双视域光管、球心像测量方法、定心仪和定心车 |
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| 申请号 | CN202410170863.7 | 申请日 | 2024-02-06 | 公开(公告)号 | CN117872595A | 公开(公告)日 | 2024-04-12 |
| 申请人 | 北京点阵虹光光电科技有限公司; | 发明人 | 韩琦琦; 刘川; 张新; | ||||
| 摘要 | 本 申请 涉及一种双视域光管、球心像测量方法、 定心 仪和定心车。所述双视域光管包括： 光源 组件、第一成像组件、分光镜、第一成像镜头和第二成像镜头；其中，分光镜，用于对第一成像组件 准直 后的光线进行分光，得到第一目标子光线和第二目标子光线，并将第一目标子光线透射至第一成像镜头，将第二目标子光线反射至第二成像镜头；光线由光源组件提供；第一成像镜头，用于汇聚第一目标子光线，使第一目标子光线在相机上成像；第二成像镜头，用于汇聚第二目标子光线，使第二目标子光线在相机上成像；第一成像镜头的焦距小于第二成像镜头。采用本双视域光管能够提高测量光学元件球心像的效率。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种双视域光管，其特征在于，所述双视域光管包括：光源组件、第一成像组件、分光镜、第一成像镜头和第二成像镜头；其中， |
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| 说明书全文 | 双视域光管、球心像测量方法、定心仪和定心车技术领域[0001] 本申请涉及光学信息技术领域，特别是涉及一种双视域光管、球心像测量方法、定心仪和定心车。 背景技术[0002] 在定心仪和定心车中，主要采用光管进行光学元件球心像的测量。在测量过程中，需要不断调整镜片或镜组，使得镜片或镜组的光轴与金属镜座的机械轴重合，以保证光学系统的装配精度。 [0004] 但是，采用的电子自准直仪焦距越长其像元分辨率越高，视域越小，会导致无法快速找到球心像，进而导致测量光学元件球心像的效率较低。发明内容 [0005] 基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种双视域光管、球心像测量方法、定心仪和定心车。 [0007] 所述分光镜，用于对所述第一成像组件准直后的光线进行分光，得到第一目标子光线和第二目标子光线，并将所述第一目标子光线透射至所述第一成像镜头，将所述第二目标子光线反射至所述第二成像镜头；所述光线由所述光源组件提供； [0008] 所述第一成像镜头，用于汇聚所述第一目标子光线，使所述第一目标子光线在相机上成像； [0009] 所述第二成像镜头，用于汇聚所述第二目标子光线，使所述第二目标子光线在所述相机上成像；所述第一成像镜头的焦距小于所述第二成像镜头。 [0010] 在其中一个实施例中，所述光源组件包括： [0011] 光源，用于提供多路光线，所述多路光线中的一路光线到达所述第一成像组件； [0012] 十字靶标，用于提供成像的物。 [0013] 在其中一个实施例中，所述第一成像组件包括： [0014] 分光棱镜，用于反射或透射一路光线，使所述一路光线到达正透镜； [0015] 所述正透镜，用于准直所述分光棱镜反射或者透射的所述一路光线； [0016] 可更换物镜，用于汇聚所述一路光线，使所述一路光线到达光学元件，并透射所述光学元件反射的所述一路光线。 [0017] 在其中一个实施例中，所述正透镜为消色差正透镜，所述消色差正透镜包括： [0018] 第一消色差正透镜，用于准直所述分光棱镜反射的所述一路光线，使所述一路光线到达所述可更换物镜，还用于透射所述光学元件反射的所述一路光线； [0019] 第二消色差正透镜，用于准直所述分光棱镜透射的所述一路光线，使所述一路光线到达所述分光镜。 [0020] 在其中一个实施例中，所述第一消色差正透镜和所述第二消色差正透镜的焦点重合，且所述光源组件中的十字靶标位于所述第一消色差正透镜的焦平面。 [0021] 在其中一个实施例中，所述双视域光管还包括相机，所述相机包括第一相机和第二相机。 [0022] 在其中一个实施例中，所述第一成像镜头具体用于汇聚所述分光镜透射的所述第一目标子光线至所述第一相机，使所述第一目标子光线在所述第一相机上成像；所述第二成像镜头具体用于汇聚所述分光镜反射的第二目标子光线至所述第二相机，使所述第二目标子光线在所述第二相机上成像。 [0023] 第二方面，本申请还提供了一种球心像测量方法，所述球心像测量方法应用于双视域光管，所述双视域光管为上述实施例中任一实施例所述的双视域光管，所述球心像测量方法包括： [0024] 对第一成像组件准直后的光线进行分光，得到第一目标子光线和第二目标子光线，并将所述第一目标子光线透射至第一成像镜头，将所述第二目标子光线反射至第二成像镜头；所述光线由光源组件提供； [0025] 汇聚所述第一目标子光线，使所述第一目标子光线在相机上成像； [0026] 汇聚所述第二目标子光线，使所述第二目标子光线在所述相机上成像；所述第一成像镜头的焦距小于所述第二成像镜头。 [0027] 第三方面，本申请还提供了一种定心仪，所述定心仪包含上述实施例中任一实施例所述的双视域光管。 [0028] 第四方面，本申请还提供了一种定心车，所述定心车包含上述实施例中任一实施例所述的双视域光管。 [0029] 上述双视域光管、球心像测量方法、定心仪和定心车，所述双视域光管包括：光源组件、第一成像组件、分光镜、第一成像镜头和第二成像镜头；其中，所述分光镜，用于对所述第一成像组件准直后的光线进行分光，得到第一目标子光线和第二目标子光线，并将所述第一目标子光线透射至所述第一成像镜头，将所述第二目标子光线反射至所述第二成像镜头；所述光线由所述光源组件提供；所述第一成像镜头，用于汇聚所述第一目标子光线，使所述第一目标子光线在相机上成像；所述第二成像镜头，用于汇聚所述第二目标子光线，使所述第二目标子光线在所述相机上成像；所述第一成像镜头的焦距小于所述第二成像镜头。采用本双视域光管，通过分光镜对第一成像组件准直后的光线进行分光，得到第一目标子光线和第二目标子光线，并分别通过焦距不同的第一成像镜头和第二成像镜头使第一目标子光线和第二目标子光线在相机上成像，能够同时得到两个像，使得其中一个像满足高像元分辨率的同时，形成了另一个存在较大视域的像。通过较大视域的像，提高了找到光学元件球心像的速度，进而提高了测量光学元件球心像的效率。附图说明 [0030] 为了更清楚地说明本申请实施例或相关技术中的技术方案，下面将对实施例或相关技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。 [0031] 图1为一个实施例中双视域光管的结构示意图； [0032] 图2为一个实施例中双视域光管的详细结构示意图； [0033] 图3为一个实施例中球心像测量方法的流程示意图； [0034] 图4为一个实施例中定心仪的结构示意图； [0035] 图5为一个实施例中定心车的结构示意图。 具体实施方式[0036] 为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。 [0037] 应当理解，说明书及附图中的术语“第一”、“第二”、“第三”和“第四”等是用于区别不同对象，而不是用于描述特定顺序。本申请的说明书和权利要求书中使用的术语“包括”和 “包含”指示所描述特征、整体、步骤、操作、元素和/或组件的存在，但并不排除一个或多个其它特征、整体、步骤、操作、元素、组件和/或其集合的存在或添加。 [0038] 还应当理解，在此本申请说明书中所使用的术语仅仅是出于描述特定实施例的目的，而并不意在限定本申请。如在本申请说明书和权利要求书中所使用的那样，除非上下文清楚地指明其它情况，否则单数形式的“一”、“一个”及“该”意在包括复数形式。还应当进一步理解，在本申请说明书和权利要求书中使用的术语“和/ 或”是指相关联列出的项中的一个或多个的任何组合以及所有可能组合，并且包括这些组合。 [0039] 如在本说明书和权利要求书中所使用的那样，术语“如果”可以依据上下文被解释为“当... 时”或“一旦”或“响应于确定”或“响应于检测到”。类似地，短语“如果确定”或“如果检测到[所描述条件或事件]”可以依据上下文被解释为意指“一旦确定”或“响应于确定”或“一旦检测到[所描述条件或事件]”或“响应于检测到[所描述条件或事件]”。 [0040] 在一个实施例中，如图1所示，提供了一种双视域光管100，双视域光管100包括：光源组件、第一成像组件、分光镜、第一成像镜头和第二成像镜头；其中，分光镜，用于对第一成像组件准直后的光线进行分光，得到第一目标子光线和第二目标子光线，并将第一目标子光线透射至第一成像镜头，将第二目标子光线反射至第二成像镜头；光线由光源组件提供；第一成像镜头，用于汇聚第一目标子光线，使第一目标子光线在相机上成像；第二成像镜头，用于汇聚第二目标子光线，使第二目标子光线在相机上成像。 [0041] 其中，第一成像镜头130的焦距小于第二成像镜头140。分光镜120为1:1的分光镜，反射光和透射光的比例是1:1。 [0042] 在实施中，该双视域光管100包括第一成像组件110、分光镜120、第一成像镜头130、第二成像镜头140和光源组件150。分光镜120位于第一成像组件110的一侧。在存在分光镜120的一侧，还存在第一成像镜头130。第二成像镜头140位于分光镜120的下方。光学元件位于第一成像组件110的另一侧。光源组件150位于第一成像组件110的下方。 [0043] 光源组件150用于提供多路光线，多路光线中的一路光线到达第一成像组件110。第一成像组件110用于将一路光线发射至被测的光学元件上。当第一成像组件110中的可更换物镜113的焦点和光学元件重合时，该一路光线会沿原入射线路反射至第一成像组件 110。第一成像组件110对光学元件反射的一路光线进行准直，并将准直后的一路光线输出至分光镜120。分光镜120对第一成像组件110准直后的一路光线进行分光，得到一路第一目标子光线和一路第二目标子光线。分光镜120会将一路第一目标子光线透射至第一成像镜头130，同时将一路第二目标子光线反射至第二成像镜头140。第一成像镜头130汇聚一路第一目标子光线，使第一目标子光线在相机上成像。第二成像镜头140汇聚一路第二目标子光线，使第二目标子光线在相机上成像。 [0044] 上述双视域光管中，通过分光镜对第一成像组件准直后的光线进行分光，得到第一目标子光线和第二目标子光线，并分别通过焦距不同的第一成像镜头和第二成像镜头使第一目标子光线和第二目标子光线在相机上成像，能够同时得到两个像，使得其中一个像满足高像元分辨率的同时，形成了另一个存在较大视域的像。通过较大视域的像，提高了找到光学元件球心像的速度，进而提高了测量光学元件球心像的效率。 [0045] 在一示例性实施例中，光源组件包括光源，用于提供多路光线，多路光线中的一路光线到达第一成像组件；十字靶标，用于提供成像的物。 [0046] 在实施中，光源组件150包含光源151和十字靶标152。光源151为白色led（light‑emitting diode，发光二极管）光源。十字靶标152中的十字线透明，其余部分不透光。十字靶标152位于分光棱镜111的下方。 [0047] 光源151用于提供多路光线，并照亮十字靶标152。多路光线中的一路光线到达第一成像组件110，为后续成像提供光线。十字标靶152为在相机上成像的物体。通过观察相机中成像的十字标靶152，能够明确球心像的位置。 [0048] 可选的，光源151可以位于十字靶标152的下方，也可以位于十字靶标152的左边或右边。本申请实施例光源151的位置不做限定。 [0049] 本实施例中，通过光源组件中的光源为后续成像提供了光源，并通过光源组件中的十字靶标提供了后续成像的物，便于后续确定球心像的位置。 [0050] 在一示例性实施例中，第一成像组件包括：分光棱镜，用于反射或透射一路光线，使一路光线到达正透镜；正透镜，用于准直分光棱镜反射或者透射的一路光线；可更换物镜，用于汇聚一路光线，使一路光线到达光学元件，并透射光学元件反射的一路光线。 [0051] 其中，分光棱镜为1:1的分光棱镜，1:1为反射光和透射光的比例是1:1。 [0052] 在实施中，第一成像组件110包括分光棱镜111、正透镜112和可更换物镜113。正透镜112为消色差正透镜，消色差正透镜包括第一消色差正透镜112a和第二消色差正透镜112b。 [0053] 从光学元件的一侧开始至分光镜120的另一侧，第一成像组件110中各元件的位置顺序分别为可更换物镜113、第一消色差正透镜112a、分光棱镜111和第二消色差正透镜112b。 [0054] 分光棱镜111会反射一路光线至第一消色差正透镜112a。第一消色差正透镜112a会对分光棱镜111反射的一路光线进行准直，并使准直后的一路光线到达可更换物镜113。可更换物镜113汇聚准直后的一路光线，使一路光线到达光学元件。当可更换物镜113的焦点与光学元件的球心重合时，一路光线会沿着原光路反射到达可更换物镜113。可更换物镜 113透射光学元件反射的一路光线，使一路光线原路返回至第一消色差正透镜112a。第一消色差正透镜112a会透射一路光线，使一路光线到达分光棱镜111。分光棱镜111透射一路光线，使一路光线到达第二消色差正透镜112b。第二消色差正透镜112b准直一路光线，使准直后的一路光线到达分光镜120。 [0055] 本实施例中，通过第一成像组件中的各元件的相互结合，使一路光线射入被测的光学元件，为光学元件的成像提供了基础，并准直光学元件反射的一路光线，使准直后的一路光线达到分光镜，便于后续使一路光线成像，进而定位光学元件的球心像。 [0056] 在一示例性实施例中，正透镜为消色差正透镜，消色差正透镜包括：第一消色差正透镜，用于准直分光棱镜反射的一路光线，使一路光线到达可更换物镜，还用于透射光学元件反射的一路光线；第二消色差正透镜，用于准直分光棱镜透射的一路光线，使一路光线到达分光镜。 [0057] 在实施中，正透镜112为消色差正透镜。消色差正透镜112包括：第一消色差正透镜112a和第二消色差正透镜112b。第一消色差正透镜112a和第二消色差正透镜112b分别位于分光棱镜111的两侧。第一消色差正透镜112a的焦距为 ，第二消色差正透镜112b的焦距为。 [0058] 第一消色差正透镜112a接收分光棱镜111反射的一路光线，并准直该一路光线，使一路光线相互平行地到达可更换物镜113。可更换物镜113汇聚准直后的一路光线，使一路光线到达光学元件。当可更换物镜113的焦点与光学元件的球心重合时，一路光线会沿着原光路反射到达可更换物镜113。可更换物镜113透射光学元件反射的一路光线，使一路光线原路返回至第一消色差正透镜112a。第一消色差正透镜112a还会透射光学元件反射的一路光线，使一路光线到达分光棱镜111。分光棱镜111透射该一路光线，使一路光线到达第二消色差正透镜112b。第二消色差正透镜112b准直分光棱镜111透射的一路光线，使一路光线到达分光镜120。 [0059] 本实施例中，通过消色差正透镜能够使得一路光线中不同波长的光线在经过消色差正透镜时能够被校正，使一路光线聚焦在相同的位置，从而提高了成像质量。另外，通过消色差正透镜准直一路光线，使准直后的一路光线达到分光镜，便于后续使一路光线成像，进而定位光学元件的球心像。 [0060] 在一示例性实施例中，第一消色差正透镜和第二消色差正透镜的焦点重合，且光源组件中的十字靶标位于第一消色差正透镜的焦平面。 [0061] 在实施中，第一消色差正透镜112a的焦点和第二消色差正透镜112b的焦点重合。光源组件150中的十字靶标152位于第一消色差正透镜112a的焦平面。其中，焦平面（The focal plane）又称前焦面或物方焦面，是指光线通过正透镜后会汇聚到的一个平面，该平面与正透镜的光轴垂直。在理想的条件下，只有平行于光轴的光线会在正透镜后汇聚到焦平面上。