基于誤差分配法提高膠合透鏡定心精度的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于光學(xué)裝調(diào)檢測(cè)領(lǐng)域，尤其涉及一種基于誤差分配法提高膠合透鏡定心精度方法。
【背景技術(shù)】
[0002]曲率三角形法為膠合透鏡的光軸確定提供了理論依據(jù)；誤差分配法為膠合透鏡的高精度定心提供了理論依據(jù)；根據(jù)曲率三角形法則，選擇曲率三角形的最長(zhǎng)邊為雙膠合透鏡的光軸。如圖1所示，雙膠合鏡有三個(gè)面，I面11，2面21，3面31，對(duì)應(yīng)有I面的球心像12、2面的球心像22，3面的球心像；其中2面為膠合面即兩光學(xué)零件曲率相同的粘接面。由光學(xué)理論可以知道，每個(gè)光學(xué)面都有一個(gè)曲率中心且雙膠合鏡的3個(gè)曲率中心都在一條直線上，這條直線就是雙膠合鏡的光軸。
[0003]實(shí)際透鏡膠合過程中，由于膠層厚度、對(duì)準(zhǔn)精度、操作人員主觀因素等誤差，造成膠合后的透鏡的三個(gè)曲率中心不在一條直線上，如圖2所示，三個(gè)面的曲率中心兩兩相連形成一個(gè)曲率三角形。將雙膠合透鏡固定于定心工裝后，通過內(nèi)調(diào)焦望遠(yuǎn)鏡可以觀察到3個(gè)球心自準(zhǔn)直像，任意兩個(gè)球心像都可以確定一條膠合鏡的光軸，此時(shí)如何確定膠合鏡的光軸成為一個(gè)關(guān)鍵問題。傳統(tǒng)的膠合鏡定心選擇光軸僅憑操作人員的工作經(jīng)驗(yàn)，選擇膠合鏡第一面和最后一面的球心連線作為定心加工的光軸基準(zhǔn)，調(diào)整這兩個(gè)球心像不晃動(dòng)，進(jìn)而車削膠合鏡框的相關(guān)配合尺寸，完成加工過程。
[0004]此方法缺點(diǎn):
[0005]1、定心加工光軸選擇沒有依據(jù)，不能達(dá)到最佳的定心精度；
[0006]2、批量生產(chǎn)時(shí)，廢品率較高，且找不到原因。
[0007]將此膠合透鏡安裝到姿態(tài)控制工裝上并旋轉(zhuǎn)高精密回轉(zhuǎn)軸，通過內(nèi)調(diào)焦望遠(yuǎn)鏡尋找到I面球心和2面球心的自準(zhǔn)直反射像，將兩像調(diào)整至不晃動(dòng)。此處膠合透鏡的光軸已經(jīng)和高精度回轉(zhuǎn)軸重合。接著找到并觀察3面球心自準(zhǔn)直反射像，此時(shí)3面像點(diǎn)晃動(dòng)量即為2*H即為此膠合透鏡的偏心量。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]為了解決現(xiàn)有的確定膠合透鏡的光軸偏心量大的技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種基于誤差分配法提高膠合透鏡定心精度的方法
[0009]本發(fā)明的技術(shù)解決方案:
[0010]基于誤差分配法提高膠合透鏡定心精度的方法，其不同之處在于:包括以下步驟:
[0011]I】搭建光學(xué)系統(tǒng):
[0012]包括車床回轉(zhuǎn)軸、姿態(tài)控制工裝、鏡框、內(nèi)調(diào)焦望遠(yuǎn)鏡、CXD相機(jī)以及PC機(jī)所述姿態(tài)調(diào)整工裝設(shè)置在車床回轉(zhuǎn)軸上，所述鏡框設(shè)置在姿態(tài)調(diào)整工裝的一端，所述內(nèi)調(diào)焦望遠(yuǎn)鏡位于鏡框的出射窗口的正前方，且內(nèi)調(diào)焦望遠(yuǎn)鏡的另一端通過CCD相機(jī)與PC機(jī)連接；鏡框內(nèi)固定有膠合透鏡；膠合透鏡的I面朝向內(nèi)調(diào)焦望遠(yuǎn)鏡，膠合透鏡的2面為膠合面，膠合透鏡的3面為朝向姿態(tài)控制工裝；
[0013]2】將內(nèi)調(diào)焦望遠(yuǎn)鏡調(diào)焦到膠合透鏡的I面、2面、3面的球心位置，在PC機(jī)上尋找膠合透鏡各面的球心自準(zhǔn)直像點(diǎn)，形成一個(gè)虛三角形；
[0014]3】調(diào)整姿態(tài)控制工裝，控制三個(gè)球心自準(zhǔn)直像點(diǎn)晃動(dòng)，直至虛三角形中的最長(zhǎng)邊的兩個(gè)球心自準(zhǔn)直像點(diǎn)不晃動(dòng)，第三個(gè)球心自準(zhǔn)直像的晃動(dòng)量為2H，其中H為虛三角形中以最長(zhǎng)邊為底做尚；
