消雜光雙光路光學定中儀的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型屬于光學裝配技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種能對光學系統(tǒng)中的同軸光學部件的中心偏差進行測量并定中校正的儀器。
【背景技術(shù)】
[0002]近年來精密光學系統(tǒng)(如光刻機物鏡、航測鏡頭、標準望遠鏡等)對鏡頭成像質(zhì)量的要求越來越高。系統(tǒng)裝配時鏡片的光軸與參考軸之間會有偏差，即中心偏差。中心偏差的存在從根本上破壞了光學設(shè)計的理論基礎(chǔ)一共軸理論，導(dǎo)致成像的像散性和畸變的不對稱性，從而降低了成像質(zhì)量。光學定中儀是測量精密光學系統(tǒng)中心偏差不可缺少的測量儀器，光學定中精度是機械定中方法的100倍左右，它在光學鏡片膠合、光學系統(tǒng)裝校和檢測中都起著重要作用。
[0003]目前常用的定心設(shè)備普遍采用單光路反射式測量法，這種方法需要依次測量鏡片前后兩個測量面，后測量面中心偏差測量值是鏡片兩個測量面中心偏差的合成值，需要通過求解獲得后測量面的中心偏差，因此后測量面的準確度總是受前測量面測量準確度的影響，造成誤差的累積效應(yīng)。雙光路光學定中儀可以直接測量鏡片兩測量面的中心偏差，從而消除了前測量面準確度對后測量面準確度的影響，解決誤差累積問題。
[0004]雙光路光學定中儀一個光路的光束透射待測光學部件，就會在另一個光路中形成強雜光，對這個光路的信息光產(chǎn)生干擾，甚至會淹沒信息光。利用偏振分束器產(chǎn)生兩個偏振方向相互垂直的線偏振光光路，并在雙光路中采用檢偏器正交設(shè)計可以消除雜光對信息光的干擾。兩個測量光路均使用空氣軸承轉(zhuǎn)臺的旋轉(zhuǎn)軸作為參考軸，并且兩個光路測量的中心偏差均在同一光電探測器中顯示，相同的參考標準有利于減小中心偏測量誤差。只用一個自準直儀產(chǎn)生雙光路并用一個光電探測器實現(xiàn)雙光路同時測量，成本低廉，并提高了定中效率。
[0005]光學系統(tǒng)鏡片裝配時，圓度儀檢測待測光學部件的復(fù)位情況，操作復(fù)雜，復(fù)位效率低下。光學系統(tǒng)第一片鏡片定中后，用雙光路定中儀定中裝配后續(xù)鏡片時可以通過下光路實現(xiàn)待測光學部件的快速檢測并迅速復(fù)位，提高了整體定中效率。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本實用新型的目的在于提供一種制作成本低，測量精度高，并能對光學部件兩測量面中心偏差同時進行測量，從而快速地實現(xiàn)中心偏差校正的光學定中儀。
[0007]本實用新型提供的光學定中儀，其結(jié)構(gòu)如圖1所示，由光電探測器1、自準直儀2、起偏器3、偏振分束器4、三個平面反射鏡5、13、14，三個檢偏器6、7、8，兩個近距離變焦望遠鏡9、10，空氣軸承轉(zhuǎn)臺12、圓度儀15、計算機平臺16組成；所述自準直儀用于提供攜帶十字像信號的平行光，至起偏器3產(chǎn)生線偏振光，并由偏振分束器4產(chǎn)生偏振方向相互垂直的S光和P光；S光經(jīng)過第一檢偏器6、第二檢偏器7并由第二近距離變焦望遠鏡10聚焦在固定在空氣軸承轉(zhuǎn)臺12上的待測光學部件11所測鏡片上表面的曲率中心；P光由第一平面反射鏡5反射經(jīng)過第三檢偏器8并由第一近距離變焦望遠鏡9聚焦在所測鏡片下表面曲率中心；S光和P光由所測鏡片上下表面反射，并由光電探測器I攝取反射光的十字像信號，計算機平臺16計算分析所測鏡片的中心偏差，根據(jù)鏡片中心偏差調(diào)整鏡片進行校正定中；圓度儀15用于檢測待測光學部件11的鏡筒與空氣軸承轉(zhuǎn)臺12的同軸性。
