基于共聚焦原理的光学镜头色差测量装置制造方法
【专利摘要】本实用新型提供了一种基于共聚焦原理的光学镜头色差测量装置。本实用新型包括白光光源、照明镜头、照明针孔、准直透镜、待测光学镜头、成像针孔、光谱仪和计算机；所述白光光源经过照明镜头成像于照明针孔上,经照明针孔后作为白光点光源；所述照明针孔位于所述准直透镜的前焦面上；所述准直透镜输出平行光并入射待测光学镜头；所述成像针孔位于待测光学镜头的焦面处,并与所述光谱仪固连，所述光谱仪所采集的光谱数据传输至计算机进行数据处理。本实用新型结构简单、成本低、操作便捷、对折射光学镜头和折反混合光学镜头的色差评估更为科学全面。
【专利说明】基于共聚焦原理的光学镜头色差测量装置
[0001]【技术领域】:
[0002]本实用新型涉及一种基于共聚焦原理的光学镜头色差测量装置，属于光学镜头【技术领域】。
[0003]【背景技术】:
[0004]像差是影响光学系统成像质量的主要因素，像差检测对于光学系统制造至关重要.对于反射系统，其像差仅有单色像差；而对于折射系统或者折反混合系统，除单色像差外，由于玻璃材料对不同颜色色光的折射率不同而导致的色差对镜头成像质量影响更为重要，在大部分情况下是限制折射系统和折反混合系统成像质量的主要因素。例如对于高质量的折射式天文望远镜和显微物镜，需要实现复消色差以满足成像质量要求。
[0005]色差的检测对于折射系统和折反混合系统具有重要意义，一方面在光学镜头制造过程中通过色差的检测可以判断光学系统的制造精度，作为镜头制造过程中的质量检测与控制环节；另一方面，对于未知光学参数的光学镜头，其色差测量结果可以作为评估该镜头的成像质量的重要依据，从而辅助用户筛选镜头。
[0006]目前可用于评估折射光学镜头或者折反混合光学镜头成像质量的检测仪器有:激光干涉仪和传递函数仪。
[0007]激光干涉仪一般采用632.8nm的He-Ne激光或者其它波长激光，可以精确测量光学镜头在各个视场下的波前误差，然而，该方法仅能检测光学镜头在该波长下的单色像差，无法从中获得光学镜头的色差信息。因此，激光干涉仪适合检测反射系统像差，而在检测折射光学镜头或者折反混合光学镜头像差时存在较大的局限性。
[0008]传递函数仪用于测量光学镜头各个视场在不同空间频率下的调制传递函数(MTF),当使用白光光源作为传递函数仪的照明光源时，可以获得色差作用下整个工作波段下的综合结果。然而，该方法没法准确评估光学镜头中色差的数值大小，也无法具体判断横向色差和轴向色差的数值大小。
[0009]实用新型内容:
[0010]本实用新型的目的是针对上述存在的问题提供一种基于共聚焦原理的光学镜头色差测量装置，结构简单、成本低、操作便捷、对折射光学镜头和折反混合光学镜头的色差评估更为科学全面。
[0011]上述的目的通过以下的技术方案实现:
[0012]基于共聚焦原理的光学镜头色差测量装置，包括白光光源、照明镜头、照明针孔、准直透镜、待测光学镜头、成像针孔、光谱仪和计算机；所述白光光源经过照明镜头成像于照明针孔上，经照明针孔后作为白光点光源；所述照明针孔位于所述准直透镜的前焦面上；所述准直透镜输出平行光并入射待测光学镜头；所述成像针孔位于待测光学镜头的焦面处，并与所述光谱仪固连，所述光谱仪所采集的光谱数据传输至计算机进行数据处理。
[0013]所述的基于共聚焦原理的光学镜头色差测量装置，所述的待测光学镜头设置在待测光学镜头调整架上。[0014]所述的基于共聚焦原理的光学镜头色差测量装置，所述的光谱仪设置在光谱仪调整架上。
[0015]所述的基于共聚焦原理的光学镜头色差测量装置，所述的白光光源为扩展光源，其波长范围覆盖待测光学镜头的工作波段范围。