[0015]4】調(diào)整姿態(tài)控制工裝，控制三個(gè)球心自準(zhǔn)直像點(diǎn)晃動(dòng)，使得最長(zhǎng)邊的兩個(gè)球心自準(zhǔn)直像和第三個(gè)球心自準(zhǔn)直像的晃動(dòng)量均為H/2 ;膠合透鏡的光軸已經(jīng)確定，即膠合透鏡光軸為虛三角形的最長(zhǎng)邊向頂點(diǎn)平移H/2的形成的直線同時(shí)與車床回轉(zhuǎn)軸的回轉(zhuǎn)中心重入口 ο
[0016]本發(fā)明所具有的優(yōu)點(diǎn):
[0017]1、三個(gè)球心像的晃動(dòng)量均勻、一致；
[0018]2、將膠合鏡的最大晃動(dòng)量減小了一半，即定心精度提高了一倍；
[0019]3、此方法可以應(yīng)用到多鏡膠合光學(xué)元件；
【附圖說明】
[0020]圖1為理想狀態(tài)下膠合透鏡示意圖；
[0021 ] 圖2為現(xiàn)實(shí)情況下膠合透鏡示意圖；
[0022]圖3為確定膠合透鏡光軸的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖；
[0023]圖4為確定膠合透鏡光軸過程示意圖；
[0024]圖5為確定膠合透鏡光軸原理示意圖；
[0025]其中附圖標(biāo)記為:1_車床回轉(zhuǎn)軸，2-姿態(tài)控制工裝，3-鏡框，4-膠合透鏡，5-內(nèi)調(diào)焦望遠(yuǎn)鏡，6-CXD相機(jī)，7-PC機(jī)，11-1面，21-2面，31_3面，12_1面的球心像，22-2面的球心像，32-3面的球心像。
【具體實(shí)施方式】
[0026]此處提出一種提高膠合透鏡定心精度的新方法(誤差分配法or光軸平移法)依據(jù)曲率三角形法確定雙膠合透鏡的光軸后，按上述方法確定膠合透鏡的偏心量。分別將曲率三角形的三個(gè)頂點(diǎn)向其對(duì)應(yīng)線段做垂線，如圖4所示，垂線分別為hl、h2、h3，由幾何三角形相關(guān)定律可知，三角形最長(zhǎng)邊對(duì)應(yīng)的垂線最短。也就是說，將組成曲率三角形邊長(zhǎng)最長(zhǎng)的兩個(gè)球心像調(diào)整至不晃動(dòng)，第三個(gè)球心像此時(shí)的晃動(dòng)量最小。而后控制縮小3面球心自準(zhǔn)直反射像的晃動(dòng)量，同時(shí)控制增加I面和2面球心自準(zhǔn)直反射像的晃動(dòng)量(此處相當(dāng)于將3面球心反射像的晃動(dòng)量分配到I面和2面的反射像晃動(dòng)量中)，不斷調(diào)整保證3個(gè)球面球心反射像的晃動(dòng)量相等。此時(shí)3個(gè)球心反射像都在晃動(dòng)但晃動(dòng)量都小于2*H且都為H/2，膠合鏡的偏心量精度提高了 4倍。此處膠合鏡光軸也已經(jīng)確定，光軸由原來的I面、2面球心連線平移到3面球心垂線的中心位置且與精密回轉(zhuǎn)軸重合(相當(dāng)于光軸向上平移了)。
[0027]具體步驟:
[0028]1.1】搭建光學(xué)系統(tǒng)，如圖3所示:
[0029]包括車床回轉(zhuǎn)軸、姿態(tài)控制工裝、鏡框、內(nèi)調(diào)焦望遠(yuǎn)鏡、CXD相機(jī)以及PC機(jī)所述姿態(tài)調(diào)整工裝設(shè)置在車床回轉(zhuǎn)軸上，所述鏡框設(shè)置在姿態(tài)調(diào)整工裝的一端，所述內(nèi)調(diào)焦望遠(yuǎn)鏡位于鏡框的出射窗口的正前方，且內(nèi)調(diào)焦望遠(yuǎn)鏡的另一端通過CCD相機(jī)與PC機(jī)連接；鏡框內(nèi)固定有膠合透鏡；膠合透鏡的I面朝向內(nèi)調(diào)焦望遠(yuǎn)鏡，膠合透鏡的2面為膠合面，膠合透鏡的3面為朝向姿態(tài)控制工裝；
[0030]2.利用內(nèi)調(diào)焦望遠(yuǎn)鏡調(diào)焦到曲率三角形最長(zhǎng)邊的兩個(gè)球心位置，尋找兩球心自準(zhǔn)直反射像點(diǎn)；
[0031]2.通過調(diào)整工裝的水平和俯仰姿態(tài)，控制膠合透鏡曲率三角形最長(zhǎng)邊兩面球心像的晃動(dòng)量，使兩像點(diǎn)不晃動(dòng)；