第一消色差正透镜112a、第二消色差正透镜112b、可更换物镜113和第一成像镜头 130相互平行。 [0062] 本实施例中，将十字靶标设置于第一消色差正透镜的焦平面，保证了第一消色差正透镜准直一路光线，并且，第一消色差正透镜和第二消色差正透镜的焦点重合，保证了一路光线的传输路径能够同时经过第一消色差正透镜和第二消色差正透镜，并平行输出至分光镜。 [0063] 在一示例性实施例中，双视域光管还包括相机，相机包括第一相机和第二相机。 [0064] 在实施中，双视域光管100还包括相机160。相机160为COMS（Complementary Metal‑Oxide‑Semiconductor，互补金属氧化物半导体）相机，COMS相机为使用CMOS图像传感器的相机设备。相机160包括第一相机161和第二相机162。第一相机161的靶面直径为A×B，第二相机162的像元尺寸为d。 [0065] 本实施例中，通过第一相机成像一路光线，并通过第二相机成像一路光线，便于后续根据两个相机的成像定位球心像。 [0066] 在一示例性实施例中，第一成像镜头具体用于汇聚分光镜透射的第一目标子光线至第一相机，使第一目标子光线在第一相机上成像；第二成像镜头具体用于汇聚分光镜反射的第二目标子光线至第二相机，使第二目标子光线在第二相机上成像。 [0067] 其中，第一成像镜头130为焦距为 无限共轭消色差成像镜头。第二成像镜头140为焦距为 无限共轭消色差成像镜头。无限共轭消色差（Infinite Conjugate Achromatic）成像镜头是一种特殊设计的光学镜头，用于减少或消除色差现象。色差是指由于折射率与波长的关系不同，导致不同波长的光线在透镜中聚焦位置不同而引起的色散现象。无限共轭消色差成像镜头通过特殊的透镜组合和设计来减少色差产生的影响。一般来说，它由至少两个透镜组成，其中一些是正透镜，一些是负透镜。这样的设计可以有效地将不同波长的光线聚焦到同一平面上，从而减少色差。 [0068] 在实施中，第一成像镜头130汇聚分光镜120透射的一路第一目标子光线至第一相机161，使得一路第一目标子光线在第一相机161上成像。因为第一成像镜头130的焦距小于第二成像镜头140，所以，第一相机161上形成的像的视域会大于第二相机162上形成的像的视域，即第一相机161上形成的像的视域为双视域光管100形成的像的最大视域。第一相机161上形成的像的最大视域是基于第一相机161的靶面直径、第一成像镜头130的焦距、第一消色差正透镜112a的焦距和第二消色差正透镜112b的焦距确定的。 [0069] 具体地，根据第一视域算法对第一相机161的靶面直径、第一成像镜头130的焦距、第一消色差正透镜112a的焦距和第二消色差正透镜112b进行处理，得到双视域光管100在x方向的最大视域，并根据第二视域算法对第一相机161的靶面直径、第一成像镜头130的焦距、第一消色差正透镜112a的焦距和第二消色差正透镜112b进行处理，得到双视域光管100在y方向上的最大视域。其中，第一视域算法如下公式（1）所示： [0070] （1） [0071] 其中，在上述公式（1）中， 为双视域光管100在x方向的最大视域， 为第一相机161在x方向上的靶面直径。 为第一消色差正透镜112a的焦距。 为第二消色差正透镜 112b的焦距。 为第一成像镜头130的焦距。 [0072] 第二视域算法如下公式（2）所示： [0073] （2） [0074] 其中，在上述公式（2）中， 为双视域光管100在y方向的最大视域， 为第一相机161在y方向上的靶面直径。 为第一消色差正透镜112a的焦距。 为第二消色差正透镜 112b的焦距。 为第一成像镜头130的焦距。 [0075] 第二成像镜头140汇聚分光镜120反射的一路第二目标子光线至第二相机162，使得一路第二目标子光线在第二相机162上成像。由于第二成像镜头140的焦距大于第一成像镜头130。