[发明专利]基于波前技术的非球面透镜偏心检测装置及其检测方法

说明书

本发明公开了一种基于波前技术的非球面透镜偏心检测装置及其检测方法，该装置包括上部光纤光源、上部准直物镜、上部光源分光镜、上部缩束前透镜、上部缩束后透镜、上部成像探测器、上部成像分光镜、上部波前传感器、被测镜片夹持机构、下部光源分光镜、下部缩束前透镜、下部缩束后透镜、下部成像分光镜、下部波前传感器、下部成像探测器、下部准直物镜以及下部光纤光源。本发明为非接触式检测，不存在破坏镜片的风险，装置中无任何运动部件，系统可靠性、稳定性高；本发明可以一次性检测出非球面透镜有效口径内的多种偏心误差，避免了拼接检测带来的误差，同时也极大地缩减了检测时间，可用于流水线上的在线检测。

技术领域

本发明涉及光学检测技术领域，特别涉及一种基于波前技术的非球面透镜偏心检测装置及其检测方法。

背景技术

非球面透镜以其优良的光学特性可以减轻光学系统设计困难、简化结构、扩大视场、提高数值孔径等优势，目前已经广泛应用于空间遥感光学镜片、光刻镜片、光学检测仪器、摄像光学系统中。非球面透镜在制造过程中由对正误差或材料冷却不均匀收缩等不可避免的误差，都会使透镜的两个曲面光轴产生倾斜和偏心误差，其中倾斜误差会导致透镜给光学系统引入畸变和慧差，偏心误差会引入额外的球差，这两种误差均会降低非球面透镜的光学像质，还会降低透镜的机械性质。

对于非球面透镜的偏心检测，以panasonic公司的UA3P接触式检测为主流产品，其检测原理是通过单点探针对非球面透镜表面进行逐点扫描，可以获取每个面的所有面型数据，该方法精度很高，但是耗时很长导致效率很低，同时对测量过程中透镜固定精度要求很高，存在破坏镜面的危险。

为了提升效率，多种非接触式的偏心检测方法也得到了推广应用，其中光学成像和表面干涉的检测方法也得以。光学成像方法主要使用调焦望远镜结构，产生与透镜表面匹配的球面波，从透镜表面反射的点或者十字叉丝像随着旋转轴的旋转在成像相机上画出的圆来判断透镜表面光轴与旋转轴的偏离，该方法测量精度严格依赖旋转轴的精度，还依赖于点光源或十字叉丝的尺寸精度，测量精度并不高通常在几角秒。表面干涉方法(比如中国专利CN101226344B，CN102944194B)利用透镜表面的干涉条纹来测量表面倾斜，其定心测量精度高于光学成像方法，受限于干涉测量横向、纵向分辨率不高，往往需要分区域扫描干涉，并通过拼接的方式得到非球面整个面形和偏心误差，测量精度依赖于载物台的位置控制精度和拼接算法精度，并且随着非球面口径的增大，效率呈指数级下降，精度也下降严重。此外，干涉测量方法对于大偏离度和大偏离度斜率的非球面检测较为困难，干涉测量方法比较复杂，对操作人员要求较高，实用性较低。

由此可见，无论是接触式还是非接触式的非球面偏心检测装置和方法，在测量精度、测量效率方面不能同时兼得。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种基于波前技术的非球面透镜偏心检测装置及其检测方法。其偏心测量精度不依赖于任何其他移动、旋转机构，通过波前测量和光瞳成像的方法可以以非接触的方式，实现快速、准确的非球面透镜偏心检测。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种基于波前技术的非球面透镜偏心检测装置，包括上部光纤光源、上部准直物镜、上部光源分光镜、上部缩束前透镜、上部缩束后透镜、上部成像探测器、上部成像分光镜、上部波前传感器、被测镜片夹持机构、下部光源分光镜、下部缩束前透镜、下部缩束后透镜、下部成像分光镜、下部波前传感器、下部成像探测器、下部准直物镜以及下部光纤光源；