一种快速测量光学镜片曲率半径的光路结构和设备制造技术

本发明专利技术涉及球面半径检测技术领域，提供一种快速测量光学镜片曲率半径的光路结构和设备，包括：发光LED、切换式透镜单元、棱镜、半反半透镜、保护玻璃、光阑和CCD摄像机；所述发光LED发射的光穿过切换式透镜单元的中心，射入棱镜；经棱镜折射后平行射入半反半透镜；所述半反半透镜片反射的光线反射到被测样本上，并被被测样本再次反射，光线依次经过半反半透镜和光阑后，入射到CCD摄像机中。所述切换式透镜单元包括第一透镜或者依次设置在第一透镜和第二透镜。本发明专利技术能够对球面曲率半径进行快速检测，设备成本低、手持式便携性、稳定性高、精度高。

An optical path structure and equipment for rapid measurement of the curvature radius of optical lenses

The invention relates to the technical field of spherical radius detection, and provides an optical path structure and equipment for quickly measuring the radius of curvature of optical lenses, including: luminous LED, switching lens unit, prism, half anti half lens, protective glass, diaphragm and CCD camera; the light emitted by the luminous LED passes through the center of the switching lens unit and shoots into the prism; after refraction by the prism, it shoots into the half in parallel Anti half lens: the light reflected by the half anti half transparent lens is reflected on the tested sample, and the tested sample is reflected again, and the light is incident into the CCD camera after passing through the half anti half lens and diaphragm successively. The switching lens unit comprises a first lens or is successively arranged on a first lens and a second lens. The invention can quickly detect the curvature radius of the spherical surface, and has the advantages of low equipment cost, hand-held portability, high stability and high precision.

