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        鏡面偏心測(cè)量光學(xué)系統(tǒng)設(shè)計(jì)及其雜光分析

        2015-05-12 21:55:13中國(guó)科學(xué)院長(zhǎng)春光學(xué)精密機(jī)械與物理研究所吉林長(zhǎng)春130033
        中國(guó)光學(xué) 2015年4期
        關(guān)鍵詞:球心調(diào)焦鏡面

        (中國(guó)科學(xué)院長(zhǎng)春光學(xué)精密機(jī)械與物理研究所,吉林 長(zhǎng)春 130033)

        (中國(guó)科學(xué)院長(zhǎng)春光學(xué)精密機(jī)械與物理研究所,吉林 長(zhǎng)春 130033)

        為了解決現(xiàn)有鏡面偏心測(cè)量設(shè)備存在的問題,本文研究了一種采用切換鏡頭和調(diào)焦相結(jié)合的方法來設(shè)計(jì)的鏡面偏心測(cè)量光學(xué)系統(tǒng),使用這個(gè)光學(xué)系統(tǒng),既能使被測(cè)鏡面的曲率半徑擴(kuò)展到-∞~+∞范圍,又能保證測(cè)量精度。通過Lighttools軟件對(duì)這個(gè)光學(xué)系統(tǒng)進(jìn)行光線追跡,分析其雜光分布,結(jié)果表明:準(zhǔn)直鏡頭內(nèi)部多次反射產(chǎn)生的雜光強(qiáng)度很低,可以忽略。而當(dāng)被測(cè)鏡頭中存在相鄰球心像距的鏡面時(shí),產(chǎn)生的雜光強(qiáng)度比較大,在后續(xù)的圖像處理過程中,必須增強(qiáng)目標(biāo)圖像的對(duì)比度。利用研制的鏡面偏心測(cè)量設(shè)備進(jìn)行測(cè)量實(shí)驗(yàn),結(jié)果進(jìn)一步驗(yàn)證了雜光分析的正確性。

        中心偏心;雜光分析;切換鏡頭;調(diào)焦

        1 引言

        光學(xué)系統(tǒng)已經(jīng)廣泛用于國(guó)防軍事、航空航天、工業(yè)檢測(cè)、安防監(jiān)控和日常生活等多個(gè)領(lǐng)域[1-6],許多應(yīng)用領(lǐng)域?qū)鈱W(xué)系統(tǒng)的性能要求很高,而光學(xué)鏡頭的裝調(diào)精度對(duì)于光學(xué)系統(tǒng)性能指標(biāo)影響很大[7-9]。為了保證光學(xué)鏡頭的裝調(diào)精度,必須使光學(xué)鏡頭中各個(gè)鏡面的中心偏差滿足公差要求。目前,已有多種光學(xué)鏡頭輔助裝調(diào)設(shè)備用于鏡頭裝調(diào)過程中測(cè)量鏡片的中心偏差[10-12],這些輔助裝調(diào)設(shè)備各有優(yōu)缺點(diǎn)。例如,20世紀(jì)80年代,中科院成都光電所研制的定心儀采用內(nèi)調(diào)焦的方式調(diào)節(jié)靶標(biāo)聚焦點(diǎn)的位置,操作很方便,但是,在調(diào)焦的過程中,難以精確獲得測(cè)量鏡頭組的放大倍率,從而降低了中心偏差的測(cè)量精度[13-15]。近年來,德國(guó)Trioptics公司研制的定心儀采用切換鏡頭的方式來調(diào)節(jié)靶標(biāo)聚焦點(diǎn)的位置,雖然提高了中心偏差的測(cè)量精度,但是,由于可切換的鏡頭數(shù)有限,無法測(cè)量較大曲率半徑的鏡面中心偏差[16]。

        為了解決上述國(guó)內(nèi)外定心儀存在的問題,本文采用調(diào)焦和切換鏡頭相結(jié)合的方法設(shè)計(jì)鏡面中心偏差測(cè)量設(shè)備的光學(xué)系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)靶標(biāo)聚焦點(diǎn)的連續(xù)調(diào)節(jié),既能用于各種曲率半徑鏡面的中心偏差測(cè)量,又能保證中心偏差的測(cè)量精度。另外,本文還對(duì)該光學(xué)系統(tǒng)進(jìn)行光線追跡,分析了系統(tǒng)中的雜光,并利用研制的中心偏差測(cè)量設(shè)備驗(yàn)證雜光分析的正確性。

        2 鏡面偏心測(cè)量原理

        鏡面中心偏差測(cè)量原理如圖1所示,采用反射式測(cè)量方法,系統(tǒng)的組成結(jié)構(gòu)分為測(cè)量頭和精密旋轉(zhuǎn)臺(tái)兩部分,其中測(cè)量頭由光源、分光棱鏡、測(cè)量鏡組、成像探測(cè)器組成。測(cè)量頭部分連接在豎直導(dǎo)軌上,可以上下移動(dòng)。

        光源產(chǎn)生十字靶標(biāo),經(jīng)過分光棱鏡和測(cè)量鏡組,形成會(huì)聚光束,或者發(fā)散光束,會(huì)聚光束有一個(gè)會(huì)聚點(diǎn),發(fā)散光束的反向延長(zhǎng)線也會(huì)聚在一點(diǎn),統(tǒng)稱為會(huì)聚點(diǎn)。在測(cè)量過程中,豎直導(dǎo)軌帶動(dòng)測(cè)量頭上下移動(dòng),使靶標(biāo)的會(huì)聚點(diǎn)與當(dāng)前被測(cè)鏡面的球心重合,此時(shí),入射到被測(cè)鏡面的光束,在被測(cè)透鏡表面發(fā)生部分反射,反射光束沿原路返回測(cè)量鏡組中,經(jīng)過分光棱鏡,聚焦在成像探測(cè)器的靶面上,形成清晰的十字線圖像。

        圖1 鏡面中心偏差測(cè)量原理圖Fig.1 Schematic diagram of lens centering error measurement

        被測(cè)鏡頭放置在旋轉(zhuǎn)臺(tái)的中心,在測(cè)量過程中,被測(cè)鏡頭繞著轉(zhuǎn)臺(tái)的中心軸旋轉(zhuǎn),該轉(zhuǎn)軸即是中心偏差測(cè)量過程中的參考軸,如果被測(cè)鏡面的球心不在轉(zhuǎn)軸上,在成像探測(cè)器的靶面上,十字靶標(biāo)畫出圓形軌跡,靶標(biāo)像的軌跡如圖2所示。根據(jù)圓的直徑和測(cè)量鏡組的放大率可以計(jì)算被測(cè)鏡面的球心相對(duì)參考軸的中心偏差。利用此方法,可以得到所有鏡面球心的中心偏差。光學(xué)鏡頭裝調(diào)人員可以根據(jù)測(cè)量得到的中心偏差值,將各個(gè)球心調(diào)節(jié)到參考軸上,或者調(diào)節(jié)到公差范圍內(nèi)。

        圖2 靶標(biāo)像的軌跡Fig.2 Trajectory of target image

        鏡面的角偏心量可以表示為:式中,D是探測(cè)器上靶標(biāo)中心所畫圓的直徑,β是測(cè)量鏡頭組的垂軸放大率,R是被測(cè)球面的曲率半徑。

        鏡面的線偏心量可以表示為:

        式中,a為線偏心量。

        3 光學(xué)系統(tǒng)設(shè)計(jì)

        目前,現(xiàn)有的光學(xué)鏡頭中心偏差測(cè)量設(shè)備在光路上主要采用兩種方法來改變十字靶標(biāo)聚焦點(diǎn)的位置,一種稱為內(nèi)調(diào)焦方法,另一種稱為切換鏡頭方法。內(nèi)調(diào)焦方法通過改變測(cè)量鏡頭組的焦距來實(shí)現(xiàn)靶標(biāo)聚焦點(diǎn)位置的連續(xù)調(diào)節(jié),該方法的優(yōu)點(diǎn)是操作方便,其缺點(diǎn)是存在調(diào)節(jié)盲區(qū)。根據(jù)文獻(xiàn)資料,其盲區(qū)大約為-400~+400mm,而且,在有些情況下,測(cè)量鏡頭組的調(diào)焦量很小,垂軸放大率的變化率很大,此時(shí)得到的垂軸放大率誤差較大,從而導(dǎo)致中心偏差測(cè)量精度不高。

        切換鏡頭方法通過更換測(cè)量鏡組下端的鏡頭,改變測(cè)量鏡組的焦距,從而實(shí)現(xiàn)靶標(biāo)聚焦點(diǎn)位置的改變。該方法的優(yōu)點(diǎn)是能得到精確的垂軸放大率,從而具有較高的中心偏差測(cè)量精度;其缺點(diǎn)是需要的鏡頭數(shù)量較多,不僅增加了成本,而且無法測(cè)量大曲率半徑表面的中心偏差。根據(jù)其產(chǎn)品資料,曲率半徑大于2 000mm就無法測(cè)量。

