楔形透鏡精密定軸方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種楔形透鏡精密定軸方法，根據(jù)生產(chǎn)廠家給定的楔形透鏡楔角值，借助旋轉(zhuǎn)分度臺(tái)、標(biāo)準(zhǔn)鏡、自準(zhǔn)直儀和內(nèi)調(diào)焦望遠(yuǎn)鏡建立楔形透鏡定軸基準(zhǔn)，再加入楔形透鏡，調(diào)整楔形透鏡姿態(tài)或調(diào)整內(nèi)調(diào)焦望遠(yuǎn)鏡姿態(tài)，采用基準(zhǔn)過(guò)渡和多個(gè)基準(zhǔn)復(fù)合定位的方法，達(dá)到楔形透鏡精密定軸的目的。本發(fā)明的顯著效果是：本發(fā)明基于平面和曲面反射遠(yuǎn)場(chǎng)成像的原理，通過(guò)基準(zhǔn)復(fù)制傳遞，楔角補(bǔ)償，建立多個(gè)基準(zhǔn)同時(shí)對(duì)楔形透鏡平面和曲面法線進(jìn)行監(jiān)測(cè)，保證了定出的楔形透鏡光軸的精確性；實(shí)現(xiàn)了不同楔角、不同口徑、不同曲率半徑的楔形透鏡精密定軸，具有很高的通用性和實(shí)用性。
【專(zhuān)利說(shuō)明】楔形透鏡精密定軸方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及到光學(xué)工程【技術(shù)領(lǐng)域】，具體地說(shuō)，是一種楔形透鏡精密定軸方法。

【背景技術(shù)】
[0002]目前，公知的透鏡定軸方法是靠將透鏡元件裝配到機(jī)械加工的基準(zhǔn)孔、基準(zhǔn)面來(lái)保證，或者通過(guò)近場(chǎng)準(zhǔn)直來(lái)實(shí)現(xiàn)定軸，使得透鏡定軸的精度有限。另外，市場(chǎng)上的焦距儀和定心儀也只能實(shí)現(xiàn)短曲率半徑、小口徑的共軸球面元件定軸，操作不便，且無(wú)法實(shí)現(xiàn)楔形透鏡元件定軸。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的目的是提供一種楔形透鏡精密定軸方法，該方法基于基準(zhǔn)過(guò)渡、多個(gè)基準(zhǔn)同時(shí)監(jiān)測(cè)方式，不僅定軸精度高，而且可以實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)曲率半徑、大口徑的楔形透鏡定軸。
[0004]為達(dá)到上述目的，本發(fā)明表述一種楔形透鏡精密定軸方法，其特征在于按照以下步驟進(jìn)行:
[0005]步驟1:在旋轉(zhuǎn)分度臺(tái)上放置一塊標(biāo)準(zhǔn)鏡，在該標(biāo)準(zhǔn)鏡的一側(cè)架設(shè)自準(zhǔn)直儀，調(diào)整自準(zhǔn)直儀的姿態(tài)，對(duì)標(biāo)準(zhǔn)鏡表面法線進(jìn)行準(zhǔn)直；
[0006]步驟2:將旋轉(zhuǎn)分度臺(tái)轉(zhuǎn)過(guò)與楔形透鏡楔角相同的角度，在標(biāo)準(zhǔn)鏡的另一側(cè)架設(shè)內(nèi)調(diào)焦望遠(yuǎn)鏡，并對(duì)標(biāo)準(zhǔn)鏡表面法線進(jìn)行準(zhǔn)直；
[0007]步驟3:在自準(zhǔn)直儀和標(biāo)準(zhǔn)鏡之間加入待定軸楔形透鏡，該楔形透鏡的平面朝向自準(zhǔn)直儀，楔形透鏡的曲面朝向內(nèi)調(diào)焦望遠(yuǎn)鏡，調(diào)整楔形透鏡的姿態(tài)，并通過(guò)自準(zhǔn)直儀對(duì)楔形透鏡的平面法線進(jìn)行準(zhǔn)直，以及通過(guò)內(nèi)調(diào)焦望遠(yuǎn)鏡對(duì)楔形透鏡的曲面中心法線進(jìn)行準(zhǔn)直，從而實(shí)現(xiàn)楔形透鏡的定軸。
