专利名称：一种基于等效平面镜的球面曲率半径的检测方法及装置的制作方法
一种基于等效平面镜的球面曲率半径的检测方法及装置
技术领域：
本发明属于光电检测技术领域，涉及一种基于等效平面镜的球面曲率半径检测方
法及装置。
背景技术：
在光学领域，透镜的曲率半径测量具有重要意义，是光学透镜加工、检测和装配过 程中的一个重要参数，其测量一直是光学领域的一个难点。接触式的测量易于实现，但测量 速度较慢且会造成透镜表面的损伤；非接触的光学测量方式，避免了对透镜的损伤，典型光 学测量方法为干涉测量，但该类测量方法对系统光路调整的要求较高，且易受环境干扰的 影响。以上测量方法对于透镜的曲率半径均是采用推导而得出。 近年来，光电自准直仪已成熟应用于光学、机械等领域测量，采用电子目镜的瞄准 方式，其瞄准和读数更为客观；高精度传感器的应用也进一步提高了其瞄准和测量精度。
发明内容本发明目的是克服现有技术存在的上述不足，提供一种基于等效平
面镜的球面曲率半径检测方法及装置。
本发明利用辅助测量透镜，与待测球面(凸面或凹面)构成等效平面镜，将光电自
准直仪发射出的准直光，用辅助透镜进行聚焦，并投射到待测透镜表面，使辅助透镜与待测
表面构成等效平面反射镜，将准直光反射回光电自准直仪，再次成像于光电自准直仪的光
电接收器上。当改变辅助透镜与待测表面距离时，辅助透镜与待测表面第二次构成等效平
面镜，两次过程中辅助透镜与待测表面距离的差值即为待测表面曲率半径。
本发明提供的基于等效平面镜的球面曲率半径检测方法包括以下步骤 第一、测量前将辅助透镜，并与光电自准直仪配合安装，使光电自准直仪发出的准
直光聚焦于辅助透镜的焦点F ; 第二、将待测球面使用定心夹具安装在测量光轴上辅助透镜焦点附近； 第三、调整辅助透镜与待测球面的表面距离，当待测球面的表面顶点位于辅助透
镜焦点时，辅助透镜与待测球面的表面构成等效平面镜，则反射回并进入光电自准直仪的
光束仍为准直光，此时光电自准直仪进入精确瞄准状态； 第四、沿测量光轴调整辅助透镜与待测球面距离，当待测球面的球心位于辅助透
镜焦点时，再次构成等效平面镜，光电自准直仪再次进入精确瞄准状态； 光电自准直仪两次进入精确瞄准状态时，辅助透镜与待测球面表面的间距差值即
为待测球面的曲率半径。 所述的待测球面包括凸球面和凹球面。 本发明同时提供了一种用于实现以上所述检测方法的装置，该装置包括用于发射 及接收准直光的光电自准直仪，光电自准直仪的发射光路即测量光轴上配合安装有辅助透 镜，待测球面使用定心夹具固定在辅助透镜后面。 所述的光电自准直仪与辅助透镜通过固定装置安装在平移控制装置上，且光电自 准直仪与辅助透镜可以在平移控制装置上移动用于测量过程中辅助透镜与待测球面间的距离调整。在平移控制装置上同时安装有移动距离测量装置，用于光电自准直仪两次进入 精确瞄准状态时，辅助透镜与待测球面表面的间距差值测量。
本发明的优点和积极效果 1、本发明将辅助透镜与待测表面透镜等效为平面反射镜，便于用准直仪来进行瞄 准； 2、采用准直仪进行瞄准，去除传统的瞄准目镜，更为客观； 3、辅助透镜与待测表面两次达到等效平面镜效果时，辅助透镜与待测表面的间距 差值即为待测表面曲率半径，测量快速、准确。
图1为本发明的凸表面测量示意图。其中虚线表面表示表面顶点位于辅助透镜焦 点时等效平面反射镜效果，实线表面是表面球心位于辅助透镜焦点时等效平面镜效果。
图2为本发明的辅助透镜与凸表面两次等效平面镜的光路图，当待测表面球心或 待测表面顶点位于辅助透镜焦点时，两次构成等效平面镜。 图3为本发明凹表面曲率半径测量示意图。其中虚线表面为凹表面球心位于辅助 透镜焦点时等效平面镜效果，实线为凹表面顶点位于辅助透镜焦点时等效平面镜效果。
图4为本发明的辅助透镜与凹表面构成等效平面镜的光路图；当待测凹表面顶点 或球心位于辅助透镜焦点时，两次构成等效平面镜。
图5为本发明增加平移装置示意图。 图6为本发明增加平移装置及线性位移测量装置示意图。 其中1为光电自准直仪，2为辅助测量透镜，3为待测凸表面，4为待测凹表面，5为 固定装置，6为平移装置，7为线性测量装置。
具体实施方式
实施例1 : 如图1所示凸透镜表面曲率半径测量。 测量方法主要通过调整辅助透镜与待测表面间距使其构成等效平面镜进行测量， 具体测量步骤如下 1、测量前，先将辅助透镜，与光电自准直仪配合安装，再将待测凸透镜使用定心夹 具安装于测量光轴，调整辅助透镜与待测透镜间距接近辅助透镜的焦距。之后打开光电自 准直仪，沿光轴方向调整辅助透镜与待测表面间距，通过自准直仪观测反射信号，进行瞄 准；当待测透镜表面顶点位于辅助透镜焦点时，辅助透镜与待测表面构成等效平面镜，光电
