本发明专利技术是一种基于等厚干涉法的中心误差的测量装置，该装置包括：激光器、会聚镜、星点板、分光镜、参考镜、接收屏、CCD探测器、计算组、调焦组、转折反射镜、被测透镜、连接工装和精密转轴。在激光器的光轴上依次放置会聚镜、星点板和分光镜，星点板位于会聚镜的焦点上；在参考光束的光轴方向上依次放置参考镜、接收屏和CCD探测器；在测量光束的光轴上依次放置调焦组、折转反射镜；在测量光束经过折转反射镜转折的光轴上依次放置被测透镜、连接工装和精密转轴；其中被测透镜通过连接工装固定在精密转轴上；本发明专利技术利用等厚干涉原理能够测量被测透镜的中心误差，并可以实现对多透镜组的整组测量，以及提供比常规目视显微测量更高的精度。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种中心误差的测量装置，尤其涉及一种基于等厚干涉法的中心误差的测量装置，属于光学测量
技术介绍
对于高精度的光学系统，中心误差会破坏光学设计的基础-旋转对称性，使光学元件的实际光轴偏离设计光轴，破坏了光学设计的像差校正状态，从而严重影响光学系统的分辨力、畸变和对比度等成像性能。对心装置是用来测量并校正各光学元件的中心误差，目前普遍采用的是自准直的方法，该方法和装置见“ZX-3型内调焦对心器研制工作报告”，王肇勋，光电工程1984年05期11-24页。如图I所示，光源组16通过其中的会聚镜将灯泡的光会聚到带反射功能的星点板17上；然后出射光束到达调焦镜组19，被调焦镜组19内调焦镜的轴向移动改变会聚和发散程度后，与放置在精密转轴21上的被测镜组20的某个指定的被测镜面的曲率中心接近或重合，此时出射光束被被测镜面原路反射回去；再次通过调焦镜组19后，将光束会聚在带反射功能的星点板17上，而星点板17与显微镜组18的物面重合，则返回的光束将通过星点板17反射后成像在显微镜组18的像面处，通过显微镜组18可以测量出由于被测镜面存在中心误差而导致的划圆量，通过倍率关系可以求出被测镜面的中心误差。该方法可以完成精度要求在I" 2"左右的透镜组中所有镜面的中心误差测量和装配，但并不能进行更高精度的测量和装配。Yoder, P. R. Jr, mounting Optics in Optical Instruments, SPIE PressBellingham, 2002中介绍了 Carnell等人1974提出过的一种方法，图2中，将一个球面测试样板23非常靠近的放置在被测透镜28的外露表面,激光束29斜向照射在球面测试样板23和被测透镜28的外露表面上，通过显微镜23可以观察到被测透镜28的外露表面和球面测试样板23之间的菲涅耳干涉条纹，通过旋转空气轴承转轴25，可以观察到由于被测透镜28的外露表面的球心与空气轴承转轴25不重合所造成的中心误差，进而导致的菲涅耳干涉条纹的同心度发生的变化，如果随着空气轴承转轴25的缓慢旋转，而菲涅耳干涉条纹保持静止不动，就可以断定被测透镜28的外露表面的球心与空气轴承转轴25重合了。其中空气轴承转轴25通过黄铜卡盘24与夹持着被测透镜28的镜座27连接，真空系统26提供黄铜卡盘24与镜座27的连接力。该方法的缺点明显仅能测量被测面，无法测量透镜的另一面和透镜组的其它面。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题克服现有技术的不足，提供一种基于等厚干涉法的中心误差测量装置，能够测量被测透镜的中心误差，并可以实现对多透镜组的整组测量，以及提供比常规目视显微测量更高的精度。本专利技术解决上述技术问题的方案是提供一种基于等厚干涉法的中心误差的测量装置，所述测量装置包括激光器、会聚镜、星点板、分光镜、参考镜、接收屏、CCD探测器、计算组、调焦组、折转反射镜、被测透镜、连接工装和精密转轴，其中在激光器的光轴上依次放置会聚镜、星点板和分光镜，星点板位于会聚镜的焦点上；激光器发出的激光束经会聚镜会聚后，经过星点板的滤波，形成滤波光束，滤波光束到达分光镜被分成参考光束和测量光束。在参考光束的光轴方向上依次放置参考镜、接收屏和CCD探测器；在测量光束的光轴上依次放置调焦组、折转反射镜；在测量光束经过折转反射镜转折的光轴上依次放置被测透镜、连接工装和精密转轴；其中被测透镜通过连接工装固定在精密转轴上。上述测量装置的连接关系中，星点板通过分光镜的反射与参考镜的曲率中心重合，又通过分光镜的透射与调焦组的物面重合；而接收屏则通过分光镜的透射与参考镜的 曲率中心重合，又通过分光镜的反射与调焦组的物面重合；即星点板与接收屏通过分光镜形成共轭关系。当参考光束到达参考镜后，会被参考镜原路反射，通过分光镜，会聚在接收屏上。而测量光束在经过调焦组的内部组件调焦镜的轴向移动而变换会聚和发散程度后，其会聚点与被测透镜中指定的被测镜面R的曲率中心接近或重合，则到达被测透镜的测量光束会被被测镜面R原路反射，再次通过折转反射镜、调焦组和分光镜后，与上述经过参考镜反射的参考光束发生干涉，然后发生干涉的参考光束和测量光束共同会聚在接收屏。撤掉接收屏后，等厚干涉条纹被CCD探测器接收，然后转动精密转轴一周，CCD探测器记录条纹变化情况；计算组通过线路与CXD探测器连接，通过计算组对CXD探测器记录条纹变化进行计算，得出被测镜面Rl的中心误差。