        為了解決現(xiàn)有中心偏差測(cè)量系統(tǒng)存在的問題,在上述兩種光路基礎(chǔ)上,取其優(yōu)點(diǎn),避免其缺點(diǎn),采用調(diào)焦和切換鏡頭相結(jié)合的技術(shù)方案,本文設(shè)計(jì)了光學(xué)鏡頭中心偏差測(cè)量?jī)x的光學(xué)系統(tǒng),其光路原理圖如圖3所示,圖3(a)是調(diào)焦模式的光路圖,圖3(b)是切換鏡頭模式的光路圖。

        光路結(jié)構(gòu)如下:光源的靶標(biāo)面與探測(cè)器的靶面到分光棱鏡中心的距離相等,即為共軛面。光源產(chǎn)生的靶標(biāo)光束經(jīng)過分光棱鏡,部分反射,再經(jīng)過測(cè)量鏡組,進(jìn)行準(zhǔn)直或者會(huì)聚。測(cè)量鏡頭組由兩個(gè)雙膠合鏡組成。在設(shè)計(jì)過程中,需要綜合考慮光學(xué)系統(tǒng)的極限分辨率和視場(chǎng)角之間的關(guān)系。本文選用的探測(cè)器分辨率是1 390pixel×1 040pixel,像元大小為3.75μm,當(dāng)探測(cè)器靶面位于測(cè)量鏡組的焦面時(shí),全視場(chǎng)角為1.37°×1.02°,極限分辨率為0.017mrad。

        圖3 鏡面中心偏差測(cè)量光路原理圖Fig.3 Schematic diagram of optical path of lens centering error measurement

        在調(diào)焦模式中,位于棱鏡下方的測(cè)量鏡組能夠沿光軸方向上下移動(dòng),改變測(cè)量鏡組與探測(cè)器靶面的距離,從而使十字靶標(biāo)的聚焦位置在-∞~-2 000mm和2 000mm~+∞范圍內(nèi)連續(xù)調(diào)節(jié);在切換鏡頭模式中,測(cè)量鏡組移動(dòng)到某個(gè)位置,使其光源靶面位于測(cè)量鏡組的焦面上,則可以產(chǎn)生靶標(biāo)的平行光束,在準(zhǔn)直鏡頭組的下方增加一個(gè)雙膠合鏡頭,該鏡頭有多種型號(hào),可以進(jìn)行切換,同時(shí),該測(cè)量系統(tǒng)放置在豎直導(dǎo)軌上,能夠整體上下移動(dòng),因此,此工作模式能夠使十字靶標(biāo)的聚焦位置在-2 000~2 000mm范圍內(nèi)連續(xù)調(diào)節(jié)。這兩種工作模式相互補(bǔ)充,能夠保證十字靶標(biāo)在-∞~+∞范圍內(nèi)連續(xù)調(diào)節(jié),因此,利用該系統(tǒng)可以測(cè)量各種曲率半徑的光學(xué)鏡面的中心偏差。

        最終設(shè)計(jì)的光路如圖4所示。圖4(a)和圖4(b)是調(diào)焦模式的光路圖,圖4(a)的靶標(biāo)聚焦點(diǎn)位于+2 000mm的位置,圖4(b)的靶標(biāo)聚焦點(diǎn)位于-2 000mm的位置,圖4(a)和圖4(b)各有兩幅圖,分別為光路全圖和局部放大圖。圖4(c)和圖4(d)是切換鏡頭模式的光路圖,圖4(c)的靶標(biāo)聚焦點(diǎn)位于+200mm的位置,圖4(d)的靶標(biāo)聚焦點(diǎn)位于-200mm的位置。

        圖4 鏡面中心偏差測(cè)量光路設(shè)計(jì)圖Fig.4 Optical design diagram of lens centering error measurement

        準(zhǔn)直鏡組的焦距是218mm,其調(diào)焦的行程是45mm,靶標(biāo)的聚焦點(diǎn)可以在-∞ ~-2 000mm和2 000mm~+∞范圍內(nèi)連續(xù)調(diào)節(jié),調(diào)焦過程中,準(zhǔn)直鏡組的放大率變化速率較小,有利于得到其精確放大率。

        可切換的鏡頭組一共10個(gè),其工作距分別為:400、800、1 200、1 600、2 000、-400、-800、-1 200、-1 600和-2 000。選用的豎直導(dǎo)軌的行程是600mm,豎直導(dǎo)軌配合切換鏡頭移動(dòng),能夠保證十字靶標(biāo)的聚焦點(diǎn)在-2 000~+2 000mm內(nèi)連續(xù)調(diào)節(jié)。

        圖5 光學(xué)系統(tǒng)傳遞函數(shù)Fig.5 MTF of the optical system

        設(shè)計(jì)的光學(xué)系統(tǒng)傳遞函數(shù)如圖5所示,圖5(a)、(b)、(c)、(d)分別是物距為200、-200、2 000和-2 000mm的光學(xué)系統(tǒng)傳遞函數(shù)曲線。從圖5(a)、圖5(b)可以看出,物距為200和-200mm,在空間頻率為50ly/mm時(shí),全視場(chǎng)內(nèi)的傳遞函數(shù)值大于0.6;物距為2 000和-2 000mm,在空間頻率為50ly/mm時(shí),中心視場(chǎng)和0.5視場(chǎng)的傳遞函數(shù)值大于0.6,1視場(chǎng)的傳遞函數(shù)值大于0.3。具有以上傳遞函數(shù)曲線的光學(xué)系統(tǒng)能夠得到較好的成像質(zhì)量,完全能夠滿足中心偏差測(cè)量要求。

        4 光學(xué)系統(tǒng)雜光分析

        在光學(xué)系統(tǒng)中,雜光是指不按預(yù)定的傳輸路徑到達(dá)探測(cè)器靶面的光束,雜光會(huì)在一定程度上降低目標(biāo)信號(hào)的對(duì)比度[17-18],在光學(xué)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)過程中,對(duì)光學(xué)系統(tǒng)的雜光進(jìn)行分析非常必要,通過雜光分析的結(jié)果,找到光學(xué)系統(tǒng)中雜光產(chǎn)生的源頭和傳輸路徑,采取合適的措施,降低光學(xué)系統(tǒng)中的雜光水平,從而提高目標(biāo)信號(hào)的對(duì)比度。

        根據(jù)此鏡面偏心測(cè)量光學(xué)系統(tǒng)的實(shí)際使用情況,需要分析以下幾種情況產(chǎn)生的雜散光:

        (1)準(zhǔn)直鏡頭組各表面的反射;

        (2)被測(cè)鏡頭中的各表面的反射;

        圖6 光學(xué)系統(tǒng)的光線追跡圖Fig.6 Ray trace of the optical system

        圖7 探測(cè)器靶面的照度Fig.7 Illumination on surface of the detector

        采用Light Tools軟件建立設(shè)計(jì)的光學(xué)系統(tǒng)光線追跡模型,如圖6所示。由于被測(cè)鏡面的曲率半徑多種多樣,因此,為了簡(jiǎn)化分析過程,只考慮被測(cè)鏡面為平面時(shí)的探測(cè)器照度分布。在該光線追跡模型中,被測(cè)鏡面的反射率為2%,光源的輻射通量是1W,被測(cè)鏡面反射光束在探測(cè)器靶面的照度分布如圖7所示,在靶標(biāo)聚焦點(diǎn)的中心,最大照度達(dá)到0.4W/mm2。

        4.1 準(zhǔn)直鏡頭組各表面的反射

        準(zhǔn)直鏡頭組各表面反射的光線追跡模型如圖8所示,光源的輻通量是1W,準(zhǔn)直鏡頭組各個(gè)表面鍍膜之后的反射率是2%。采用Light Tools軟件進(jìn)行光線追跡,得到的探測(cè)器靶面照度分布如圖9所示,探測(cè)器靶面上的光束沒有形成聚焦,最大照度只有1.2×10-5W/mm2,遠(yuǎn)小于0.4W/mm2,這種情況下產(chǎn)生的雜光照度,遠(yuǎn)小于被測(cè)平面反射產(chǎn)生的照度,因此,可以忽略準(zhǔn)直鏡頭組各表面的反射對(duì)靶標(biāo)圖像對(duì)比度的影響。

        圖8 準(zhǔn)直鏡頭組反射的光線追跡圖Fig.8 Trace of light reflected from collimating lens

        圖9 準(zhǔn)直鏡頭組反射產(chǎn)生的靶面照度Fig.9 Illumination on surface of the detector produced by light reflected from collimating lens

        4.2 被測(cè)鏡頭中各表面的反射

        在鏡面的中心偏差測(cè)量過程中,靶標(biāo)光束能夠到達(dá)被測(cè)鏡頭的各個(gè)表面,對(duì)于被測(cè)鏡面,其他各個(gè)表面反射的光束都是雜光。由于被測(cè)鏡頭結(jié)構(gòu)千變?nèi)f化,無法用光線追跡的方法模擬所有的情況,因此,本文只分析被測(cè)鏡面球心像附近存在其他鏡面球心像的情況,作為被測(cè)鏡頭中產(chǎn)生雜光的示例。

        被測(cè)鏡頭組反射的光線追跡圖如圖10所示,被測(cè)鏡頭組反射產(chǎn)生的靶面照度如圖11所示。設(shè)被測(cè)鏡面與某鏡面的球心像距分別為1、2、3、5和10mm,被測(cè)鏡面是上表面,通過軟件模擬,可以得到下表面反射光束在靶面上的照度,如表1所示。從表中可以看出,當(dāng)球心像距小于5mm時(shí),雜光形成的相對(duì)照度大于15%,并且,雜光會(huì)聚在靶面上形成鬼像,對(duì)靶標(biāo)圖像形成較大干擾。當(dāng)球心像距大于10mm時(shí),雜光形成的相對(duì)照度小于4%,對(duì)靶標(biāo)圖像的干擾較小。

        圖10 被測(cè)鏡頭組反射的光線追跡圖Fig.10 Trace of light reflected from the measured lens

        圖11 被測(cè)鏡頭組反射產(chǎn)生的靶面照度Fig.11 Illumination on surface of the detector produced by light reflected from the measured lens

        表1 不同球心像距形成的雜光照度Tab.1 Illumination of stray light produced by different image distances of sphere centres

        5 實(shí)驗(yàn)分析

        本文研制的鏡面偏心測(cè)量系統(tǒng)的實(shí)物如圖12所示,利用該設(shè)備對(duì)鏡面的中心偏差進(jìn)行測(cè)量。自主研發(fā)的軟件測(cè)量界面如圖13所示。圖13的圖像顯示區(qū)域得到的十字靶標(biāo)圖像,其對(duì)應(yīng)的被測(cè)鏡面的球心像附近10mm范圍內(nèi)沒有其他球心像,可以看出,該十字靶標(biāo)的圖像對(duì)比度比較高,說明測(cè)量鏡頭組內(nèi)部產(chǎn)生的雜光對(duì)圖像對(duì)比度的影響很小,與上節(jié)的分析結(jié)果一致,驗(yàn)證了上節(jié)軟件模擬的正確性。

        圖12 鏡面偏心測(cè)量設(shè)備Fig.12 Equipment of lens centering error measurement

        圖13 鏡面偏心測(cè)量系統(tǒng)的軟件界面Fig.13 Software interface of lens centering error measurement system

        另外,圖13下方的表格中,包括被測(cè)鏡頭輸入?yún)?shù)部分和測(cè)量結(jié)果顯示部分。輸入鏡頭各個(gè)鏡面的曲率半徑、中心厚度和鏡片的折射率,選用合適的切換鏡頭,或者對(duì)測(cè)量鏡組進(jìn)行調(diào)焦,并且調(diào)節(jié)豎直導(dǎo)軌的位置,從上至下,依次測(cè)量各個(gè)鏡面的中心偏差。鏡面偏心的測(cè)量結(jié)果包括線偏心量和角偏心量,以及偏心方位角,分別顯示在相應(yīng)的表格中。

        圖14是被測(cè)鏡頭中有兩個(gè)鏡面的球心像距相差1.86mm的十字靶標(biāo)的圖像,從圖中可以看出,產(chǎn)生了兩個(gè)十字絲圖像,其中一個(gè)十字絲圖像比較清晰,邊界較明顯,另外一個(gè)十字絲圖像比較模糊,線條比較粗,說明當(dāng)被測(cè)鏡頭中兩個(gè)鏡面的球心像距比較近時(shí),雜光干擾比較嚴(yán)重,實(shí)驗(yàn)結(jié)果與上節(jié)分析結(jié)果一致。這種存在雜光干擾的情況,在一定程度上會(huì)降低十字靶標(biāo)中心的定位精度,從而影響鏡面中心偏差的測(cè)量精度。因此,為了提高各種情況下的中心偏差測(cè)量精度,需要研究復(fù)雜背景下的十字靶標(biāo)提取算法,提高十字中心的定位精度。