[0008]在楔形透鏡定軸之前，先根據(jù)生產(chǎn)廠家給定的楔形透鏡楔角值，借助旋轉(zhuǎn)分度臺(tái)、標(biāo)準(zhǔn)鏡、自準(zhǔn)直儀和內(nèi)調(diào)焦望遠(yuǎn)鏡建立楔形透鏡定軸基準(zhǔn)，再加入楔形透鏡，調(diào)整楔形透鏡姿態(tài)或調(diào)整內(nèi)調(diào)焦望遠(yuǎn)鏡姿態(tài)，來(lái)完成楔形透鏡定軸。由于楔形透鏡曲面法線有無(wú)數(shù)條，用單個(gè)基準(zhǔn)是無(wú)法確立透鏡曲面中心軸線。因此本技術(shù)方案基于光學(xué)成像原理，采用基準(zhǔn)過(guò)渡和多個(gè)基準(zhǔn)復(fù)合定位的方法，達(dá)到楔形透鏡精密定軸的目的。本發(fā)明能夠保證定出的楔形透鏡光軸的精確性；能夠?qū)崿F(xiàn)不同楔角、不同口徑、不同曲率半徑的楔形透鏡精密定軸，具有很高的通用性和實(shí)用性。
[0009]作為更進(jìn)一步描述，所述步驟3的具體步驟為:
[0010]步驟3-1:調(diào)整楔形透鏡的轉(zhuǎn)角，并使得經(jīng)楔形透鏡的平面反射回的叉絲像與自準(zhǔn)直儀的自身固有叉絲重合，自準(zhǔn)直儀的軸線與楔形透鏡的平面表面法線指向一致，即實(shí)現(xiàn)自準(zhǔn)直儀對(duì)楔形透鏡平面法線的準(zhǔn)直；
[0011]步驟3-2:將內(nèi)調(diào)焦望遠(yuǎn)鏡叉絲像方焦點(diǎn)調(diào)至無(wú)窮遠(yuǎn)，然后調(diào)節(jié)內(nèi)調(diào)焦望遠(yuǎn)鏡的轉(zhuǎn)角，使內(nèi)調(diào)焦望遠(yuǎn)鏡射出平行光，并使得經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)鏡的表面反射回的叉絲像與內(nèi)調(diào)焦望遠(yuǎn)鏡的自身固有自準(zhǔn)直叉絲重合；
[0012]步驟3-3:將內(nèi)調(diào)焦望遠(yuǎn)鏡平移同時(shí)對(duì)其進(jìn)行調(diào)焦，使內(nèi)調(diào)焦望遠(yuǎn)鏡射出錐光，并使得經(jīng)楔形透鏡的球面反射回的叉絲像與其自身固有叉絲重合；
[0013]步驟3-4:返回步驟3-2循環(huán)，直至內(nèi)調(diào)焦望遠(yuǎn)鏡的軸線與楔形透鏡的曲面中心法線、標(biāo)準(zhǔn)鏡的表面法線指向一致，即實(shí)現(xiàn)內(nèi)調(diào)焦望遠(yuǎn)鏡對(duì)楔形透鏡曲面中心法線的準(zhǔn)直，從而實(shí)現(xiàn)楔形透鏡的定軸。
[0014]為了便于對(duì)旋轉(zhuǎn)角度進(jìn)行精確控制，所述旋轉(zhuǎn)分度臺(tái)采用氣懸浮分度臺(tái)。
[0015]本發(fā)明的顯著效果是:本發(fā)明基于平面和球面反射遠(yuǎn)場(chǎng)成像的原理，通過(guò)基準(zhǔn)復(fù)制傳遞，楔角補(bǔ)償，建立多個(gè)基準(zhǔn)同時(shí)對(duì)楔形透鏡平面和球面法線進(jìn)行監(jiān)測(cè)，保證了定出的楔形透鏡光軸的精確性；實(shí)現(xiàn)了不同楔角、不同口徑、不同曲率半徑的楔形透鏡精密定軸，具有很高的通用性和實(shí)用性。

【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0016]圖1是本發(fā)明的方法流程圖；
[0017]圖2是本發(fā)明中架設(shè)平面法線定軸基準(zhǔn)示意圖；
[0018]圖3是本發(fā)明中架設(shè)球面法線定軸基準(zhǔn)示意圖；
[0019]圖4是本發(fā)明中調(diào)節(jié)透鏡和內(nèi)調(diào)焦望遠(yuǎn)鏡定透鏡光軸示意圖。

【具體實(shí)施方式】
[0020]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】以及工作原理作進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。
[0021]參見(jiàn)附圖1，一種楔形透鏡精密定軸方法，按照以下步驟進(jìn)行:
[0022]步驟1:在旋轉(zhuǎn)分度臺(tái)3上放置一塊標(biāo)準(zhǔn)鏡2，在該標(biāo)準(zhǔn)鏡2的一側(cè)架設(shè)自準(zhǔn)直儀1，如圖2所示，調(diào)整自準(zhǔn)直儀I的姿態(tài)，使得待測(cè)標(biāo)準(zhǔn)鏡2反射回的叉絲像與自準(zhǔn)直儀I的自身固有自準(zhǔn)直叉絲重合，即對(duì)標(biāo)準(zhǔn)鏡2表面法線進(jìn)行準(zhǔn)直；
[0023]本實(shí)施例中，所述自準(zhǔn)直儀I采用Collapex AC300型數(shù)顯光電自準(zhǔn)直儀，該準(zhǔn)直儀具有數(shù)據(jù)自動(dòng)采集和保存功能，易于實(shí)現(xiàn)智能化控制，其主要性能指標(biāo)參數(shù)為:自準(zhǔn)直精度優(yōu)于I"，測(cè)角精度優(yōu)于0.3"，測(cè)角范圍約1200"。
[0024]步驟2:將旋轉(zhuǎn)分度臺(tái)3轉(zhuǎn)過(guò)與楔形透鏡5楔角同樣大小的角度，在標(biāo)準(zhǔn)鏡2的另一側(cè)架設(shè)內(nèi)調(diào)焦望遠(yuǎn)鏡4，如圖3所示，使得經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)鏡2的表面反射回的叉絲像與內(nèi)調(diào)焦望遠(yuǎn)鏡4的自身固有自準(zhǔn)直叉絲重合，即對(duì)標(biāo)準(zhǔn)鏡2表面法線進(jìn)行準(zhǔn)直；
[0025]本方案中，作為優(yōu)選，所述旋轉(zhuǎn)分度臺(tái)3采用西安昂科光電有限公司生產(chǎn)的Anglapex-CAlOOO型分度臺(tái)，該分度臺(tái)主要性能指標(biāo)參數(shù):轉(zhuǎn)角精度優(yōu)于I"，轉(zhuǎn)角范圍360。；
[0026]所述內(nèi)調(diào)焦望遠(yuǎn)鏡4采用NWJ-3型內(nèi)調(diào)焦望遠(yuǎn)鏡，該望遠(yuǎn)鏡具有近場(chǎng)準(zhǔn)直和遠(yuǎn)場(chǎng)準(zhǔn)直功能，配外置CCD替代肉眼觀測(cè)，其主要性能指標(biāo)參數(shù)為:自準(zhǔn)直精度與測(cè)角精度優(yōu)于6"，測(cè)角范圍約3°。
