膠合透鏡定心加工中光軸確定方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明屬于光學裝調(diào)檢測領域，尤其涉及膠合透鏡定心加工中光軸確定的方法及系統(tǒng)。
【背景技術】
[0002]雙膠合鏡是通過膠粘的方式將兩個單透鏡同曲率面粘接形成一體的光學元件。如圖1所示，雙膠合鏡有三個面，I面11，2面21，3面31，對應有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零件曲率相同的粘接面。由光學理論可以知道，每個光學面都有一個曲率中心且雙膠合鏡的3個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]實際透鏡膠合過程中，由于膠層厚度、對準精度、操作人員主觀因素等誤差，造成膠合后的透鏡的三個曲率中心不在一條直線上，如圖2所示，三個面的曲率中心兩兩相連形成一個曲率三角形。將雙膠合透鏡固定于定心工裝后，通過內(nèi)調(diào)焦望遠鏡可以觀察到3個球心自準直像，任意兩個球心像都可以確定一條膠合鏡的光軸，此時如何確定膠合鏡的光軸成為一個關鍵問題。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，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，調(diào)整這兩個球心像不晃動，進而車削膠合鏡框的相關配合尺寸，完成加工過程。
[0004]此方法缺點:
[0005]1、定心加工光軸選擇沒有依據(jù)，不能達到最佳的定心精度；
[0006]2、批量生產(chǎn)時，廢品率較高，且找不到原因。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]為了解決現(xiàn)有的膠合鏡定心加工光軸選擇的技術問題，本發(fā)明提供一種確定膠合鏡光軸的方法。
[0008]本明的技術解決方案:
[0009]膠合透鏡定心加工中光軸確定方法，其特殊之處在于:包括以下步驟:
[0010]I】搭建光學系統(tǒng):
[0011]包括車床回轉(zhuǎn)軸、姿態(tài)控制工裝、鏡框、內(nèi)調(diào)焦望遠鏡、C⑶相機以及PC機，所述姿態(tài)調(diào)整工裝設置在車床回轉(zhuǎn)軸上，所述鏡框設置在姿態(tài)調(diào)整工裝的一端，所述內(nèi)調(diào)焦望遠鏡位于鏡框的出射窗口的正前方，且內(nèi)調(diào)焦望遠鏡的另一端通過CCD相機與PC機連接；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；
[0012]2】將內(nèi)調(diào)焦望遠鏡調(diào)焦到膠合透鏡的I面、2面、3面的球心位置，在PC機上尋找膠合透鏡各面的球心自準直像點，形成一個虛三角形；
[0013]3】調(diào)整姿態(tài)控制工裝，控制三個球心自準直像點晃動，直至虛三角形中的最長邊的兩個球心自準直像點不晃動，此時虛三角形中的最長邊的兩個球心自準直像點的連線即為膠合透鏡的光軸；
[0014]4】膠合透鏡的光軸已經(jīng)確定，即膠合透鏡光軸與車床回轉(zhuǎn)軸的回轉(zhuǎn)中心重合。
[0015]本發(fā)明所具有的優(yōu)點:
[0016]本發(fā)明提高的膠合透鏡定心的加工的精確度。
【附圖說明】
[0017]圖1為理想狀態(tài)下膠合透鏡示意圖；
[0018]圖2為現(xiàn)實情況下膠合透鏡示意圖；
[0019]圖3為確定膠合透鏡光軸的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖；
[0020]圖4為確定膠合透鏡光軸原理示意圖；
[0021]其中附圖標記為: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)焦望遠鏡，6-CXD相機，7-PC機，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。
【具體實施方式】
[0022]由幾何光學理論可知，雙膠合鏡的光軸確定有以下三種情況:
[0023]1.以雙膠合透鏡第I面和第2面為基準，則選擇第I面和第2面的曲率中心的連線L12作為膠合鏡的光軸；
[0024]2.以雙膠合透鏡第2面和第3面為基準，則選擇第2面和第3面的曲率中心的連線L23作為膠合鏡的光軸；
[0025]3.以雙膠合透鏡第I面和第3面為基準，則選擇第I面和第3面的曲率中心的連線L13作為膠合鏡的光軸；
[0026]如何選擇雙膠合鏡的光軸基準呢？