[0016]所述的基于共聚焦原理的光学镜头色差测量装置，所述的准直透镜为反射式光学镜头或者色差已知的含折射光学元件的光学镜头或者色差可忽略的含折射光学元件的光学镜头。
[0017]所述的基于共聚焦原理的光学镜头色差测量装置，所述的待测光学镜头为折射光学镜头或者折反混合光学镜头。
[0018]所述的基于共聚焦原理的光学镜头色差测量装置，所述的光谱仪的焦面使用CCD或CMOS探测器记录数据，并具有数据接口可将测量所得的光谱曲线数据输出至计算机。
[0019]有益效果:
[0020]本实用新型提供了一种基于共聚焦原理的光学镜头色差测量装置，该装置使用共聚焦技术与光谱技术结合的方式，通过对待测光学镜头焦面处各位置进行光谱分析，解算出不同波长光波波前的汇聚点位置，得到光学镜头的轴向色差曲线和横向色差曲线；该装置包含元器件少，结构简单，成本低，测量过程中仅需要调节待测光学镜头和光谱仪，操作便捷；和激光干涉仪相比，能提供折射光学镜头和折反混合光学镜头的轴向色差信息和横向色差信息，基于色差信息衡量折射光学镜头和折反混合光学镜头的成像质量更为科学；和传递函数仪相比，可获得轴向色差曲线和横向色差曲线，测量所得像差信息更为全面。
[0021]【专利附图】
【附图说明】:
[0022]图1是本实用新型的结构示意图。
[0023]图中:1-白光光源；2_照明镜头；3_照明针孔；4_准直透镜；5_待测光学镜头；6-待测光学镜头调整架；7-成像针孔；8_光谱仪；9_光谱仪调整架；10-计算机。
[0024]【具体实施方式】:
[0025]下面结合附图和具体实施例，进一步阐明本实用新型。
[0026]实施例1:
[0027]如图1所示:本实用新型的基于共聚焦原理的光学镜头色差测量装置，包括白光光源1、照明镜头2、照明针孔3、准直透镜4、待测光学镜头5、成像针孔7、光谱仪8和计算机10 ;所述白光光源I经过照明镜头2成像于照明针孔3上，经照明针孔后作为白光点光源；所述照明针孔3位于所述准直透镜4的前焦面上；所述准直透镜4输出平行光并入射待测光学镜头5 ；所述成像针孔7位于待测光学镜头5的焦面处，并与所述光谱仪8固连，所述光谱仪所采集的光谱数据传输至计算机10进行数据处理。
[0028]所述的白光光源为扩展光源，其波长范围覆盖待测光学镜头的工作波段范围。
[0029]所述的准直透镜为反射式光学镜头如离轴抛物面。
[0030]所述的基于共聚焦原理的光学镜头色差测量装置，所述的光谱仪的焦面使用CCD或CMOS探测器记录数据，并具有数据接口可将测量所得的光谱曲线数据输出至计算机。
[0031]实施例2:
[0032]本实施例与实施例1的不同和之处在于:所述的待测光学镜头设置在待测光学镜头调整架6上。所述待测光学镜头可通过待测光学镜头调整架进行角度调整，从而可测量光学镜头的轴向色差，还可测量轴外视场的横向色差；镜头调整架的设置使得镜头调整角度更加方便。
[0033]实施例3:
[0034]本实施例与实施例1或者实施例2的不同和之处在于:所述的光谱仪设置在光谱仪调整架9上，可通过光谱仪调整架进行三维平移精调，实现对不同位置点进行光谱分析。
[0035]实施例4:
[0036]本实施例与上述实施例的不同之处在于:所述的准直透镜为已知的含折射光学元件的光学镜头，已知的色差可以作为系统误差在检测结果中剔除；或者色差可忽略的含折射光学元件的光学镜头如复消色差镜头。所述的基于共聚焦原理的光学镜头色差测量装置，所述的待测光学镜头为折射光学镜头或者折反混合光学镜头。
[0037]实施例5:
[0038]本实施例与上述实施例的不同之处在于:光谱仪为棱镜光谱仪或者光栅光谱仪或者傅里叶光谱仪等各类光谱仪，其焦面使用CCD或CMOS探测器记录数据，并具有数据接口可将测量所得的光谱曲线数据输出至计算机。
