，則，所述光源模塊包括兩個W上發(fā)射不同波 長光的單色光源及分別與相應(yīng)波長的單色光源對應(yīng)的準直鏡，此時，不同的單色光源發(fā)出 的光經(jīng)相應(yīng)準直鏡準直后需要經(jīng)過合束鏡合為一束后再照射在光學(xué)變換單元上；
[0070] 光學(xué)變換單元要求光線必須平行于光軸方向入射，所W要將光線利用合束鏡調(diào)整 到光軸方向上。
[0071] 作為優(yōu)選，所述光發(fā)射單元包括合束鏡和兩組光源模塊，所述兩組光源模塊的單 色光源發(fā)射不同波長的光，兩個單色光源發(fā)出的光經(jīng)相應(yīng)準直鏡準直后經(jīng)合束鏡合為一 束。優(yōu)選的，所述兩組光源模塊的單色光源分別為紅光光源、綠光光源。合束鏡要求準直后 的激光W45度角入射，且合束鏡是反射紅光透射綠光，即對532nm綠光穿透率大于95 %，對 650皿紅光反射率大于95 %。
[0072] 為了使不同的單色光源發(fā)出的光經(jīng)相應(yīng)準直鏡準直后能夠合為一束，不同的單色 光源及其相應(yīng)的準直鏡可W根據(jù)反射或折射情況設(shè)置在合束鏡的同側(cè)或異側(cè)。
[0073] 進一步，所述兩組光源模塊分別設(shè)置在合束鏡的同側(cè)或異側(cè)。
[0074] 光源模塊發(fā)出的平行光照射在光學(xué)變換模塊上成為圓環(huán)光后被聚焦到楠球鏡的 近焦點后再發(fā)散照射到楠球鏡面上，為使從楠球鏡近焦點發(fā)散的光能夠照射在楠球鏡面上 W進行楠球鏡面形的檢測，進一步，所述變焦單元還用于調(diào)節(jié)光束焦距，所述變焦單元包括 機械補償模塊和光學(xué)補償模塊；所述變焦單元包括機械補償模塊和光學(xué)補償模塊；機械補 償模塊由變倍透鏡組和補償透鏡組兩部分組成，光學(xué)補償模塊由補償透鏡組組成；所述變 倍透鏡組為一個凸透鏡，所述補償透鏡組為兩個凹透鏡；且機械補償模塊的透鏡中空；機 械補償模塊用于對紅光變焦，機械補償模塊的透鏡的中空部分用于通過綠光；光學(xué)補償模 塊用于接收機械補償模塊透鏡組中空部分通過的光，并對綠光變焦。
[00巧]進一步，所述變焦單元還包括固定透鏡組，所述固定透鏡組包括兩個凸透鏡，分別 設(shè)置在機械補償模塊和光學(xué)補償模塊的外側(cè)。
[0076]水平移動變焦單元的機械補償模塊或光學(xué)補償模塊，其中光學(xué)補償模塊做幅度較 大的線性運動，機械補償模塊做幅度較小的非線性運動，W達到對圓環(huán)半徑的放大或縮小， 且焦距最好保持在一個較大的數(shù)值，即焦距最好在7-12cm范圍內(nèi)，W防光學(xué)系統(tǒng)擋住被 檢楠球鏡表面反射光線的傳播；
[0077] 本發(fā)明中被檢楠球鏡的近焦點距離楠球鏡頂點為5畑1，遠焦點距離為9畑1，所W紅 光的焦距可W取為IOcm,綠光的焦距可W取為8cm。
[0078] 變焦單元能夠保持聚焦后的焦點始終在被檢楠球鏡的近焦點處，同時，還能對圓 環(huán)光進行縮放，使得照射在楠球鏡面上的圓環(huán)對楠球鏡面進行掃描。
[0079] 當所述光發(fā)射單元包括兩組光源模塊時，通過調(diào)節(jié)變焦單元，將其中一種單色光 作為檢測光及另一種單色光的標記，對另一種單色光進行縮放改變對楠球鏡面形的掃描范 圍。通過調(diào)節(jié)使兩種單色光交替對楠球鏡面進行掃描，可W達到無重復(fù)或無遺漏且較快地 檢測整個楠球鏡面形的目的。