自准直仪将处于精确瞄准状态。 2、此后沿光轴方向减小辅助透镜与待测透镜的距离，当待测透镜表面球心位于辅 助透镜焦点时，辅助透镜与待测表面再次构成等效平面镜，反射回准直光，光电自准直仪再 次进入精确瞄准状态。 3、两次构成等效平面，即光电自准直仪两次精确瞄准状态时，辅助透镜与待测表
面间距差值(光电自准直仪与辅助透镜移动的距离)即为待测透镜表面的曲率半径。
实施例2
本实例为凹透镜表面曲率半径检测过程，如图3所示。
测量原理同实施例l。 1、测量前选择辅助透镜与光电自准直仪配合安装，并将待测凹透镜固定在测量光 轴上。 2、调整辅助透镜与待测凹透镜间距，利用光电自准直仪进行瞄准，当待测表面顶 点位于辅助透镜焦点时，辅助透镜与待测表面构成等效平面镜，光电自准直仪达到精确瞄 准状态。 3、增大辅助透镜与待测凹透镜间距，当待测表面球心位于辅助透镜焦点时，辅助
透镜与待测表面再次构成等效平面镜，光电自准直仪再次进入精确瞄准状态。 4、两次精确瞄准状态过程中，辅助透镜与待测表面间距差值即为待测凹透镜表面
曲率半径。 实施例3 本实例为测量装置，如图5和图6所示，该装置包括用于发射及接收准直光的光电 自准直仪(l)，光电自准直仪(1)的发射光路即测量光轴上配合安装有辅助透镜(2)，待测 球面(3)使用定心夹具固定在辅助透镜(2)后面。 所述的光电自准直仪与辅助透镜通过固定装置(5)安装在平移控制装置(6)上， 且光电自准直仪与辅助透镜可以在平移控制装置(6)上移动用于测量过程中辅助透镜与 待测球面间的距离调整。在平移控制装置(6)上同时安装有移动距离测量装置(7)，用于光 电自准直仪两次进入精确瞄准状态时，辅助透镜与待测球面表面的间距差值测量。
权利要求
一种基于等效平面镜的球面曲率半径检测方法，其特征在于该检测方法包括以下步骤第一、测量前将辅助透镜(2)，与光电自准直仪(1)配合安装，使光电自准直仪发出的准直光聚焦于辅助透镜的焦点F；第二、将待测球面(3)使用定心夹具安装在测量光轴上辅助透镜焦点附近；第三、调整辅助透镜与待测球面的距离，当待测球面的顶点位于辅助透镜焦点时，辅助透镜与待测球面的表面构成等效平面镜，则反射回并进入光电自准直仪(1)的光束仍为准直光，此时光电自准直仪进入精确瞄准状态；第四、沿测量光轴调整辅助透镜与待测球面距离，当待测球面的球心位于辅助透镜焦点时，再次构成等效平面镜，光电自准直仪再次进入精确瞄准状态；光电自准直仪两次进入精确瞄准状态时，辅助透镜与待测球面表面的间距差值即为待测球面的曲率半径。
2. 根据权利要求1所述的检测方法，其特征在于所述的待测球面包括凸球面和凹球面。
3. —种实现权利要求1所述检测方法的装置，其特征在于该装置包括用于发射及接收 准直光的光电自准直仪(l)，光电自准直仪(1)的镜筒前端配合安装有辅助透镜(2)，待测 球面(3)用定心夹具固定在辅助透镜(2)后面。
4. 根据权利要求3所述的装置，其特征在于光电自准直仪与辅助透镜通过固定装置 (5)安装在平移控制装置(6)上，且光电自准直仪与辅助透镜可以在平移控制装置(6)上移 动用于测量过程中辅助透镜与待测球面间的距离调整。
5. 根据权利要求4所述的装置，其特征在于平移控制装置(6)上同时安装有移动距离 测量装置(7)，用于光电自准直仪两次进入精确瞄准状态时，辅助透镜与待测球面表面的间 距差值测量。
全文摘要
本发明涉及一种基于等效平面镜的球面曲率检测方法及装置，该方法将自准直仪发出的准直光，经过辅助透镜，会聚于焦点，会聚光束投射到待测球面，通过调整辅助透镜与待测球面之间距离，使其组成一个等效平面镜，将自准直仪发出的准直光束再以准直光反射回自准直仪并成像在其光电接收器上；当待测球面顶点位于辅助透镜焦点或球面球心位于辅助透镜焦点时，辅助透镜与待测球面两次构成等效平面镜，这两次过程中辅助透镜与待测球面的间距差值即为待测球面的曲率半径。本发明具有检测速度快、抗干扰能力强等优点，可用于球面透镜与光学系统装配中的曲率半径测量。
文档编号G01B11/255GK101750032SQ20091024496
公开日2010年6月23日 申请日期2009年12月21日 优先权日2009年12月21日
发明者何流, 徐鹏, 杜凤 申请人:天津市奥特梅尔光电科技有限公司