[0008]本實用新型中，所述光電探測器I可以為(XD、CMOS或其它光電探測器。所述光電探測器可以同時攝取反射S光和透射P光的十字像信號，在同一坐標系中同時測量所測鏡片上下表面的中心偏差，提高中心偏差測量精度。
[0009]本實用新型中，旋轉(zhuǎn)起偏器3可以為偏振片、尼科耳棱鏡等。所述起偏器可以將自然光變?yōu)榫€偏振光，通過旋轉(zhuǎn)該起偏器可以改變反射S光和透射P光的光強比。
[0010]本實用新型中，偏振分束器4將一束線偏振光分為偏振方向相互垂直的反射S光和透射P光。偏振分束器4的原理圖如圖2所示，光束A從偏振分束器Ml端面垂直入射，經(jīng)過偏振分束面M2分束后，P光從端面M3垂直出射，S光從端面M4垂直出射，P光和S光為偏振方向相互垂直的線偏振光。
[0011 ] 本實用新型中，所述檢偏器為偏振片。反射S光和透射P光光路的檢偏器正交，且上述檢偏器透振方向分別與S光和P光偏振方向相同。通過待測光學部件的反射S光不能通過透射P光光路中的檢偏器，同理通過待測光學部件的反射P光也不能通過透射S光光路中的檢偏器，從而消除了雜光對信息光的干擾。具體而言，第一檢偏器6透振方向與偏振分束器4的M4端面出射的S光偏振方向相同，第二檢偏器7可以改變S光的光強，第二檢偏器7和第一檢偏器6透振方向平行時S光光強最大，正交時S光光強最??；通過第二旋轉(zhuǎn)檢偏器7分辨光電探測器I中兩十字像信號與鏡片兩測量面曲率中心的對應(yīng)情況。第一檢偏器6和第三檢偏器8正交，因此通過待測部件11的S光不能通過第三檢偏器8 ;同理通過待測部件11的P光也不能通過第一檢偏器6，從而消除了雜光對信息光的干擾。
[0012]本實用新型中，旋轉(zhuǎn)所述近距離變焦望遠鏡可以改變其焦距，從而將反射S光和透射P光聚焦在待測光學部件的測量表面的曲率中心。所述兩個近距離變焦望遠鏡結(jié)構(gòu)如圖3所示，結(jié)構(gòu)a中正透鏡，L1、L2共光軸，F(xiàn)1、F2分別為L1、L2的焦點位置，Hl為透鏡L1、L2沿光軸的距離，當焦點位置F1、F2相互重合時，平行光入射近距離變焦望遠鏡3出射光也為平行光。改變距離Hl可改變出射光束的匯聚點，即可以改變近距離變焦望遠鏡的焦距。同理結(jié)構(gòu)b中，L7為負透鏡，改變距離H2也可以改變近距離變焦望遠鏡的焦距。旋轉(zhuǎn)所述近距離變焦望遠鏡可以改變其焦距，從而將反射S光和透射P光聚焦在測量面的曲率中心。
[0013]本實用新型中，待測光學部件11由鏡筒和鏡片組成，圓度儀15檢測待測光學部件11鏡筒與空氣軸承轉(zhuǎn)臺12的同軸性，并在計算機平臺16顯示。
[0014]本實用新型中，所述空氣軸承轉(zhuǎn)臺12有通光孔，并有調(diào)平調(diào)心載物臺，載物臺用于固定待測光學部件11。
[0015]本實用新型中，所述計算機平臺用于分析光電探測器十字像信號，計算待測光學部件所測表面的中心偏差和處理圓度儀檢測結(jié)果。
[0016]本實用新型中，反射S光和透射P光均使用空氣軸承轉(zhuǎn)臺12旋轉(zhuǎn)軸作為參考軸，減少了中心偏測量誤差。
[0017]本實用新型中，只需一個自準直儀2即可提供兩個光路的光束，降低了成本。
[0018]本實用新型中，只需一個光電探測器I可以同時顯示S光和P光的信息，信息處理不需要坐標轉(zhuǎn)換減少了測量誤差，降低了成本。
[0019]本實用新型中，空氣軸承轉(zhuǎn)臺12的旋轉(zhuǎn)軸作為S光和P光共同參考軸，共參考軸減少了數(shù)據(jù)處理時的傳遞誤差，可以消除強雜光的干擾。
[0020]本實用新型提供的消雜光雙光路光學定中儀，能對光學部件兩測量面中心偏差同時檢測，提尚了檢測定中效率。
[0021]本實用新型提供的消雜光雙光路光學定中儀，能對光學部件兩測量面中心偏差同時檢測，解決了單光路定中儀測量時誤差累積問題，提高了中心偏差測量精度。
[0022]本實用新型裝配含多個鏡片的光學部件