光学组件中心偏的自动测试

　　0　引言

　　某激光航弹光学组件是几个透镜粘合而成,光学组件各镜片的光轴与系统光轴之间偏差(中心偏)的存在,破坏了光学系统的共轴性,导致了慧差,稍严重的出现像散,光轴严重不共轴时,出现畸变。光学中心偏是光学仪器制造误差中一项对系统光学装配质量影响较大,也较难控制的误差。光学组件中心偏测量仪是检测光学系统的,特别是精密光学系统中不可缺少的光学测量仪器,它在光学透镜的胶合、光学系统的装配和检测起着重要的作用。

　　随着科学技术的高速发展,数字化处理的日益迅速,为提高仪器的测量精度,减少人为不必要的误差,仪器的自动化成为必然趋势,特别在光学的领域中,现研究了一台光学组件中心偏自动测试系统。

　　1　光学组件中心偏原理的分析

　　中心偏测量一般在中心偏测量仪或定中心仪上测量,我们采用反射式光学中心偏测量仪可以对透镜的每一面测量中心偏。反射式中心偏测量仪有几个问题必须注意:

　　第一,由于是反射式,反射光很弱,特别是有多个面时,最下面的球面的反射光能量最弱。

　　第二,反射式光学中心偏测量仪下面球面的反射像的轴向位置与上面每一个球面的半径有关,与上面每一片透镜的焦距有关。仅仅靠调焦找像由于像分布的位置不知,寻找很困难;同时,由于被检透镜的每个面都有像,经常发生误判,即使只有两片透镜,找到下面一片的两个像后,加入上面一片后,前面找的两个像的位置就变了,最后有几个像。找到了几个像,由于成像关系,像的前后位置与实际上的几个球心位置的次序不一定一致。每一个像对应的球面并不知道。所以要计算像的位置。根据被检透镜的参数,计算出其位置,移动测量头调焦对准。这种操作和计算比较麻烦。但是对于专用仪器,可以预先计算确定像的位置

　　另外,在透镜胶合定中时,旋转划圆是必要的。但若只测量中心偏,在仪器本身调整精度精密时,从理论上说,只要找到中心偏点,直接测出圆心到中心偏点的距离就可计算中心偏,只是为了清晰,提高测量精度,采取了旋转划圆。旋转划圆对轴系精度要求很高,选用精密转台,保证精度。

　　2　光学组件中心偏原理设计

　　在原有光机式中心偏测量仪的基础上加以改进,将接收部份由原有的目镜观察,改为耦合镜头与CCD和采集卡,将分划板上的像通过耦合镜头缩小成像在CCD上接收,再由专用软件处理,并通过显示屏显示测量结果。中心偏测试的光学原理如图1:

　　灯泡5发出的光,经反射聚光镜6和聚光镜4照明十字分划板。十字线经调焦镜组2和镜1成像于无穷远处,改变调焦镜的位置,或者加入辅助透镜,改变物镜放大倍率,分划板对应的点位置变化。若某一球面镜的球心位置正好处于分划板像重合位置时,反射像将按相反方向返回,经内调焦物镜系统后成像于十字分划板表面上。分划板上镀铝反射膜,与光轴倾斜。此像再经转象显微物镜7和转象反射镜8成像于分划板10上。经耦合透镜缩小后由CCD接收。转动被测透镜由十字线的划圆大小判定偏心量。