[发明专利]一种曲面光学元件表面疵病的检测装置及方法

说明书

本发明公开了一种曲面光学元件表面疵病的检测装置，包括照明系统和成像系统，所述照明系统内设有照明光源，所述成像系统包括成像镜头、成像装置以及与成像装置信号连接的处理器，所述照明光源设有在成像镜头外侧，所述成像装置至少包括一个同轴成像机构或侧成像机构，本发明的有益效果是：本发明基于光的散射原理，照明光源均匀照射在曲面光学元件表面，成像系统在曲面光学元件上方对其成像进行检测，可以对不同曲率半径的曲面光学元件进行检测，解决曲面光学元件表面疵病无法自动检测的难题，具有成本低、结构简单的优点。

技术领域

本发明涉及光学检测技术领域，具体是一种曲面光学元件表面疵病的检测装置及方法。

背景技术

在照明、投影、数码相机等精密光学系统中，曲面光学透镜，包括球面和非球面光学透镜被广泛使用，这些光学透镜经抛光加工后元件表面尚存在有麻点、划痕、开口气泡等疵病，这些表面疵病会影响系统的稳定性，使系统的精确度降低，因此，对曲面光学元件的表面缺陷检测就显得十分必要。

随着科技的发展，精密光学系统对光学元件表面疵病的要求也越来越高，国内对光学元件表面疵病检测主要为人工目视检测法，人眼长期检测容易产生视觉疲劳，造成判断标准不一，难以定量判断。目前已有不少基于机器视觉技术的光学检测方案，但都是针对平面光学元件的技术方案。因此需要一种针对曲面光学元件表面疵病检测的系统和方法。

发明内容

本发明的目的在于提供一种曲面光学元件表面疵病的检测装置及方法，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种曲面光学元件表面疵病的检测装置，包括照明系统和成像系统，所述照明系统内设有照明光源，所述成像系统包括成像镜头、成像装置以及与成像装置信号连接的处理器，其特征在于，所述照明光源设有在成像镜头外侧，所述成像装置至少包括一个同轴成像机构或侧成像机构，所述同轴成像机构为一个与成像镜头同轴的相机传感器，所述侧成像机构包括一个与成像镜头轴线相交的相机传感器以及设置在轴线交汇处的可见光部分反射镜，所述可见光部分反射镜靠近成像镜头一侧的镜面为镀膜面。

作为本发明进一步的方案：所述照明光源为设置在成像镜头外侧的环形LED灯光源。

作为本发明进一步的方案：所述相机传感器上设有用于使相机传感器沿轴线移动的动力机构。

作为本发明进一步的方案：所述侧成像机构内相机传感器轴线与成像镜头轴线垂直，所述可见光部分反射镜的水平夹角为45°且可见光部分反射镜中心位于成像镜头轴线上。

作为本发明进一步的方案：所述可见光部分反射镜的反射率沿成像镜头向外依次递增且使所有相机传感器接收的散射光光强相同。

作为本发明进一步的方案：所述检测方法包括以下步骤：

1)根据成像镜头的景深将待测曲面元件上表面看成由N个竖直方向上厚度相同的分层叠加而成，且所有分层的厚度等于成像镜头的景深。

2)在成像镜头上方设有N组成像机构，并将所有成像机构内的相机传感器与处理器进行信号连接。

3)将待测光学元件放置在成像镜头下方合适位置并开启照明光源。

4)分别调节每一个相机传感器的位置，使对应分层经成像镜头和可见光部分反射镜后均可以在相机传感器上呈现清晰的像。

5)通过处理器将所有相机传感器上呈现的各分层的清晰像进行拼接，然后通过图形处理即可对曲面光学元件表面进行检测。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明基于光的散射原理，照明光源均匀照射在曲面光学元件表面，成像系统在曲面光学元件上方对其成像进行检测，可以对不同曲率半径的曲面光学元件进行检测，解决曲面光学元件表面疵病无法自动检测的难题，具有成本低、结构简单等优点。