透镜(透镜组)的光学测量参数,在很多光学测量仪器中出现频率最高的也是最基本的包含:曲率半径(ROC)、有效焦距(EFL)、前后焦距(FFL/BFL)、中心偏差、角度对比等参数。 光学测试的仪器有哪些呢?现在市场上光学测试的仪器还真有点玲琅满目了,如数字偏心仪、全自动焦距仪、光电测角仪、透镜综合测试仪、激光干涉仪等。其各仪器根据不同的厂家、测试范围、产品的类型等又有很多不同的型号,但同类产品,其测试原理也有一些相通的地方,在这里,我们选取其中的一款全自动透镜综合测试仪的测试原理进行说明。 透镜综合测量仪顾名思义就是对透镜和透镜组的综合测量,它广泛适用于透镜生产厂家及透镜使用厂家的精密测量。主要应用在透镜加工中的重要加工指标的控制和出货检验,可以对透镜装配的单透镜的功能指标的进料检测和装配精度的精确监控。 一、曲率半径的测量 曲率半径是反映单个球面信息的最重要的指标之 一,也是球面加工中需要控制的直接参数。 曲率半径的加工控制精度直接影响透镜焦距等功能指标。 传统的曲率半径测量是利用样板控制,需要预先制作精密的样板,而且增加了破坏加工好镜片的风险,现在很多厂家已逐渐使用非接触式无损的测量方式来替代传统的测量方式,采用全自动化测量,操作简单,方便,测量效率高。 曲率半径测量原理: 曲率半径采用反射式状态来测量的。高质量的CCD相机分别对透镜表面和曲率中心反射调焦成像,调焦位置由测试软件对CCD采集的叉丝像和光栅尺数据进行精准计算得出。右图所示分别为凹凸透镜的表面像和中心像成像位置 ,透镜待测面的曲率半径等于两个位置之间的距离。 二、焦距的测量 焦距是最重要的透镜设计指标之一 ,虽然它无法在加工过程中直接控制 ,但其反映 了各个曲面包括曲率、材料、厚度等的综合信息。焦距的精度直接影响着该透镜的实际使用功能。焦距根据具体计算的位置不同,又可以分为有效焦距(EFL)、后焦距(BFL)、前焦距(FEL)、其测量的原理略有不同。 焦距测量的原理: 有效焦距是指光学主平面到对应焦点的距离,测量方式为透射式模式,测量波长采用冷光源双竖线叉丝经平行光管、待测透镜、消色差物镜和光电自准直仪物镜,在CCD上成双竖线像。测量软件控制电动平移台对图像准确调焦,并根据所采集的图像自动计算特测透镜的焦距。
前后焦距是透镜光学表面顶点到相应焦点的距离、其测量方法与曲率半径测量类似,系统的探测部件分别对透镜表面(反射法)和焦平面(透射法)调焦成像,调焦位置由测试软件对 CC D采集的叉丝像和光栅尺数据进行精准计算得出,前后焦距等于两个位置之间的距离。
焦距的测量时 ,操作者需要选择 ”焦距测量” 软件选顶 ,并根据待测透镜焦距的范围选择镜头和分划板类型后 ,调节光电自准直仪的位置 ,在屏幕上找到清晰的双竖线叉丝像 ,就可以得到其焦距值,真结果将依序显示在显示框中。 三、中心偏差的测量 偏心(或中心偏)对透镜装配和应用功能起着至关重要的作用,透镜(或透镜组)的偏心指光轴与参考轴不重合时,光轴与参考铀的位置或方向偏差。测量透镜(透镜组)偏心的方法通常是让样品旋转,通过增加配置一定透镜旋转装置,综合测量仪也可以用作高精度的偏心测量仪。 如右图所示,平行光入射(透射或反射)通过被测样品后 将十字叉丝像成像在其焦平面(或曲率中心)上。高精度工业CCD相机采集到十字叉丝的图像,以及透镜转动引起的像的跳动。再利用测试软件精确计算十字叉丝像的跳动大小,从而计算出被测件的偏心大小。 得益于系统的精密设计和精度 ,实际偏心测试的操作非常方便 :根据被测样品的焦距选择镜头,将透镜样品置于样品台上(下图示),调节V型支架 ,使其与透镜侧面充分接触。用橡皮旋转轮带动透镜以V型为基准旋转,CCD相机可连续采集十字线图像,如左图示由测试软件自动计算出十字像在透镜焦平面上的跳动半径和对应的角度( 即:透镜的偏心值) 。 另外还有很针对性测量的的中心偏的仪器: 高精度柱面透镜偏心测量仪:主要用于测试柱面透镜中心偏差相关指标的仪器,同时也适用于矩形球面透镜中心偏差的透反式测量。 数字式透镜偏心测量仪:专门针对大尺寸多镜片的光学镜头组中心偏差精密测量仪器、配有、高精度的气浮旋转台带动镜组平稳转动,从而实现非接触式的测量。 双光路中心偏差测量仪:更适合红外镜头或两端装镜片的镜头装配。 四、角精度的对比测量 其测量原理也是利用平行光管原理,位于准直透镜后焦平面上照亮的十字线被投射到无限远,又反射镜反射后,再经准直透镜成像在高精度CCD工业相机感光面上。自准直仪光轴和反射镜角度之间的微小变化会引起十字像位置的偏差,系统将这个偏差转化成需要测量的角度值。 关于更多关于光学测试仪器的内容,欢迎咨询 QQ:20600600 微信:photics 电话:027-87614273 张先生手机:13986053979. 欢迎关注光电资讯微信公众号,每天将由光电工程师社区网站(oecr.com)编辑团队为您精选行业动态,科技资讯,技术解析,光电科普等精彩内容。 |






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