红外物镜中心偏自动测试仪控制系统设计与实现

　　1　前言

　　透镜的中心偏是透镜的光轴和几何轴的不重合度。具有中心偏的透镜使轴上像点的波面失去了对称性,从而产生慧差、像散、倍率色差,使鉴别率下降。未准直的光学系统可能是由于某个光学面对其顶点中心偏或是绕顶点对光轴有一小的倾角,或者两者兼而有之。当一个或多个元件有中心偏或是倾斜,都会使整个光学系统不再有一个对称轴。然而当这个系统的一个光学元件的顶点只是沿光轴偏离一个距离后,这时系统仍保持对称性。光学系统中的一个面的倾斜或是偏心一方面会导致象沿垂直于光轴方向的漂移,另一方面也会引入一些新的象差。中心偏给光学系统的象差带来了很大的影响[1]。因而中心偏测量一直是高精度镜头必不可少的一环。实践证明,作为这样的工艺技术之一,光学系统偏心测试方法是很重要的,其设备是必不可少的。

　　许多发达国家很早就对中心偏问题进行了大量的研究工作,并先后研制出许多水平较高的中心偏测量仪和定心仪,且大部分由计算机控制,但基本属于自用,尚无产品出售。我国已有单位研制成功了光学中心偏测试仪,并成功装出了许多高质量的镜头。但此类光学中心偏测量仪为人工控制,需要人眼进行目视瞄准测量,测量人员劳动强度大、疲劳,同时存在危　　险,并且,需要记录、处理数据的工作量也大。因此研制由计算机控制的光学中心偏测试仪十分必要。

　　本文介绍的红外物镜中心偏自动测试仪控制系统,根据采用反射式自准直原理[3],用CCD接受信号[4],设计一个调焦全自动、被测透镜自动旋转的控制系统,可以使操作人员在计算机上适时清楚地控制平移台的移动和转台的转动,可以记录重要参数;打印报表;同时可以实施控制和分析,确定中心偏量和优化轴数据,提高镜头质量。

　　2·中心偏自动测试仪的总体方案

　　2·1　反射式自准直法的测量光学系统

　　测量光学系统如图2-1

　　光源9发出的光波,照明十字分划板4,分划板位于内调焦镜组的焦面上。通过内调焦镜远镜和会聚物镜成像。被测透镜置于0点处,其各个面的球心(球心像)分布在0点下100mm到0点上700mm处,改变测量头位置,使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450。此像再经耦合物镜成像于CCD上。CCD光电器件对会聚的像点进行探测,采集卡将探测的数据进行采集并传输到计算机,由计算机对采集的数据进行处理并计算出被测光学组件的中心偏[5]。反射镜6用于转折光路,使结构紧凑,反射镜8亦用于转折光路,适用于卧式测量系统。设在转台示值为0°, 180°时,分别读得十字像位置(X1,Y1), (X2,Y2),则球心c的位置(Nx,Ny)为: