● 摘要
借助计算机辅助光学设计及各种新型光学玻璃的问世, 理论上设计出高性能的光学系统已非难事,但制造误差却严重阻碍了设计中各种高性能参数的体现,特别是中心误差。在实际工作中，由于加工器械的局限性，中心误差有可能从根本上破坏了光学设计的基础——旋转对称性，破坏了光学设计的像差校正状态，进而严重影响了成像质量。因此中心误差的控制在高性能光学系统的设计与加工过程中是不可或缺的。传统对中心误差的控制主要放在加工制造过程中，忽略了前期的设计缺陷，致使后期制造定心变得异常困难。鉴于此，本文结合光学系统的定心精度要求、生产批量和制造中定心基准轴的选定，对前期设计中的镜框结构设计进行分类总结，着重阐述了它们的结构特点、优缺点和适用范围，为设计出有利于中心误差控制的镜框结构提供了参考。其次针对目前大批量加工制造过程中所使用的中心误差控制仪器，如定心仪、中心误差测量仪等大多采用人眼读数，劳动强度大，测量效率低，不适合实时在线监控等不足，本文结合数码图像采集、软件图像处理等新技术，在详细分析了旋转式球心反射像的测量原理和方法的基础上，提出了一种可对被测光学系统进行定性或定量测量、装调的半自动在线定心系统。文中详细阐述了系统的软硬件设计方案和各种数学模型的推导，并对其测量精度进行了理论分析，最后给出了此系统在实际生产中的应用实例。通过生产反馈，此系统大大提高了测量效率，为大批量的生产出高性能的光学系统提供了有利的保证。