[0080] 作為優(yōu)選，所述楠球鏡面形檢測裝置還包括設(shè)置在所述楠球鏡近焦點處的光闊。 該光闊為孔徑光闊，作用是為了限制入射光束的邊緣光線。
[0081] 本發(fā)明還提供了一種楠球鏡面形檢測方法，采用上述所述楠球鏡面形檢測裝置， 包括如下步驟：
[0082]A、將圓環(huán)光聚焦在楠球鏡的近焦點處后再照射在楠球鏡面上，照射在楠球鏡面上 的圓環(huán)最外層能夠覆蓋楠球鏡最外層邊緣；
[0083]B、對圓環(huán)光進行縮放，使得照射在楠球鏡面上的圓環(huán)對楠球鏡面進行掃描；
[0084] 觀察開孔位置在楠球鏡遠焦點處的光屏，并根據(jù)光屏上圓環(huán)光斑的亮暗判斷楠球 鏡面的加工是否符合設(shè)計要求：若看到明亮的圓環(huán)光斑，表明楠球鏡面形加工符合設(shè)計要 求；若看到灰暗的圓環(huán)光斑，表明楠球鏡面形加工偏離原設(shè)計要求。
[0085] 進一步，在步驟A中，平行光照射在光學(xué)變換單元上形成圓環(huán)光。
[0086] 進一步，所述光學(xué)變換單元包括軸棱錐。
[0087]作為優(yōu)選，所述軸棱錐包括正軸棱錐和負軸棱錐，所述正軸棱錐的放置位置比所 述負軸棱錐更靠近所述楠球鏡。
[0088] 進一步，光發(fā)射單元發(fā)出平行光照射在光學(xué)變換單元上，所述光發(fā)射單元包括光 源模塊，所述光源模塊包括單色光源和準直鏡。
[0089] 作為優(yōu)選，所述光發(fā)射單元包括合束鏡和兩組光源模塊，所述兩組光源模塊的單 色光源發(fā)射不同波長的光，兩個單色光源發(fā)出的光經(jīng)相應(yīng)準直鏡準直后經(jīng)合束鏡合為一 束。
[0090] 進一步，兩組光源模塊分別設(shè)置在合束鏡的同側(cè)或異側(cè)。
[0091] 進一步，在步驟B中，采用變焦單元對圓環(huán)光進行縮放，所述變焦單元包括機械補 償模塊和光學(xué)補償模塊；所述變焦單元包括機械補償模塊和光學(xué)補償模塊；機械補償模塊 由變倍透鏡組和補償透鏡組兩部分組成，光學(xué)補償模塊由補償透鏡組組成；所述變倍透鏡 組為一個凸透鏡，所述補償透鏡組為兩個凹透鏡；且機械補償模塊的透鏡中空；機械補償 模塊用于對紅光變焦，機械補償模塊的透鏡的中空部分用于通過綠光；光學(xué)補償模塊用于 接收機械補償模塊透鏡組中空部分通過的光，并對綠光變焦。
[0092] 進一步，所述變焦單元還包括固定透鏡組，所述固定透鏡組包括兩個凸透鏡，分別 設(shè)置在機械補償模塊和光學(xué)補償模塊的外側(cè)。
[0093] 作為優(yōu)選，在步驟A中，圓環(huán)光聚焦在設(shè)置在楠球鏡近焦點處的光闊上。
[0094] 優(yōu)選地，所述光屏上的開孔孔徑為1mm。
[009引 實施例2
[0096] 本實施例是實施例1的應(yīng)用例。
[0097] 請參閱圖3、圖4,本實施例的楠球鏡面形檢測裝置包括：
[0098]1、光發(fā)射單元1，所述光發(fā)射單元1包括合束鏡10和兩組光源模塊，兩組光源模塊 分別設(shè)置在合束鏡10的兩側(cè)，其中一個光源模塊包括單色光源11和準直鏡12,另一個光源 模塊包括單色光源13和準直鏡14,其中，單色光源11為紅光LD，單色光源13為綠光LD; 所述兩組光源模塊的單色光源發(fā)射不同波長的光，經(jīng)相應(yīng)準直鏡準直為平行光經(jīng)合束鏡10 合為一束照射在光學(xué)變換單兀2上。