[0027]分別將曲率三角形的三個頂點向其對應線段做垂線，如圖4所示，垂線分別為hl、h2、h3，由幾何三角形相關定律可知，三角形最長邊對應的垂線最短。也就是說，將組成曲率三角形邊長最長的兩個球心像調(diào)整至不晃動，第三個球心像此時的晃動量最小。因此我們就選擇曲率三角形中邊長最長的曲率中心連線作為雙膠合鏡的光軸。
[0028]于是提出一種膠合透鏡的光軸確定方法，包括以下步驟:
[0029]I】搭建光學系統(tǒng)，如圖3所示；
[0030]包括車床回轉(zhuǎn)軸1、姿態(tài)控制工裝2、鏡框3、內(nèi)調(diào)焦望遠鏡5、CXD相機6以及PC機7，姿態(tài)調(diào)整工裝設置在車床回轉(zhuǎn)軸上，鏡框設置在姿態(tài)調(diào)整工裝的一端，內(nèi)調(diào)焦望遠鏡位于鏡框的出射窗口的正前方，且內(nèi)調(diào)焦望遠鏡的另一端通過CCD相機與PC機連接；鏡框內(nèi)固定有膠合透鏡4 ;膠合透鏡4的I面11朝向內(nèi)調(diào)焦望遠鏡5，膠合透鏡4的2面21為膠合面，膠合透鏡4的3面31朝向姿態(tài)控制工裝；
[0031]2】將內(nèi)調(diào)焦望遠鏡調(diào)焦到膠合透鏡的I面、2面、3面的球心位置，在PC機上尋找膠合透鏡各面的球心自準直像點，形成一個虛三角形；
[0032]3】調(diào)整姿態(tài)控制工裝，控制三個球心自準直像點晃動，直至虛三角形中的最長邊的兩個球心自準直像點不晃動，此時虛三角形中的最長邊的兩個球心自準直像點的連線即為膠合透鏡的光軸；
[0033]4】膠合透鏡的光軸已經(jīng)確定，即膠合透鏡光軸與車床回轉(zhuǎn)軸的回轉(zhuǎn)中心重合。
[0034]通過內(nèi)調(diào)焦望遠鏡尋找膠合透鏡的三個球面的球心自準直像，要求旋轉(zhuǎn)車床主軸并調(diào)整姿態(tài)控制工裝，使組成曲率三角形最長邊的兩個球心像均不晃動，則另一個球心像晃動最小，此時膠合透鏡的光軸已經(jīng)確定，即其光軸和車床主軸中心重合。車削結(jié)構(gòu)件相關部位，保證其與透鏡光軸的同心度與垂直度。
[0035]具體步驟:
[0036]1.將雙膠合鏡裝入鏡框并固定于定心加工工裝上，將內(nèi)調(diào)焦望遠鏡調(diào)焦到透鏡I面、2面、3面球心位置，需找透鏡各面的球心自準直像點；
[0037]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邊兩面球心像的晃動量，使兩像點不晃動；
[0038]3.此時膠合透鏡的光軸已經(jīng)可以確定，即其光軸和高精度回轉(zhuǎn)軸的回轉(zhuǎn)中心重入口 ο
【主權(quán)項】
1.膠合透鏡定心加工中光軸確定方法，其特征在于:包括以下步驟: I】搭建光學系統(tǒng): 包括車床回轉(zhuǎn)軸、姿態(tài)控制工裝、鏡框、內(nèi)調(diào)焦望遠鏡、CCD相機以及PC機，所述姿態(tài)調(diào)整工裝設置在車床回轉(zhuǎn)軸上，所述鏡框設置在姿態(tài)調(diào)整工裝的一端，所述內(nèi)調(diào)焦望遠鏡位于鏡框的出射窗口的正前方，且內(nèi)調(diào)焦望遠鏡的另一端通過CCD相機與PC機連接；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)焦望遠鏡調(diào)焦到膠合透鏡的I面、2面、3面的球心位置，在PC機上尋找膠合透鏡各面的球心自準直像點，形成一個虛三角形； 3】調(diào)整姿態(tài)控制工裝，控制三個球心自準直像點晃動，直至虛三角形中的最長邊的兩個球心自準直像點不晃動，此時虛三角形中的最長邊的兩個球心自準直像點的連線即為膠合透鏡的光軸； 4】膠合透鏡的光軸已經(jīng)確定，即膠合透鏡光軸與車床回轉(zhuǎn)軸的回轉(zhuǎn)中心重合。
【專利摘要】本發(fā)明涉及膠合透鏡定心加工中光軸確定方法，利用搭建光學系統(tǒng)找到膠合透鏡的1面、2面、3面的球心位置，在PC機上尋找膠合透鏡各面的球心自準直像點，形成一個虛三角形；調(diào)整姿態(tài)控制工裝，控制三個球心自準直像點晃動，直至虛三角形中的最長邊的兩個球心自準直像點不晃動，此時虛三角形中的最長邊的兩個球心自準直像點的連線即為膠合透鏡的光軸。本發(fā)明解決了現(xiàn)有的膠合鏡定心加工光軸選擇的技術問題，本發(fā)明提高的膠合透鏡定心的加工的精確度。
【IPC分類】G02B7/02, G02B27/30, G02B27/62
【公開號】CN104977692
【申請?zhí)枴緾N201510354453
【發(fā)明人】杜琛, 付興, 秦星, 何磊
【申請人】中國科學院西安光學精密機械研究所
【公開日】2015年10月14日
【申請日】2015年6月24日