一种适用于光学自由曲面面型检测的光路结构制造技术

本实用新型专利技术涉及一种适用于光学自由曲面面型检测的光路结构，包括激光器、反射镜、针孔滤波器、汇聚透镜、偏振分光棱镜、四分之一波片、待检测光学自由曲面、物镜、光电探测器和二维移动平台，待检测光学自由曲面置于二维移动平台上，经过反射镜的反射的激光器出射光线经过针孔滤波器滤波后由汇聚透镜对光线进行汇聚，汇聚后的光线经过偏振分光棱镜后改变光线的方向和能量；反射的光线经过四分之一波片改变光线的相位后照射到光学旋转抛物面基准件，经由光学旋转抛物面基准件反射的光线依次透过偏振分光棱镜和物镜后被光电探测器接收；根据光电探测器上的光斑位置信息即得到待测自由曲面的面型信息。本实用新型专利技术具有测量速度快的特点。

【技术实现步骤摘要】
一种适用于光学自由曲面面型检测的光路结构
本技术属于光学测量
，特别是一种适用于光学自由曲面面型检测的光路结构。
技术介绍
光学自由曲面作为新一代的光学元件，具有较好的光学性能，蕴含着丰富的几何信息。近些年来，光学自由曲面在测量领域的应用越来越广泛。光学自由曲面的检测方法主要分为接触式和非接触式两种。接触式检测方法主要是利用坐标测量机采用逐点扫描的方式进行测量，测量精度在微米级别，测量速度慢，最大的问题是接触式测头会对自由曲面造成一定的划痕从而影响其光学性能。受测头大小的影响，当待测光学自由曲面较小时，测量误差明显增大。非接触式检测方法主要有微透镜阵列法、干涉测量法、结构光三维测量法等方法。这些设备以其高精度、非接触、速度快等优点广泛应用于光学自由曲面的检测领域，但也存在操作复杂、价格高昂、设备庞大等缺点。当光学自由曲面面积较小且面型变化规律已知时，如何实现光学自由曲面的面型检测成为该领域的一个研究重点。
技术实现思路
本技术为解决公知技术中存在的技术问题而提供一种适用于光学自由曲面面型检测的光路结构，该光路结构解决了当待测光学曲面面积较小且面型变化规律已知时的面型检测问题，检测速度快、效率高，适用于工业现场的实时检测。本技术为解决公知技术中存在的技术问题所采取的技术方案是：一种适用于光学自由曲面面型检测的光路结构，包括激光器、反射镜、针孔滤波器3、汇聚透镜、偏振分光棱镜、四分之一波片、待检测光学自由曲面、物镜、光电探测器和二维移动平台，待检测光学自由曲面置于二维移动平台上，二维移动平台能够在水平面上的两个正交方向进行移动，其特征在于：经过反射镜的反射的激光器出射光线经过针孔滤波器滤波后由汇聚透镜对光线进行汇聚，汇聚后的光线经过偏振分光棱镜后改变光线的方向和能量；反射的光线经过四分之一波片改变光线的相位后照射到光学旋转抛物面基准件，经由光学旋转抛物面基准件反射的光线依次透过偏振分光棱镜和物镜后被光电探测器接收；物镜成像于光电探测器上，根据光电探测器上的光斑位置信息即得到待测自由曲面的面型信息。本技术具有的优点和积极效果是：设计了一种简单的光路结构用于获取光学自由曲面上的面型信息，对于面积较小且面型变化规律已知的光学自由曲面，可以实现工业现场的快速检测。附图说明图1为本技术的光路结构的示意图图中：1、激光器；2、反射镜；3针孔滤波器；4、汇聚透镜；5、偏振分光棱镜；6、四分之一波片；7、待测光学自由曲面；8、物镜；9、光电探测器；10、二维移动平台具体实施方式为能进一步了解本技术的
技术实现思路
、特点及功效，兹例举以下实施例，并配合附图详细说明如下：如图1所示，一种适用于光学自由曲面面型检测的光路结构，所述一种适用于光学自由曲面面型检测的光路结构包括激光器1、反射镜2、针孔滤波器3、汇聚透镜4、偏振分光棱镜5、四分之一波片6、待检测光学自由曲面7、物镜8、光电探测器9和二维移动平台10组成，其特征在于：所述的激光器1为圆点光斑激光器，激光器出射光线为竖直光线；所述反射镜2位于激光器1的正下方，与水平方向成45°角，镜面斜向左上方；所述针孔滤波器3即为孔径光阑，孔径大小为200um,孔心正对激光光束；所述汇聚透镜4位于针孔滤波器3右侧，对光线进行汇聚，其焦距不宜选择较大；所述偏振分光棱镜5为半透半反镜，可以改变光线的方向和能量；所述四分之一波片6位于偏振分光棱镜5的正下方，可以改变光线的相位；所述待检测光学自由曲面7通过连接件连接于二维移动平台10上，二维移动平台10可以在水平面上的两个正交方向进行移动；所述物镜8为凸透镜，对成像光束进行汇聚，提高成像质量；所述光电探测器9位于物镜8的焦平面上，一般为工业CMOS相机。进一步地，所述激光器1出射激光被反射镜2反射从而使竖直粗光束变成水平粗光束，水平粗光束被针孔滤波器3限制后变成直径为200um的细光束，再经过汇聚透镜4的汇聚后通过偏振分光棱镜5，这时光束中的p光完全通过，s光被反射经过四分之一波片6直达待检测光学自由曲面7，反射光线再依次经过四分之一波片6、偏振分光棱镜5、物镜8成像于光电探测器9上。根据光电探测器上的光斑位置信息即可得到待测自由曲面的面型信息。假设待检测光学自由曲面为小口径旋转抛物面，且已知旋转抛物面上点的斜率与其距离旋转抛物面顶点的水平距离成正比。对于加工完成的旋转抛物面，将其固定在二维移动平台10上；通过调节二维移动平台10使其在垂直纸面方向上以一定步距做直线运动，测量若干个点；再通过调节二维移动平台10使其在平行纸面方向移动一定步距，重复上述步骤测量若干个点；如此往复，直至测量点基本覆盖待测旋转抛物面。理论上，测量点在光电探测器9上的光斑位置分布符合一定规律如n×n阵列，实际检测结果若与预期不符则表明加工出的旋转抛物面不符合要求，存在面型误差，且可以根据检测信息有针对地加以修正，否则即为合格加工产品。本技术的原理：本技术利用了面积较小且面型变化规律已知的光学自由曲面对准直光束的敏感特性，设计了一套简单的光路结构，在已知光学自由曲面面型变化规律的前提下，可以通过本光路结构检测加工出的光学自由曲面面型，甄别出存在加工误差的产品。尽管上面结合附图对本技术的优选实施例进行了描述，但是本技术并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，并不是限制性的，本领域的普通技术人员在本技术的启示下，在不脱离本技术宗旨和权利要求所保护的范围的情况下，还可以做出很多形式，这些均属于本技术的保护范围之内。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种适用于光学自由曲面面型检测的光路结构，包括激光器、反射镜、针孔滤波器、汇聚透镜、偏振分光棱镜、四分之一波片、待检测光学自由曲面、物镜、光电探测器和二维移动平台，待检测光学自由曲面置于二维移动平台上，二维移动平台能够在水平面上的两个正交方向进行移动，其特征在于：经过反射镜的反射的激光器出射光线经过针孔滤波器滤波后由汇聚透镜对光线进行汇聚，汇聚后的光线经过偏振分光棱镜后改变光线的方向和能量；反射的光线经过四分之一波片改变光线的相位后照射到光学旋转抛物面基准件，经由光学旋转抛物面基准件反射的光线依次透过偏振分光棱镜和物镜后被光电探测器接收；物镜成像于光电探测器上，根据光电探测器上的光斑位置信息即得到待测自由曲面的面型信息。

【技术特征摘要】
1.一种适用于光学自由曲面面型检测的光路结构，包括激光器、反射镜、针孔滤波器、汇聚透镜、偏振分光棱镜、四分之一波片、待检测光学自由曲面、物镜、光电探测器和二维移动平台，待检测光学自由曲面置于二维移动平台上，二维移动平台能够在水平面上的两个正交方向进行移动，其特征在于：经过反射镜的反射的激光器出射光线经过针孔滤波器滤波后由汇聚透镜对光线进行汇聚，汇聚后的光线经过偏振分光棱镜后改变光线的方向...

【专利技术属性】
技术研发人员：李杏华，吕泽奎，张明崴，李越馨，肖璇，王瑞，敬磊，
申请(专利权)人：天津大学，
类型：新型
国别省市：天津,12