本专利技术与现有技术相比有如下优点(I)本专利技术使用基于图像处理的等厚干涉方法，方法稳定可靠，将测量精度提升了近一个数量级，接近0.1"；(2)本专利技术采用了自准直对心的技术，通过变换测量光束会聚和发散程度的方法，对被测透镜中所有的被测镜面都可进行中心误差的测量，避免了“光学测试样板”的干涉测量法仅能进行单面测量，无法进行整组透镜的中心误差测量和装配的问题。本专利技术利用等厚干涉原理能够测量被测透镜的中心误差，并可以实现对多透镜组的整组测量，以及提供比常规目视显微测量更高的精度。附图说明图I为现有技术涉及的中ZX-3型内调焦对心器结构示意图；图2为现有技术中涉及的使用平凹“光学测试样板”测量中心误差的示意图；图3为本专利技术中基于等厚干涉法的中心误差的测量装置示意图；图4为本专利技术等厚干涉法测量平行平板楔角示意图；图5为本专利技术测量被测镜面Rl中心误差X的原理示意图；图6为本专利技术测量多组透镜的原理示意图。具体实施例方式下面结合附图和具体实施例对本专利技术进行详细的说明。如图3示出本专利技术基于等厚干涉法的中心误差的测量装置，包括激光器I、会聚镜2、星点板3、分光镜4、参考镜5、接收屏6、CXD探测器7、计算组8、调焦组10、折转反射镜11、被测透镜12、连接工装13和精密转轴14，其中在激光器I的光轴上依次放置会聚镜2、星点板3和分光镜4，星点板3位于会聚镜2的焦点上；激光器I发出的激光束经会聚镜2会聚后，经过星点板3的滤波，形成滤波光束，滤波光束到达分光镜4被分成参考光束和测量光束。在参考光束的光轴方向上依次放置参考镜5、接收屏6和CXD探测器7 ;在测量光束的光轴上依次放置调焦组10、折转反射镜11 ;在测量光束经过折转反射镜11转折的光轴上依次放置被测透镜12、连接工装13和精密转轴14 ;其中被测透镜12通过连接工装13固定在精密转轴14上。·上述测量装置的连接关系中，星点板3通过分光镜4的反射与参考镜5的曲率中心重合，又通过分光镜4的透射与调焦组10的物面重合；而接收屏6则通过分光镜4的透射与参考镜5的曲率中心重合，又通过分光镜4的反射与调焦组10的物面重合；即星点板3与接收屏6通过分光镜4形成共轭关系。当参考光束到达参考镜5后，会被参考镜5原路反射，通过分光镜4，会聚在接收屏6上。而测量光束在经过调焦组10的内部组件调焦镜9的轴向移动而变换会聚和发散程度后，其会聚点与被测透镜12中指定的被测镜面Rl的曲率中心接近或重合，则到达被测透镜12的测量光束会被被测镜面Rl原路反射，再次通过折转反射镜11、调焦组10和分光镜4后，与上述经过参考镜5反射的参考光束发生干涉，然后发生干涉的参考光束和测量光束共同会聚在接收屏6。 撤掉接收屏6后，等厚干涉条纹被CCD探测器7接收，然后转动精密转轴14 一周本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种基于等厚干涉法的中心误差的测量装置，其特征在于，所述测量装置包括激光器(1)、会聚镜(2)、星点板(3)、分光镜(4)、参考镜(5)、接收屏(6)、CCD探测器(7)、计算组(8)、调焦组(10)、折转反射镜(11)、被测透镜(12)、连接工装(13)和精密转轴(14)，其中：在激光器(1)的光轴上依次放置会聚镜(2)、星点板(3)和分光镜(4)，星点板(3)位于会聚镜(2)的焦点上；激光器(1)发出的激光束经会聚镜(2)会聚后，经过星点板(3)的滤波，形成滤波光束，滤波光束到达分光镜(4)被分成参考光束和测量光束；在参考光束的光轴方向上依次放置参考镜(5)、接收屏(6)和CCD探测器(7)；在测量光束的光轴上依次放置调焦组(10)、折转反射镜(11)；在测量光束经过折转反射镜(11)转折的光轴上依次放置被测透镜(12)、连接工装(13)和精密转轴(14)；其中被测透镜(12)通过连接工装(13)固定在精密转轴(14)上；上述测量装置的连接关系中，星点板(3)通过分光镜(4)的反射与参考镜(5)的曲率中心重合，又通过分光镜(4)的透射与调焦组(10)的物面重合；而接收屏(6)则通过分光镜(4)的透射与参考镜(5)的曲率中心重合，又通过分光镜(4)的反射与调焦组(10)的物面重合；即星点板(3)与接收屏(6)通过分光镜(4)形成共轭关系；当参考光束到达参考镜(5)后，会被参考镜(5)原路反射，通过分光镜(4)，会聚在接收屏(6)上；而测量光束在经过调焦组(10)的内部组件调焦镜(9)的轴向移动而变换会聚和发散程度后，其会聚点与被测透镜(12)中指定的被测镜面(R1)的曲率中心接近或重合，则到达被测透镜(12)的测量光束会被被测镜面(R1)原路反射，再次通过折转反射镜(11)、调焦组(10)和分光镜(4)后，与上述经过参考镜(5)反射的参考光束发生干涉，然后发生干涉的参考光束和测量光束共同会聚在接收屏(6)；撤掉接收屏(6)后，等厚干涉条纹被CCD探测器(7)接收，然后转动精密转轴(14)一周，CCD探测器(7)记录条纹变化情况；计算组(8)通过线路与CCD探测器(7)连接，通过计算组(8)对CCD探测器(7)记录条纹变化进行计算，得出被测镜面R1的中心误差。...
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：马天梦，李恋，
申请(专利权)人：中国科学院光电技术研究所，
类型：发明
国别省市：
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