        圖14 被測(cè)鏡頭內(nèi)部反射產(chǎn)生的雜光圖像Fig.14 Picture of stray light reflected in measured lens

        6 結(jié)論

        本文設(shè)計(jì)了鏡面偏心測(cè)量光學(xué)系統(tǒng),該系統(tǒng)采用調(diào)焦和切換鏡頭相結(jié)合的方式,實(shí)現(xiàn)十字靶標(biāo)在-∞~+∞范圍內(nèi)連續(xù)調(diào)節(jié),從而能夠測(cè)量各種曲率半徑的鏡面中心偏差。利用Lighttools軟件建立光線追跡模型,對(duì)該系統(tǒng)的雜光進(jìn)行分析,該系統(tǒng)的雜光主要來源于準(zhǔn)直鏡頭組和被測(cè)鏡頭的各個(gè)鏡面的多次反射,分析結(jié)果表明,準(zhǔn)直鏡頭組內(nèi)部產(chǎn)生的雜光較小,可以忽略不計(jì),而當(dāng)被測(cè)鏡頭中的球面存在相鄰的球心像距時(shí),會(huì)產(chǎn)生較強(qiáng)的雜光,對(duì)目標(biāo)圖像的對(duì)比度影響較大。利用上述方案,成功研制了一臺(tái)鏡面偏心測(cè)量設(shè)備,并進(jìn)行鏡面偏心測(cè)量實(shí)驗(yàn),實(shí)驗(yàn)結(jié)果驗(yàn)證了雜光分析的正確性。本文的工作對(duì)于鏡面偏心測(cè)量系統(tǒng)的研制具有一定的參考意義。

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        郭幫輝(1983—),男,湖北鄂州人,博士,助理研究員,2008年于華中科技大學(xué)獲得碩士學(xué)位,2014年于中國(guó)科學(xué)院長(zhǎng)春光學(xué)精密機(jī)械與物理研究所獲得博士學(xué)位,主要從事光學(xué)系統(tǒng)設(shè)計(jì)及光學(xué)鏡頭裝調(diào)方面的研究。E-mail:gbhyxl@163.com

        李 燦(1985—),男,山東濟(jì)寧人,博士,2009年于長(zhǎng)春理工大學(xué)獲得學(xué)士學(xué)位,主要從事光學(xué)系統(tǒng)設(shè)計(jì)等方面的研究。E-mail:LC19851125@163.com

        王 ?。?980—),男,吉林輝南人,博士,副研究員,2005年于南開大學(xué)獲得碩士學(xué)位,2012年于中國(guó)科學(xué)院長(zhǎng)春光學(xué)精密機(jī)械與物理研究所獲得博士學(xué)位,主要從事光學(xué)系統(tǒng)設(shè)計(jì)方面的研究。E-mail:wangj@ciomp.ac.cn

        鏡面偏心測(cè)量光學(xué)系統(tǒng)設(shè)計(jì)及其雜光分析

        郭幫輝*,李 燦,王 健

        Design of lens centering error measuring optical system and stray light analysis

        GUO Bang-hui*,LI Can,WANG Jian
        (Changchun Institute of Optics,F(xiàn)ine Mechanics and Physics,Chinese Academy of Sciences,Changchun 130033,China)
        *Corresponding author,E-mail:gbhyxl@163.com

        To improve current equipments in the market,a lens-eccentricity-measuring optical system that combines the focusing method and lens-switching method is designed in this paper.This optical system can be used to measure lens with curvature radius from-∞ to+∞,as well as maintain the test accuracy.Lighttools software is used to trace the light ray and analyze stray light distribution of this optical system.Results show that the intensity of the stray light after multiple reflection inside the collimated lens is low and negligible.The stray light intensity becomes stronger when the image distances of sphere centers are nearby in the testing lens.So in the later image processing,the contrast of target images must be strengthened.Measurement experiments are done by using the equipment with this optical system.All the experimental results further verify the correctness of stray light analyzing.

        centering error;stray light analyzing;lens switching;focusing adjustment

        吉林省科技廳發(fā)展計(jì)劃資助項(xiàng)目(No.20125092);中國(guó)科學(xué)院院地合作資助項(xiàng)目(No.2011CJT0004)

        2095-1531(2015)04-0621-08

        TH74;TH703 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A doi:10.3788/CO.20150804.0621

        2015-04-20;

        2015-05-11

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