[发明专利]一种提高光学检测仪器精度的方法与装置

说明书

本发明公开了一种提高光学检测仪器精度的方法与装置。本发明的硬件设备包括一个显示屏，若干相机镜头，一个反射罩和机械结构。本方案采用显示屏光源，相比于激光干涉仪，成本大幅度降低。上方相机镜头用于采集被测物中心区域反射光线，两侧相机用于采集反射罩汇聚的反射光。反射罩的设计，使得被测样品有效分析区域扩大，相机采集的点数增多，从而曲率半径R检测精度提高了。

技术领域

本发明涉及图像处理领域，特别涉及一种提高光学检测仪器精度的方法与装置。

背景技术

镜片是一块玻璃或其它使用的一个或多个曲面透明材料，通过它观察事物时，使事物出现清晰、大或更小。光学镜片广泛应用于在眼镜，照相机，望远镜等精密光学系统，其中曲率半径就是球面光学元件测量中重要的参数之一。其精度将直接影响着光学系统的综合性能。目前常用的曲率半径测量方法有球径仪，表面轮廓仪法，坐标测量法，自准直仪法和干涉法等。但是各种方法各有特点，测量误差也不同。由于在光学生产的加工和制造过程中，被测的光学元件曲率半径范围较广，大到近平面，小到几毫米，目前没有任何曲率半径检测方法能同时满足不同测量范围和测量精度的要求。为在测量过程中准确测量光学球面镜的曲率半径，选择适当的测量方法，提高测量效率和保障测量的准确性。

目前，球径仪、激光干涉仪和反射式面形仪广泛应用于光学元件的曲率半径检测。

球径仪检测曲率半径

球径仪是用来测量球面曲率半径的一种仪器，分为接触式和非接触式。接触式球径仪的测量原理如1图所示。

假如已知球缺的底圆半径r和矢高h，那么球缺的球面半径就可以出式(1)求出R＝r^2/2h+h/2 式(1)

球径仪的测量有环口形和钢球形两种。由于环口形是线接触，容易磨损。改进后的环口由三个已知半径的P的钢球组成，则

R＝r^2/2h+h/2±p 式(2)

其中，正负号的取法是计算凸球面时取负号，计算凹球面对取正号。

球径仪检测范围是凹面半径范围R为-12mm～-1000mm，凸面半径范围为R为+10mm～+1000mm。

非接触式球径仪工作原理是利用自准直显微镜分别瞄准被测球面的球心和顶点表面，经球面反射后分别获得的自准直像的二者距离进行测量的。显微镜测量系统是采用高精度直线导轨移动,读数系统采用分辨率高达0.001mm高精度直线光栅测量得到的。非接触式球径仪曲率半径测量范围是凸面R≤30mm，凹面R≥25至1000mm。

激光干涉仪检测曲率半径

一般来说，只要是利用光干涉的原理来量测的仪器都可以称为干涉仪，但是干涉仪的种类繁多。激光干涉仪是以干涉测量法为原理，利用激光作为长度基准，对光学元件进行精密测量的仪器。根据光束在样品表面直接反射或透射后再反射回主机，形成测量波面。根据参考波面和测量波面干涉产生的干涉条纹，可以测量样品的表面面形和传输波面质量，样品为平面或球面。如果为非平面和非球面，则需通过加装补偿片等手段进行测量。

反射式面形仪

普通的反射式面形仪采用图像采集器和显示屏搭配，图像采集器对着被测样件拍摄其反射的显示屏上的标准结构光图像，对图像进行分析和处理得出被测表面的面形。

现有技术的缺点