[发明专利]一种轮廓检测装置及其检测光学非球面的方法

说明书

本申请公开了一种轮廓测量装置，用于检测光学非球面的面型轮廓，包括导轨和移动设置在所述导轨上的测量机构，其中，所述测量机构包括：与所述导轨滑动连接的连接件；设置在所述连接件上的杠杆机构，所述杠杆机构的杠杆的一端，连接有能够与光学非球面接触的球头，另一端连接有测量探头。本发明提供的轮廓检测装置，因为球头在光学非球面的表面上连续移动，不仅能够实现对光学非球面的连续测量，而且可以利用杠杆机构的放大作用以及测量探头的光栅传感器的准确度，将光学非球面的表面轮廓起伏放大，从而显著提高了对光学非球面的测量准确度。本发明还提供了上述轮廓检测装置的一种检测光学非球面的方法。

技术领域

本发明涉及检测设备技术领域，更具体地说，涉及用于检测大相对口径的光学非球面面型轮廓的一种轮廓检测装置，本发明还涉及上述轮廓检测装置的一种检测光学非球面的方法。

背景技术

在现代光学系统中，光学非球面应用越来越广泛，现有技术中，对于光学非球面面形检测的方法也多种多样，其中被应用较多的是点位式坐标测量方法。

点位式坐标测量方法通常是测量获得大相对口径的光学非球面表面上多个点的坐标值，通过这些点的坐标值分析得到非球面面形误差的测量方法，在获取各点坐标值之前，需要先设置取样步长(即相邻点之间的间距)，从而得出各个需要测量的点，然后再测量各点坐标值。采用点位式坐标测量方法对光学非球面进行测量的装置称为点位式检测装置，图1所示即为常规的点位式检测装置的工作示意图，该点位式检测装置包括平行设置的导轨01和丝杠(由于图1的视角关系，图中仅可以示出导轨，而丝杠则被导轨遮挡)，在丝杠驱动下可以在导轨01上滑动的测量探头，支撑导轨和丝杠的支架02及底座03。测量探头又包括与导轨和丝杠连接的光栅传感器04，和设置在光栅传感器04的端部，与光学非球面05接触的球头06，光栅传感器04通过感测球头06的位置，而令与光栅传感器04连通的计算机得到球头06的位置数据，并根据该数据计算出与球头06接触的光学非球面05上点的坐标值。

但是，发明人发现，由于点位式测量装置是采用一定的步长进行取样，其不仅操作效率较低，而且测量准确度(或者称为测量不确定度)受步长大小的影响比较大，如果步长选取不适当，则会严重影响测量准确度，其不适用于大相对口径的光学非球面以及较为陡峭曲面的测量。

因此，如何提高对光学非球面的测量准确度，进而扩大测量装置的应用范围，是目前本领域技术人员亟待解决的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种轮廓检测装置，其测量方式不再是间隔取点，而是与光学非球面连续接触以实现连续测量，从而提高了对光学非球面的测量准确度，使本发明提供的轮廓检测装置能够适用于大口径的光学非球面以及较为陡峭曲面的测量。本发明还提供了上述轮廓检测装置的一种检测光学非球面的方法。

为了达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种轮廓测量装置，用于检测光学非球面的面型轮廓，包括导轨和移动设置在所述导轨上的测量机构，其中，所述测量机构包括：

与所述导轨滑动连接的连接件；

设置在所述连接件上的杠杆机构，所述杠杆机构的杠杆的一端，连接有能够与光学非球面接触的球头，另一端连接有测量探头。

优选地，上述轮廓检测装置中，所述导轨由设置在底座上的支架支撑，并且所述底座上滑动设置有安放光学非球面的工作台，所述工作台的滑动方向垂直于所述导轨。

优选地，上述轮廓检测装置中，所述工作台上设置有驱动所述工作台移动的第一驱动电机。

优选地，上述轮廓检测装置中，所述导轨的端部设置有驱动所述测量机构在所述导轨上往复移动的第二驱动电机。

优选地，上述轮廓检测装置中，所述杠杆机构包括所述杠杆和作为支点以支撑所述杠杆的支撑件，并且所述杠杆为殷钢杆，所述支撑件为殷钢件。