[0027]步驟3:在自準(zhǔn)直儀I和標(biāo)準(zhǔn)鏡2之間加入待定軸楔形透鏡5，如圖4所示，該楔形透鏡5的平面朝向自準(zhǔn)直儀I，楔形透鏡5的曲面朝向內(nèi)調(diào)焦望遠(yuǎn)鏡4，調(diào)整楔形透鏡5的姿態(tài)，并通過(guò)自準(zhǔn)直儀I對(duì)楔形透鏡5的平面法線進(jìn)行準(zhǔn)直，以及通過(guò)內(nèi)調(diào)焦望遠(yuǎn)鏡4對(duì)楔形透鏡5的曲面中心法線進(jìn)行準(zhǔn)直，具體步驟為:
[0028]步驟3-1:調(diào)整楔形透鏡5的轉(zhuǎn)角，使得經(jīng)楔形透鏡5的平面反射回的叉絲像與自準(zhǔn)直儀I的自身固有自準(zhǔn)直叉絲重合，自準(zhǔn)直儀I的軸線與楔形透鏡5的平面表面法線指向一致，即實(shí)現(xiàn)自準(zhǔn)直儀I對(duì)楔形透鏡5平面法線的準(zhǔn)直；
[0029]步驟3-2:將內(nèi)調(diào)焦望遠(yuǎn)鏡4叉絲像方焦點(diǎn)調(diào)至無(wú)窮遠(yuǎn)，然后調(diào)節(jié)內(nèi)調(diào)焦望遠(yuǎn)鏡4的轉(zhuǎn)角，使內(nèi)調(diào)焦望遠(yuǎn)鏡4射出平行光，并使得經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)鏡2的表面反射回的叉絲像與內(nèi)調(diào)焦望遠(yuǎn)鏡4的自身固有自準(zhǔn)直叉絲重合；
[0030]步驟3-3:將內(nèi)調(diào)焦望遠(yuǎn)鏡4平移同時(shí)對(duì)其進(jìn)行調(diào)焦，使內(nèi)調(diào)焦望遠(yuǎn)鏡4射出錐光，并使得經(jīng)楔形透鏡5的球面反射回的叉絲像與其自身固有叉絲重合；
[0031]由于調(diào)節(jié)內(nèi)調(diào)焦望遠(yuǎn)鏡4平移過(guò)程中會(huì)導(dǎo)致內(nèi)調(diào)焦望遠(yuǎn)鏡4轉(zhuǎn)角有跑偏現(xiàn)象，需要多次重復(fù)步驟3_2和步驟3_3。
[0032]因此，進(jìn)入步驟3-4:返回步驟3-2循環(huán)，直至內(nèi)調(diào)焦望遠(yuǎn)鏡4的軸線與楔形透鏡5的球面法線、標(biāo)準(zhǔn)鏡2的表面法線指向一致，即實(shí)現(xiàn)內(nèi)調(diào)焦望遠(yuǎn)鏡4對(duì)楔形透鏡5球面法線的準(zhǔn)直，從而實(shí)現(xiàn)楔形透鏡5的定軸。
[0033]本發(fā)明基于平面和曲面反射遠(yuǎn)場(chǎng)成像的原理，根據(jù)生產(chǎn)廠家給定的楔形透鏡楔角值，借助旋轉(zhuǎn)分度臺(tái)、標(biāo)準(zhǔn)鏡、自準(zhǔn)直儀和內(nèi)調(diào)焦望遠(yuǎn)鏡建立楔形透鏡定軸基準(zhǔn)，再加入楔形透鏡，調(diào)整楔形透鏡姿態(tài)或調(diào)整內(nèi)調(diào)焦望遠(yuǎn)鏡姿態(tài)，通過(guò)基準(zhǔn)復(fù)制傳遞，楔角補(bǔ)償，建立多個(gè)基準(zhǔn)同時(shí)對(duì)楔形透鏡平面和曲面中心法線進(jìn)行監(jiān)測(cè)，達(dá)到楔形透鏡精密定軸的目的。
【權(quán)利要求】