[0032]3.此時(shí)通過內(nèi)調(diào)焦望遠(yuǎn)鏡尋找并觀察第三個(gè)面的球心反射像，得到其像點(diǎn)晃動(dòng)量即為膠合透鏡的偏心量2*H ；
[0033]4.將第三面球心反射像的晃動(dòng)量部分分配于I面、2面球心像，反復(fù)調(diào)整保證3個(gè)球心反射像的晃動(dòng)量相等；
[0034]5.此時(shí)膠合透鏡最終的光軸已經(jīng)確定，位于曲率三角形最長(zhǎng)邊上方且與精密回轉(zhuǎn)軸重合，膠合透鏡的晃動(dòng)量也減小到H/2。如圖5所示。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.基于誤差分配法提高膠合透鏡定心精度的方法，其特征在于:包括以下步驟: I】搭建光學(xué)系統(tǒng): 包括車床回轉(zhuǎn)軸、姿態(tài)控制工裝、鏡框、內(nèi)調(diào)焦望遠(yuǎn)鏡、CCD相機(jī)以及PC機(jī)所述姿態(tài)調(diào)整工裝設(shè)置在車床回轉(zhuǎn)軸上，所述鏡框設(shè)置在姿態(tài)調(diào)整工裝的一端，所述內(nèi)調(diào)焦望遠(yuǎn)鏡位于鏡框的出射窗口的正前方，且內(nèi)調(diào)焦望遠(yuǎn)鏡的另一端通過CCD相機(jī)與PC機(jī)連接；鏡框內(nèi)固定有膠合透鏡；膠合透鏡的I面朝向內(nèi)調(diào)焦望遠(yuǎn)鏡，膠合透鏡的2面為膠合面，膠合透鏡的3面為朝向姿態(tài)控制工裝； 2】將內(nèi)調(diào)焦望遠(yuǎn)鏡調(diào)焦到膠合透鏡的I面、2面、3面的球心位置，在PC機(jī)上尋找膠合透鏡各面的球心自準(zhǔn)直像點(diǎn)，形成一個(gè)虛三角形； 3】調(diào)整姿態(tài)控制工裝，控制三個(gè)球心自準(zhǔn)直像點(diǎn)晃動(dòng)，直至虛三角形中的最長(zhǎng)邊的兩個(gè)球心自準(zhǔn)直像點(diǎn)不晃動(dòng)，第三個(gè)球心自準(zhǔn)直像的晃動(dòng)量為2H，其中H為虛三角形中以最長(zhǎng)邊為底做尚; 4】調(diào)整姿態(tài)控制工裝，控制三個(gè)球心自準(zhǔn)直像點(diǎn)晃動(dòng)，使得最長(zhǎng)邊的兩個(gè)球心自準(zhǔn)直像和第三個(gè)球心自準(zhǔn)直像的晃動(dòng)量均為H/2;膠合透鏡的光軸已經(jīng)確定，即膠合透鏡光軸為虛三角形的最長(zhǎng)邊向頂點(diǎn)平移H/2的形成的直線同時(shí)與車床回轉(zhuǎn)軸的回轉(zhuǎn)中心重合。
【專利摘要】本發(fā)明涉及基于誤差分配法提高膠合透鏡定心精度的方法，通過光學(xué)系統(tǒng)：確定內(nèi)調(diào)焦望遠(yuǎn)鏡調(diào)焦到膠合透鏡的1面、2面、3面的球心位置，在PC機(jī)上尋找膠合透鏡各面的球心自準(zhǔn)直像點(diǎn)，形成一個(gè)虛三角形；調(diào)整姿態(tài)控制工裝，控制三個(gè)球心自準(zhǔn)直像點(diǎn)晃動(dòng)，直至虛三角形中的最長(zhǎng)邊的兩個(gè)球心自準(zhǔn)直像點(diǎn)不晃動(dòng)；調(diào)整姿態(tài)控制工裝，控制三個(gè)球心自準(zhǔn)直像點(diǎn)晃動(dòng)，使得最長(zhǎng)邊的兩個(gè)球心自準(zhǔn)直像和第三個(gè)球心自準(zhǔn)直像的晃動(dòng)量均為H/2；本發(fā)明解決現(xiàn)有的確定膠合透鏡的光軸偏心量大的技術(shù)問題，本發(fā)明三個(gè)球心像的晃動(dòng)量均勻、一致，找到的光軸偏心量最小。
【IPC分類】G02B27/30, G02B27/62, G02B7/02
【公開號(hào)】CN104977691
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510353784
【發(fā)明人】付興, 秦星, 劉軍鵬, 宋興
【申請(qǐng)人】中國(guó)科學(xué)院西安光學(xué)精密機(jī)械研究所
【公開日】2015年10月14日
【申請(qǐng)日】2015年6月24日