[0039]使用方法:
[0040]本实用新型在具体工作时，白光光源I经过照明镜头2成像于照明针孔3上，经准直透镜4后输出质量良好的平行光并入射待测光学镜头5，不同波长的光波汇聚于光学镜头5焦面处的不同位置点，焦面处的成像针孔7与光谱仪8组合可对不同位置点进行光谱分析，利用共聚焦技术与光谱分析技术相结合，可分析得到不同色光汇聚点位置。
[0041]当光学镜头5的光轴与平行光方向一致时，由于光学镜头5的色差，不同色光光波的汇聚点沿着光轴方向分离，表现为轴向色差；当光学镜头5光轴倾斜一定角度时，不同色光光波的汇聚点除了沿着光轴方向分离，同时还在垂直于光轴方向上分离，即既有轴向色差，又有横向色差。光学镜头5光轴与平行光方向一致时，该测量装置可用于检测轴向色差:通过光谱仪调整架9横向调节光谱仪和针孔，使得接收到的光信号总能量最强，再通过光谱仪调整架9沿光轴方向微调光谱仪和针孔，记录若干轴向位置时光谱仪输出的光谱曲线；以轴向位置坐标为第三轴，可将多条光谱曲线数据合成得到光谱曲面数据，通过该光谱曲面数据上对某个波长光谱强度随轴向位置变化曲线进行拟合，即得到该波长的焦面轴向位置；计算不同波长的焦面轴向位置即得到该光学镜头的轴向色差曲线。
[0042]光学镜头5光轴倾斜一定角度时，在上述轴向色差测量结果的基础上，该测量装置可测量该视场角下的横向色差:通过光谱仪调整架9横向调节光谱仪和针孔，记录若干横向位置时光谱仪输出的光谱曲线；以横向位置坐标为第三轴，可将多条光谱曲线数据合成得到光谱曲面数据，通过该光谱曲面数据上对某个波长光谱强度随横向位置变化曲线进行拟合，并使用轴向色差测量数据进行归一化修正，即得到该波长汇聚点的横向位置；计算不同波长的汇聚点的横向位置即得到该光学镜头的横向色差曲线。
【权利要求】
1.一种基于共聚焦原理的光学镜头色差测量装置，包括白光光源、照明镜头、照明针孔、准直透镜、待测光学镜头、成像针孔、光谱仪和计算机；其特征是:所述白光光源经过照明镜头成像于照明针孔上，经照明针孔后作为白光点光源；所述照明针孔位于所述准直透镜的前焦面上；所述准直透镜输出平行光并入射待测光学镜头；所述成像针孔位于待测光学镜头的焦面处，并与所述光谱仪固连，所述光谱仪所采集的光谱数据传输至计算机进行数据处理。
2.根据权利要求1所述的基于共聚焦原理的光学镜头色差测量装置，其特征是:所述的待测光学镜头设置在待测光学镜头调整架上。
3.根据权利要求2所述的基于共聚焦原理的光学镜头色差测量装置，其特征是:所述的光谱仪设置在光谱仪调整架上。
4.根据权利要求1或2或3所述的基于共聚焦原理的光学镜头色差测量装置，其特征是:所述的白光光源为扩展光源，其波长范围覆盖待测光学镜头的工作波段范围。
5.根据权利要求1或2或3所述的基于共聚焦原理的光学镜头色差测量装置，其特征是:所述的准直透镜为反射式光学镜头或者色差已知的含折射光学元件的光学镜头或者色差可忽略的含折射光学元件的光学镜头。
6.根据权利要求1或2或3所述的基于共聚焦原理的光学镜头色差测量装置，其特征是:所述的待测光学镜头为折射光学镜头或者折反混合光学镜头。
7.根据权利要求1或2或3所述的基于共聚焦原理的光学镜头色差测量装置，其特征是:所述的光谱仪的焦面使用CCD或CMOS探测器记录数据，并具有数据接口可将测量所得的光谱曲线数据输出至计算机。
【文档编号】G01M11/02GK203502204SQ201320555173
【公开日】2014年3月26日 申请日期:2013年9月9日 优先权日:2013年9月9日
【发明者】周子元, 黎发志 申请人:南京英田光学工程有限公司