1.一種楔形透鏡精密定軸方法，其特征在于按照以下步驟進(jìn)行: 步驟1:在旋轉(zhuǎn)分度臺(tái)(3)上放置一塊標(biāo)準(zhǔn)鏡(2)，在該標(biāo)準(zhǔn)鏡(2)的一側(cè)架設(shè)自準(zhǔn)直儀(I)，調(diào)整自準(zhǔn)直儀(I)的姿態(tài)，對(duì)標(biāo)準(zhǔn)鏡(2)表面法線進(jìn)行準(zhǔn)直； 步驟2:將旋轉(zhuǎn)分度臺(tái)(3)轉(zhuǎn)過(guò)與楔形透鏡(5)楔角相同的角度，在標(biāo)準(zhǔn)鏡(2)的另一側(cè)架設(shè)內(nèi)調(diào)焦望遠(yuǎn)鏡(4)，并對(duì)標(biāo)準(zhǔn)鏡(2)表面法線進(jìn)行準(zhǔn)直； 步驟3:在自準(zhǔn)直儀(I)和標(biāo)準(zhǔn)鏡(2)之間加入待定軸楔形透鏡(5)，該楔形透鏡(5)的平面朝向自準(zhǔn)直儀(1)，楔形透鏡(5)的曲面朝向內(nèi)調(diào)焦望遠(yuǎn)鏡(4)，調(diào)整楔形透鏡(5)的姿態(tài)，并通過(guò)自準(zhǔn)直儀(I)對(duì)楔形透鏡(5)的平面法線進(jìn)行準(zhǔn)直，以及通過(guò)內(nèi)調(diào)焦望遠(yuǎn)鏡(4)對(duì)楔形透鏡(5)的曲面中心法線進(jìn)行準(zhǔn)直，從而實(shí)現(xiàn)楔形透鏡(5)的定軸。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的楔形透鏡精密定軸方法，其特征在于:所述步驟3的具體步驟為: 步驟3-1:調(diào)整楔形透鏡(5)的轉(zhuǎn)角，使得經(jīng)楔形透鏡(5)的平面反射回的叉絲像與自準(zhǔn)直儀⑴的自身固有叉絲重合，自準(zhǔn)直儀⑴的軸線與楔形透鏡(5)的平面表面法線指向一致，即實(shí)現(xiàn)自準(zhǔn)直儀(I)對(duì)楔形透鏡(5)平面法線的準(zhǔn)直； 步驟3-2:將內(nèi)調(diào)焦望遠(yuǎn)鏡(4)叉絲像方焦點(diǎn)調(diào)至無(wú)窮遠(yuǎn)，然后調(diào)節(jié)內(nèi)調(diào)焦望遠(yuǎn)鏡(4)的轉(zhuǎn)角，使內(nèi)調(diào)焦望遠(yuǎn)鏡(4)射出平行光，并使得經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)鏡(2)的表面反射回的叉絲像與內(nèi)調(diào)焦望遠(yuǎn)鏡(4)的自身固有自準(zhǔn)直叉絲重合； 步驟3-3:將內(nèi)調(diào)焦望遠(yuǎn)鏡(4)平移同時(shí)對(duì)其進(jìn)行調(diào)焦，使內(nèi)調(diào)焦望遠(yuǎn)鏡(4)射出錐光，并使得經(jīng)楔形透鏡(5)的球面反射回的叉絲像與其自身固有叉絲重合； 步驟3-4:返回步驟3-2循環(huán)，直至內(nèi)調(diào)焦望遠(yuǎn)鏡(4)的軸線與楔形透鏡(5)的曲面中心法線、標(biāo)準(zhǔn)鏡(2)的表面法線指向一致，即實(shí)現(xiàn)內(nèi)調(diào)焦望遠(yuǎn)鏡(4)對(duì)楔形透鏡(5)曲面中心法線的準(zhǔn)直，從而實(shí)現(xiàn)楔形透鏡(5)的定軸。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的楔形透鏡精密定軸方法，其特征在于:所述旋轉(zhuǎn)分度臺(tái)(3)采用氣懸浮分度臺(tái)。
【文檔編號(hào)】G02B7/02GK104483741SQ201410672250
【公開(kāi)日】2015年4月1日 申請(qǐng)日期:2014年11月20日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月20日
【發(fā)明者】葉朗, 熊召, 徐旭, 獨(dú)偉鋒, 袁曉東, 周海, 馮斌, 李珂 申請(qǐng)人:中國(guó)工程物理研究院激光聚變研究中心