第40卷第4期红外技术V ol.40 No.4 2018年4月 Infrared Technology Apr. 2018
环模338基于三坐标测量机的大口径红外光学透镜曲率半径测量方法研究 徐瑞1，赵劲松1，岳清1，唐晗1，康丽珠1，张朝1，何红星1，薛立和2，杨庆华2 （1.昆明物理研究所，云南昆明 650223；2. 北方红外技术股份有限公司，云南昆明 650217）
摘要：对基于三坐标测量机的大口径红外透镜曲率半径检测方法进行了研究。首先简要阐述了三坐标测量机测量透镜曲率半径的原理，然后根据此原理应用误差理论推导出该方法测量透镜曲率半径时的标准差估计公式，并进行了相关验证实验。实验结果证明该测量标准差估计公式正确，并据此对三坐标测量机测量曲率半径的测量范围以及测量精度进行分析。研究结果表明：由于测量精度随着球冠包角θ值的增大而迅速减小，使得该方法较适用于测量球冠包角θ值较大的大口径透镜。
电脑针织机关键词：光学检测；曲率半径测量；三坐标测量机；最小二乘法；测量标准差夯实系数
中图分类号：TH721 文献标识码：A 文章编号：1001-8891(2018)04-0338-08
Measurement of Curvature Radius of Large Diameter Aperture
Infrared Optical Lens Based on CMM
XU Rui1，ZHAO Jinsong1，YUE Qing1，TANG Han1，KANG Lizhu1，ZHANG Chao1，HE Hongxing1，
XUE Lihe2，YANG Qinghua2
雨棚制作(1. Kunming Institute of Physics, Kunming 650223, China; 2. Northern Infrared Technology Co. Ltd, Kunming 650217, China)
Abstract：This paper studies a method for measurement of lens curvature radius based on the coordinate measuring machine(CMM). The principle of the method is introduced briefly, followed by the construction of a standard deviation estimation formula. Experiments were performed to verify the formula and analyze the precision of the method. According to the experimental results, the standard deviation estimation formula was accurate, and allowed for analysis of the measurement range and precision of the method. Simulation results show that the measuring accuracy decreases rapidly with the increase of the spherical crown angle theta value, indicating that the lens curvature radius measurement method is suitable for use in the case of a large diameter aperture infrared lens, which has a large theta value.
Key words：optical test，curvature radius measurement，CMM，the least square method，the stazssi
ndard deviation of measurement
无边界网络0 引言
在光学测量领域中，中心厚度、折射率以及前后表面曲率半径是反映球面光学透镜性能的4项基本参数。在透镜的整个加工过程中，粗磨、精磨、抛光以及最终的成品阶段均需要对曲率半径进行检测，其加工精度是影响透镜成像性能的重要因素。目前常用光学透镜的曲率半径检测方法根据测量时是否与被测元件表面接触可分为接触式测量和非接触式测量两类。接触式测量方法主要包括球径仪法、样板法、轮廓仪法。非接触式测量方法主要包括刀口阴影法、自准直法以及干涉法。这些常用的光学透镜曲率半径测量方法能够很好地实现对小口径透镜曲率半径的高精度测量[1-4]。然而，随着大口径透镜在现代大型光学观测系统以及高分辨率、高灵敏度的红外相机中的广泛应用[5-10]，为了保证光学系统的成像质量，对这类光学元件实现高精度的检测成为了亟待解决的问题。三坐标测量机具有通用性强、测量行程长、测量精度高、测量方法简便灵活等优点，近年来在光学元件检测领域逐渐获得越来越多的应用[11-12]。运用三坐标测量机来测量大口径透镜的曲率半径能够很好地弥补上述几种常用曲率半径测量方法在测量范围以及测
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