第二相机162上形成的像的像元分辨率会高于第一相机161上形成的像的像元分辨率，即第二相机162上形成的像的像元分辨率为双视域光管100形成的像的最高像元分辨率。第二相机162上形成的像的像元分辨率是基于第二相机162的像元尺寸、第二成像镜头140的焦距、第一消色差正透镜112a的焦距和第二消色差正透镜112b的焦距确定的。 [0076] 具体地，根据第一分辨率算法对第二相机162的像元尺寸、第二成像镜头140的焦距、第一消色差正透镜112a的焦距和第二消色差正透镜112b的焦距进行处理，得到双视域光管100的最高单像元分辨率。其中，第一分辨率算法如下公式（3）所示： [0077] （3） [0078] 其中，在上述公式（3）中， 为双视域光管100最高单像元分辨率，为第二相机162的像元尺寸。 为第一消色差正透镜112a的焦距。 为第二消色差正透镜112b的焦距。 为第二成像镜头140的焦距。 [0079] 本实施例中，通过焦距较短的第一成像镜头汇聚第一目标子光线，使第一目标子光线在第一相机上成像，得到了视域较大的像，最大视域可以达到数度，提高了找到光学元件球心像的速度，进而提高了测量光学元件球心像的效率。并且，通过焦距较长的第二成像镜头汇聚第二目标子光线，使第二目标子光线在第二相机上成像，得到了高分辨率的像，最高分辨率可达微弧量级，提高了成像质量和清晰度。 [0080] 在一示例性实施例中，如图2所示，提供了上述双视域光管100的详细结构图，双视域光管100包括被测量的光学元件、可更换物镜113、焦距为 的消色差正透镜112a、1:1分光棱镜111、十字靶标152、白光led光源151、焦距为 的消色差正透镜112b、1:1分光镜120、焦距为 的无限共轭消色差成像镜头130、COMS相机161、焦距为 的无限共轭消色差成像镜头140和COMS相机162。 [0081] 其中，光学元件包括光学元件球面的球心210和光学元件的表面220。无限共轭消色差成像镜头140的焦距大于无限共轭消色差成像镜头130。十字靶标152中的十字线透明，其余部分不透光，且十字靶标152位于消色差正透镜112a的焦平面。COMS相机161的靶面直径为A×B。COMS相机162的像元尺寸为d。可更换物镜113、消色差正透镜112a、分光棱镜111、十字靶标152、白光led光源151、消色差正透镜112b、分光镜120、无限共轭消色差成像镜头130、COMS相机161、无限共轭消色差成像镜头140和COMS相机162构成长短焦双路成像系统 300。 [0082] 在实施中，当长短焦双路成像系统300工作时，白光led光源151会照亮十字靶标152，为十字靶标152的成像提供光源。其中，多路光线中的一路光线到达分光棱镜111。分光棱镜111将一路光线反射至消色差正透镜112a。消色差正透镜112a准直分光棱镜111反射的一路光线，并将准直后的一路光线输出至可更换物镜113。可更换物镜113汇聚一路光线后，一路光线入射被测的光学元件的表面220。当可更换物镜113的焦点与光学元件球面的球心 210重合时，一路光线延原光路反射，并分别透射经过可更换物镜113、消色差正透镜112a和分光棱镜111。然后，一路光线入射消色差正透镜112b。消色差正透镜112a和消色差正透镜 112b的焦点重合，一路光线会被消色差正透镜112b准直，形成相互平行的一路光线，并入射分光镜120。分光镜120该一路光线进行分光，得到第一目标子光线和第二目标子光线。分光镜120将第一目标子光线透射至无限共轭消色差成像镜头130，并将第二目标子光线反射至无限共轭消色差成像镜头140。无限共轭消色差成像镜头130汇聚第一目标子光线，使第一目标子光线在COMS相机161上成像。无限共轭消色差成像镜头140汇聚第二目标子光线，使第二目标子光线在COMS相机162上成像。 [0083] 长短焦双路成像系统300的像的最大视域是基于第一视域算法和第二视域算法，对COMS相机161的靶面直径、无限共轭消色差成像镜头130的焦距、消色差正透镜112a的焦距和消色差正透镜112b的焦距进行计算得到的。