[0099] 2、光學(xué)變換單元2,經(jīng)合束鏡10合為一束后的平行光照射在所述光學(xué)變換單元2 上；所述光學(xué)變換單元2包括軸棱錐；所述軸棱錐包括正軸棱錐21和負軸棱錐22,所述正 軸棱錐21的放置位置比所述負軸棱錐22更靠近楠球鏡5 ;通過調(diào)節(jié)正軸棱錐21、負軸棱錐 22之間的距離，使得出射的圓環(huán)光束的半徑達到一個比較大的值，W最外層圓環(huán)能夠覆蓋 被檢楠球鏡5最外層邊緣為宜。
[0100] 本實施例中，請參閱圖5,經(jīng)光學(xué)變換單元后出射的圓環(huán)光的內(nèi)半徑與軸棱錐系統(tǒng) 參數(shù)之間的定量關(guān)系為；r=f//[cotk)+l-ail如)]，其中d為錐頂間距，Y為光線偏離光軸的夾 角，^為錐角。
[0101] 假設(shè)軸棱錐采用k9材料，d為IOcm, ;/ = 口 = 30，入射的紅光波長為635nm，入射直 徑為7cm，利用上面所述公式，并結(jié)合ZEMAX，通過光線追跡法，可得到輸出的空也圓環(huán)光束 內(nèi)圓直徑為9cm,外圓直徑為14cm。
[0102] 3、變焦單元3,所述變焦單元3對從光學(xué)變換單元2出射的圓環(huán)光進行縮放，并將 所述圓環(huán)光聚焦在楠球鏡5的近焦點Fl處，并繼續(xù)發(fā)散照射在楠球鏡5鏡面上；請參閱圖 6,所述變焦單元3包括機械補償模塊31、光學(xué)補償模塊32和固定透鏡組，所述固定透鏡組 包括凸透鏡33和凸透鏡34,分別設(shè)置在機械補償模塊和光學(xué)補償模塊的外側(cè)；機械補償模 塊31由變倍透鏡組和補償透鏡組兩部分組成，且機械補償模塊31的透鏡中空，光學(xué)補償模 塊由補償透鏡組組成；所述變倍透鏡組為一個凸透鏡，所述補償透鏡組為兩個凹透鏡；機 械補償模塊31用于對紅光變焦，透鏡的中空部分用于通過綠光，光學(xué)補償模塊42用于接收 機械補償模塊31透鏡組中空部分通過的光，并對綠光變焦。
[0103] 水平移動變焦單元3的機械補償模塊31或光學(xué)補償模塊31、2,其中，機械補償模 塊31做幅度較小的非線性運動，光學(xué)補償模塊32做幅度較大的線性運動，W達到對圓環(huán)半 徑的放大或縮小，且焦距最好保持在一個較大的數(shù)值即，焦距范圍最好在7 - 12cm范圍內(nèi)， W防光學(xué)系統(tǒng)擋住被檢楠球鏡5表面反射光線的傳播；本發(fā)明中被檢楠球鏡的近焦點距離 楠球鏡頂點為5cm，遠焦點距離為9cm，所W紅光的焦距可W取為10cm，綠光的焦距可W取為8畑1。
[0104] 變焦單元3能夠保持聚焦后的焦點始終在被檢楠球鏡5的近焦點Fl處，同時，還 能對圓環(huán)光進行縮放，使得照射在楠球鏡面上的圓環(huán)對楠球鏡面進行掃描。
[0105] 本實施例中，通過調(diào)節(jié)變焦單元3,將其中一種單色光如紅光作為檢測光及綠光的 標記，對綠光進行縮放改變對楠球鏡5面形的掃描范圍。通過調(diào)節(jié)使兩種單色光即紅光和 綠光交替對楠球鏡5的鏡面進行掃描，可W達到無重復(fù)或無遺漏且較快地檢測整個楠球鏡 面形的目的。
[0106] 4、光闊4,所述光闊4設(shè)置在所述楠球鏡5近焦點處，作用是為了限制入射光束的 邊緣光線。