【技术实现步骤摘要】
一种快速测量光学镜片曲率半径的光路结构和设备
本专利技术涉及球面半径检测
，尤其涉及一种快速测量光学镜片曲率半径的光路结构和设备。
技术介绍
目前的各种光学镜片或金属等球面曲率的检测设备，包含有：球径仪、激光干涉仪、轮廓仪、面形仪；以及母片对比看干涉条纹等对比法检测。球径仪是利于四个点支撑球面，四周三个点支撑球面边缘，中心一点顶住球面镜的球心，中心的支撑点具有高精密伸缩量计算，达到纳米级，从而通过中心点和和四周三点的距离差高度差，来计算球面曲率半径。设计上，要求中心点和四周三个点的同心度、四周三点高度差有严格精密要求。为此，球径仪设计上和使用上，都需要稳定的环境和平台，测量慢，不可移动等缺点。激光干涉仪是光学镜片测量曲率半径常用的设备，该设备采用激光干涉法，将一束激光分成二路，采用反射回的激光和光路中折射回的激光进行干涉，通过计算干涉条纹的数量和位置，来计算镜片的曲率半径；而且测量时，需要对应的切换补正镜片。优点是精度高；缺点是速度慢、设备大且不可移动、校准困难、设备昂贵。轮廓仪是利于激光进行位移传感器移动扫描，采用基于2D激光扫描的方式：主要原理为使用一束线激光照射到被检测物体，上方用CCD进行拍摄，得出直线的位置并应用三角算法，得出当前直线上各个空间位置。在做立体扫描时，需要配合精密的移动平台，在移动平台移动的过程中得出各个直线的空间位置，并进行汇总计算，得出立体数据。轮廓仪缺点：必须结合高精度的移动平台配合使用，时间长，降低了稳定性同时造成成本高。光学面形仪设备，采用了条纹相位光技术，该设备采用非接触测量，快速扫描方式，通过拟合结构光技术，进行反射光的角度计算，来检测球面的曲率半径。该设备缺点是要求精确输入镜片到检测CCD端面距离，这样不适合机种的快速切换和在线研磨中的高度变化。
技术实现思路
本专利技术主要解决上述技术问题，提出一种快速测量光学镜片曲率半径的光路结构和设备，能够对球面曲率半径进行快速检测，设备成本低、手持式便携性、稳定性高、精度高。本专利技术提供了一种快速测量光学镜片曲率半径的光路结构，包括：发光LED(1)、切换式透镜单元、棱镜(3)、半反半透镜(4)、保护玻璃(5)、光阑(7)和CCD摄像机(8)；所述发光LED(1)发射的光穿过切换式透镜单元的中心，射入棱镜(3)；经棱镜(3)折射后平行射入半反半透镜(4)；所述半反半透镜片(4)反射的光线反射到被测样本(6)上，并被被测样本(6)再次反射，光线依次经过半反半透镜(4)和光阑(7)后，入射到CCD摄像机(8)中。优选的，所述切换式透镜单元包括第一透镜(2)或者依次设置在第一透镜(2)和第二透镜(9)；所述第一透镜(2)的入射面为凸面、出射面为平面；所述第二透镜(9)的入射面为平面、出射面为凸面。优选的，所述发光LED(1)发出的光线经过第一透镜(2)时，光线汇聚点位于待测样本(6)外侧30-180mm范围内。优选的，所述发光LED(1)发出的光线经过第一透镜(2)和第二透镜(9)组合透镜时，光线汇聚点位于待测样本(6)内侧20-50mm范围内。优选的，所述光阑(7)设置中心孔(10)和中心孔(10)外侧的环形孔(11)。优选的，所述中心孔(10)的孔径为0.5-1.8mm，所述环形孔(11)的孔径为2.0-3.5mm。优选的，所述半反半透镜(4)与被测样本(6)之间设置保护玻璃(5)。对应地，本专利技术还提供了一种快速测量光学镜片曲率半径的设备，包括：手持壳体(12)以及本专利技术任意实施例所述的快速测量光学镜片曲率半径的光路结构；所述光路结构设置在手持壳体(12)内；所述发光LED(1)与外接电源电连接；所述CCD摄像机(8)通过数据线与外接工控机信号连接。优选的，所述发光LED(1)的出射端设置杂光屏蔽装置(13)，所述发光LED(1)出射的光经杂光屏蔽装置(13)输入切换式透镜单元中。本专利技术提供的一种快速测量光学镜片曲率半径的光路结构和设备，与现有技术相比具有以下优点：1、本专利技术光路结构原理简单，结构紧凑，通过核心的光学原件、光阑过滤，投影在CCD摄像机或其它采集器上光斑变化，通过采用CCD图像采集和亚像素拟合圆的算法结合，并结合工控机得到被测样本的曲率半径。2、保证了大检查范围：能够实现凸凹镜面R＝20mm～到平面镜的检测范围。3、各种镜面反射回来的光斑尺寸，经过光阑截取，都在CCD尺寸范围内。4、采用CCD亚像素计算方法，保证测试产品的曲率精度和长短轴计算，能测量椭圆率。5、光阑采用中心孔和环形孔的设计结构，保证了各种曲率的待测镜片，都有对应大小合适的光斑。6、本专利技术测量设备可实现时时检测、在线监测、手持式便携的曲率半径检测设备。即便携快捷，而且成本低，精度高。便携的曲率半径检测的专用设备，除了快速检测外，适合在线使用，方便在球面镜研磨制造期间，进行曲率的随时确认。适合各种高中低档使用环境。附图说明图1是本专利技术提供的快速测量光学镜片曲率半径的光路结构的结构示意图；图2是光阑口径示意图；图3是CCD摄像机采集到的光斑效果图；图4为待测样本为凹面镜时的光线焦点原理图；图5为待测样本为凸面镜时的光线焦点原理图；图6是本专利技术提供的快速测量光学镜片曲率半径的设备的结构示意图；附图标记：1、发光LED；2、第一透镜；3、棱镜；4、半反半透镜；5、保护玻璃；6、被测样本；7、光阑；8、CCD摄像机；9、第二透镜；10、中心孔；11、环形孔；12、手持壳体；13、杂光屏蔽装置；14、像点。具体实施方式为使本专利技术解决的技术问题、采用的技术方案和达到的技术效果更加清楚，下面结合附图和实施例对本专利技术作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本专利技术，而非对本专利技术的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本专利技术相关的部分而非全部内容。实施例一图1是本专利技术提供的快速测量光学镜片曲率半径的光路结构的结构示意图。如图1所示，本专利技术实施例提供的快速测量光学镜片曲率半径的光路结构，包括：发光LED1、切换式透镜单元、棱镜3、半反半透镜4、保护玻璃5、光阑7和CCD摄像机8。所述发光LED1发射的光穿过切换式透镜单元的中心，射入棱镜3；经棱镜3折射后平行射入半反半透镜4。本实施例在光路中，采用发光LED1，能够适用于可见光到红外线范围。所述半反半透镜片4反射的光线反射到被测样本6上，并被被测样本6再次反射，光线依次经过半反半透镜4和光阑7后，入射到CCD摄像机8中。在本实施例中，所述切换式透镜单元可通过两种透镜形式来实现，具体的，所述切换式透镜单元包括第一透镜2或者依次设置在第一透镜2和第二透镜9。所述第一透镜2的入射面为凸面、出射面为平面；所述第二透镜9的入射面为平面、出射面为凸面。本实施例采用本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种快速测量光学镜片曲率半径的光路结构，其特征在于，包括：发光LED(1)、切换式透镜单元、棱镜(3)、半反半透镜(4)、保护玻璃(5)、光阑(7)和CCD摄像机(8)；/n所述发光LED(1)发射的光穿过切换式透镜单元的中心，射入棱镜(3)；经棱镜(3)折射后平行射入半反半透镜(4)；/n所述半反半透镜片(4)反射的光线反射到被测样本(6)上，并被被测样本(6)再次反射，光线依次经过半反半透镜(4)和光阑(7)后，入射到CCD摄像机(8)中。/n

【技术特征摘要】
1.一种快速测量光学镜片曲率半径的光路结构，其特征在于，包括：发光LED(1)、切换式透镜单元、棱镜(3)、半反半透镜(4)、保护玻璃(5)、光阑(7)和CCD摄像机(8)；
所述发光LED(1)发射的光穿过切换式透镜单元的中心，射入棱镜(3)；经棱镜(3)折射后平行射入半反半透镜(4)；
所述半反半透镜片(4)反射的光线反射到被测样本(6)上，并被被测样本(6)再次反射，光线依次经过半反半透镜(4)和光阑(7)后，入射到CCD摄像机(8)中。


2.根据权利要求1所述的快速测量光学镜片曲率半径的光路结构，其特征在于，所述切换式透镜单元包括第一透镜(2)或者依次设置在第一透镜(2)和第二透镜(9)；
所述第一透镜(2)的入射面为凸面、出射面为平面；
所述第二透镜(9)的入射面为平面、出射面为凸面。


3.根据权利要求2所述的快速测量光学镜片曲率半径的光路结构，其特征在于，所述发光LED(1)发出的光线经过第一透镜(2)时，光线汇聚点位于待测样本(6)外侧30-180mm范围内。


4.根据权利要求2所述的快速测量光学镜片曲率半径的光路结构，其特征在于，所述发光LED(1)发出的光线经过第一透镜(2)和第二透镜(9)组...

【专利技术属性】
技术研发人员：宫继全，付瑶，
申请(专利权)人：大连鉴影光学科技有限公司，
类型：发明
国别省市：辽宁;21