长短焦双路成像系统300的像的最高像元分辨率是根据第一分辨率算法对COMS相机162的像元尺寸、无限共轭消色差成像镜头140的焦距、消色差正透镜112a的焦距和消色差正透镜112b的焦距进行计算得到的。 [0084] 例如，光学元件的表面220的曲率半径为10mm（millimeter，毫米），可更换物镜113的焦距为50mm。消色差正透镜112a的焦距为 ，f1为200mm。消色差正透镜112b的焦距为 ，为100mm。无限共轭消色差成像镜头130的焦距为 ，为50mm。COMS相机161的靶面直径为6.2mm×3.3mm。无限共轭消色差成像镜头140的焦距为 ，为500mm。COMS相机162的像元尺寸为d，d为3.2微米。则长短焦双路成像系统300在x方向上的最大视域的计算过程如下公式（4）所示： [0085] （4） [0086] 其中，在上述公式（4）中， 为长短焦双路成像系统300在x方向上的最大视域，即0.062弧度，也就是3.55度。为COMS相机161的靶面直径。 为消色差正透镜112a的焦距。 为消色差正透镜112b的焦距。 为无限共轭消色差成像镜头130的焦距。长短焦双路成像系统300在y方向上的最大视域的计算过程如下公式（5）所示： [0087] （5） [0088] 其中，在上述公式（5）中， 为长短焦双路成像系统300在y方向上的最大视域，即0.33弧度，也就是1.89度。为COMS相机161的靶面直径。 为消色差正透镜112a的焦距。 为消色差正透镜112b的焦距。 为无限共轭消色差成像镜头130的焦距。 [0089] 长短焦双路成像系统300的最高单像元分辨率的计算过程如下公式（6）所示： [0090] （6） [0091] 其中，在上述公式（5）中， 为长短焦双路成像系统300的最高单像元分辨率，即3.2微弧度。为COMS相机162的像元尺寸。 为消色差正透镜112a的焦距。 为消色差正透镜112b的焦距。 为无限共轭消色差成像镜头140的焦距。 [0092] 本申请提供了一种双视域光管，工作波段为可见光波段，白光光源照明，通过长短焦双路成像系统，共用自准直光路，实现对球面光学元件的球心的双视域探测。并通过选择消色差正透镜焦距与无线共轭成像镜头焦距，使得最大工作视域可达数度，最大分辨率可达微弧量级，在实现大视域快速定位球心像的同时，实现球心像的高精度测量。 [0093] 特别地，需要说明的是，双视域光管100中的任一元件，可以为一个完整的元件，也可以由多个子元件组合得到，本申请对此不做限定。 [0094] 在一示例性实施例中，提供了一种球心像测量方法，该球心像测量方法能够应用于上述实施例中的双视域光管100，如图3所示，该球心像测量方法包括： [0095] 步骤302，对第一成像组件准直后的光线进行分光，得到第一目标子光线和第二目标子光线，并将第一目标子光线透射至第一成像镜头，将第二目标子光线反射至第二成像镜头。 [0096] 其中，光线由光源组件提供。 [0097] 在实施中，双视域光管100中光源组件150会提供光线，其中，一路光线会到达第一成像组件110。第一成像组件110会发射一路光线至被测的光学元件的表面。当第一成像组件110中可更换物镜113的焦点与光学元件的球心重合时，一路光线会被光学元件的表面发射，并原路返回至第一成像组件110。第一成像组件110会对光学元件反射的一路光线进行准直，并将准直后的一路光线输出至分光镜120。分光镜120针对第一成像组件110准直后的一路光线进行分光，得到第一目标子光线和第二目标子光线。分光镜120将第一目标子光线透射至第一成像镜头130，同时将第二目标子光线反射至第二成像镜头140。 [0098] 步骤304，汇聚第一目标子光线，使第一目标子光线在相机上成像。 [0099] 在实施中，双视域光管100中的第一成像镜头130会汇聚第一目标子光线，使得第一目标子光线在相机中的第一相机161上成像。 [0100] 步骤306，汇聚第二目标子光线，使第二目标子光线在相机上成像。 [0101] 其中，第一成像镜头的焦距小于第二成像镜头。 [0102] 在实施中，双视域光管100中的第二成像镜头140会汇聚第二目标子光线，使得第二子光线在相机中的第二相机162上成像。由于第一成像镜头130的焦距小于第二成像镜头140，第一相机161上的像的视距比第二相机162上的像的视距大，第一相机161上的像的像元分辨率比第二相机162上的像的像元分辨率高。 [0103] 本实施例中，通过对第一成像组件准直后的光线进行分光，得到第一目标子光线和第二目标子光线，并分别通过焦距不同的第一成像镜头和第二成像镜头使第一目标子光线和第二目标子光线在相机上成像，能够同时得到两个像，使得其中一个像满足高像元分辨率的同时，形成了另一个存在较大视域的像。通过存在较大视域的像，提高了找到光学元件球心像的速度，进而提高了测量光学元件球心像的效率。 [0104] 在一示例性实施例中，如图4所示，提供了一种定心仪400。定心仪400包含上述实施例中任一实施例的双视域光管410。定心仪400还包含导轨420、被测件430和气浮旋转台440。被测件430位于气浮旋转台440的上面，双视域光管410安装于导轨420旁边。 [0105] 在一示例性实施例中，如图5所示，提供了一种定心车500。定心车500包含上述实施例中任一实施例的双视域光管510、车床520、夹持盘530和被测件540。夹持盘530安装于车床520上，被测件540安装于夹持盘530上。双视域光管510中心和车床520的车床主轴重合。 [0106] 应该理解的是，虽然如上的各实施例所涉及的流程图中的各个步骤按照箭头的指示依次显示，但是这些步骤并不是必然按照箭头指示的顺序依次执行。除非本文中有明确的说明，这些步骤的执行并没有严格的顺序限制，这些步骤可以以其它的顺序执行。而且，如上的各实施例所涉及的流程图中的至少一部分步骤可以包括多个步骤或者多个阶段，这些步骤或者阶段并不必然是在同一时刻执行完成，而是可以在不同的时刻执行，这些步骤或者阶段的执行顺序也不必然是依次进行，而是可以与其它步骤或者其它步骤中的步骤或者阶段的至少一部分轮流或者交替地执行。 [0107] 以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。 [0108] 以上实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本申请专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请的保护范围应以所附权利要求为准。 [0109] 本申请中各个实施例均采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其它实施例的不同之处，各个实施例之间相同或相似的部分相互参见即可。对于系统实施例而言，由于其与方法实施例基本对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。 [0110] 可能以许多方式来实现本申请的方法和系统。例如，可通过软件、硬件、固件或者软件、硬件、固件的任何组合来实现本申请的方法和系统。用于所述方法的步骤的上述顺序仅是为了进行说明，本申请的方法的步骤不限于以上具体描述的顺序，除非以其它方式特别说明。此外，在一些实施例中，还可将本申请实施为记录在记录介质中的程序，这些程序包括用于实现根据本申请的方法的机器可读指令。因而，本申请还覆盖存储用于执行根据本申请的方法的程序的记录介质。 [0111] 本申请的描述是为了示例和描述起见而给出的，而并不是无遗漏的或者将本申请限于所公开的形式。很多修改和变化对于本领域的普通技术人员而言是显然的。选择和描述实施例是为了更好说明本申请的原理和实际应用，并且使本领域的普通技术人员能够理解本申请从而设计适于特定用途的带有各种修改的各种实施例。 |
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