[0107] 5、待檢球鏡5;
[010引 6、光屏6,所述光屏6的開孔61的位置在所述楠球鏡5的遠焦點巧處，所述光屏 6的開孔61孔徑為1mm。
[0109] 本實施例還提供了一種楠球鏡面形檢測方法，采用本實施例的楠球鏡面形檢測裝 置，包括W下步驟：
[0110] 光發(fā)射單元的光源模塊發(fā)出紅光和綠光，并分別經(jīng)其相應(yīng)準直鏡準直為平行光后 經(jīng)合束鏡10合為一束照射在光學(xué)變換單元2上；
[0111] 調(diào)節(jié)正軸棱錐21、負軸棱錐22之間的距離，使得從光學(xué)變換單元2出射的圓環(huán)光 束的半徑達到一個比較大的值，W最外層圓環(huán)能夠覆蓋被檢楠球鏡5最外層邊緣為宜；
[0112] 調(diào)節(jié)機械補償模塊31和光學(xué)補償模塊32,使得變焦單元3對從光學(xué)變換單元2出 射的圓環(huán)光經(jīng)進行縮放，并將所述圓環(huán)光聚焦在楠球鏡5的近焦點Fl處的光闊4上，并繼 續(xù)發(fā)散照射在楠球鏡5鏡面上，使得照射在楠球鏡面上的圓環(huán)最外層能夠覆蓋楠球鏡最外 層邊緣；
[0113] 對圓環(huán)光進行縮放，使得照射在楠球鏡面上的圓環(huán)對楠球鏡面進行掃描；
[0114]水平移動變焦單元3的機械補償模塊31或光學(xué)補償模塊32,其中，機械補償模塊 31做幅度較小的非線性運動，光學(xué)補償模塊32做幅度較大的線性運動，W達到對圓環(huán)半徑 的放大或縮小，且焦距最好保持在一個較大的數(shù)值，即焦距范圍最好在7-12cm范圍內(nèi)，W 防光學(xué)系統(tǒng)擋住被檢楠球鏡5表面反射光線的傳播；本發(fā)明中被檢楠球鏡的近焦點距離楠 球鏡頂點為5畑1，遠焦點距離為9畑1，所W紅光的焦距可W取為IOcm,綠光的焦距可W取為 8cm。
[0115] 將其中一種單色光如紅光作為檢測光及綠光的標記，對綠光進行縮放改變對楠球 鏡5面形的掃描范圍。通過調(diào)節(jié)使兩種單色光即紅光和綠光交替對楠球鏡5的鏡面進行掃 描，可W達到無重復(fù)或無遺漏且較快地檢測整個楠球鏡面形的目的；
[0116] 觀察開孔61的位置在楠球鏡遠焦點處的光屏6,并根據(jù)光屏61上圓環(huán)光斑的亮暗 判斷楠球鏡5的面形的加工是否符合設(shè)計要求；若看到明亮的圓環(huán)光斑，表明楠球鏡面形 加工符合設(shè)計要求；若看到灰暗的圓環(huán)光斑，表明楠球鏡面形加工偏離原設(shè)計要求。
[0117] 上述實施方式不應(yīng)理解為對本發(fā)明保護范圍的限制。本發(fā)明的關(guān)鍵是；從楠球鏡 近焦點處入射的可調(diào)的圓環(huán)光掃描楠球鏡面，通過在楠球鏡遠焦點處觀察攜帶楠球鏡面形 的光學(xué)成像，可W直觀的得到楠球鏡面形加工情況。在不脫離本發(fā)明精神的情況下，對本發(fā) 明做出的任何形式的改變均應(yīng)落入本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1. 一種橢球鏡面形檢測裝置，包括： 橢球鏡； 變焦單元，所述變焦單元對圓環(huán)光進行縮放，并將所述圓環(huán)光聚焦在所述橢球鏡的近 隹占處. 光屏，所述光屏開孔位置在所述橢球鏡的遠焦點處。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的橢球鏡面形檢測裝置，其特征在于：所述橢球鏡面形檢測裝 置還包括光學(xué)變換單元，平行光照射在所述光學(xué)變換單元上形成的圓環(huán)光照射在所述變焦 單元上。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的橢球鏡面形檢測裝置，其特征在于：所述光學(xué)變換單元包括 軸棱錐。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的橢球鏡面形檢測裝置，其特征在于：所述軸棱錐包括正軸棱 錐和負軸棱錐，所述正軸棱錐的放置位置比所述負軸棱錐更靠近所述橢球鏡。
5. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的橢球鏡面形檢測裝置，其特征在于：所述橢球鏡面形檢測裝 置還包括光發(fā)射單元，所述光發(fā)射單元包括光源模塊，所述光源模塊包括單色光源和準直 鏡，所述準直鏡將所述單色光源發(fā)出的光準直為平行光照射在光學(xué)變換單元上。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的橢球鏡面形檢測裝置，其特征在于：所述光發(fā)射單元包括合 束鏡和兩組光源模塊，所述兩組光源模塊的單色光源發(fā)射不同波長的光，兩個單色光源發(fā) 出的光經(jīng)相應(yīng)準直鏡準直后經(jīng)合束鏡合為一束；所述兩組光源模塊分別設(shè)置在合束鏡的同 側(cè)或異側(cè)。
7. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的橢球鏡面形檢測裝置，其特征在于：所述變焦單元包括機械 補償模塊和光學(xué)補償模塊；機械補償模塊由變倍透鏡組和補償透鏡組兩部分組成；機械補 償模塊的透鏡中空，機械補償模塊用于對紅光變焦，機械補償模塊的透鏡的中空部分用于 通過綠光；光學(xué)補償模塊由補償透鏡組組成，光學(xué)補償模塊用于接收機械補償模塊透鏡組 中空部分通過的光，并對綠光變焦。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1?7任一所述的橢球鏡面形檢測裝置，其特征在于：所述橢球鏡面 形檢測裝置還包括設(shè)置在所述橢球鏡近焦點處的光闌。
9. 一種橢球鏡面形檢測方法，包括如下步驟： A、 將圓環(huán)光聚焦在橢球鏡的近焦點處后再照射在橢球鏡面上，照射在橢球鏡面上的圓 環(huán)最外層能夠覆蓋橢球鏡最外層邊緣； B、 對圓環(huán)光進行縮放，使得照射在橢球鏡面上的圓環(huán)對橢球鏡面進行掃描； 觀察開孔位置在橢球鏡遠焦點處的光屏，并根據(jù)光屏上圓環(huán)光斑的亮暗判斷橢球鏡面 的加工是否符合設(shè)計要求。
10. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的橢球鏡面形檢測方法，其特征在于：采用權(quán)利要求1?8任 一所述的橢球鏡面形檢測裝置。
【文檔編號】G01B11/24GK104359424SQ201410723369
【公開日】2015年2月18日 申請日期:2014年12月2日 優(yōu)先權(quán)日:2014年10月9日
【發(fā)明者】劉輝 申請人:無錫中科光電技術(shù)有限公司