专利名称：自动调焦数字式离轴抛物面镜平行光管的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种光学仪器，尤其涉及一种自动调焦数字式离轴抛物面镜平行光管。
背景技术：
平行光管是通过它取得来自无远的光束，此光束谓之平行光。平行光管是装校调整光学仪器的重要工具，也是光学量度仪器中的重要组成部分，配用不同的分划板，连同侧位目镜头，或显微镜系统。则可以测定透镜组的焦距，鉴别率，及其他成像质量技术指标。 将附配的调整式平面反光镜固定于直线运动的被检工件上，用附配于光管的高斯自准目镜头，通过光管上的高斯目镜观测，可以进行运动工件的直线性检验。而离轴抛物面镜平行光管已广泛应用于光学或光电技术工程领域中，平行光管本身的设计与加工、集成等技术日趋成熟。由于它多数使用在环境温度很稳定的实验室内，所以不会出现暴露一些和温度相关的技术问题，特别是随着环境温度的变化所产生的焦面或焦距变化的问题。这类问题在焦距比较长的平行光管中显得更为突出。而且使用平行光管测试时，其焦距参数在归算各项测试结果时是十分必要的参数，要得到准确的测试结果，需要准确的实时的平行光管焦距值。现有的平行光管，没有提供实时焦距这种功能。
实用新型内容针对上述缺陷和需要，本实用新型提供了一种自动调焦数字式离轴抛物面镜平行光管，所述自动调焦数字式离轴抛物面镜平行光管包括离轴抛物面主反射镜、五维调节支座、精密导轨、浮动式焦面装置、CCD五维调节机构、抛物面镜像平面位置精确数字显示装置、CCD相机焦距测量装置、自准直平面反射镜、调节支座和自动调焦补偿杆。所述的浮动式焦面装置和离轴抛物面镜设置在精密导轨上，所述的CCD探测器设置在浮动式焦面装置上，所述的自动调焦补偿杆分别联接在离轴抛物面镜和浮动式焦面装置之间。所述的自动调焦补偿杆至少设置有三根；所述的离轴抛物面镜采用零膨胀微晶玻璃材料。所述的自动调焦补偿杆采用的是零膨胀系数管料温度补偿杆。所述的CXD探测器上设置有CXD五维调节机构。所述的抛物面主反射镜上设置有五维调节支座；所述的五维调节支座和浮动式焦面装置安装在钢制的底座上；所述的浮动式焦面装置上设置有抛物面镜像平面位置精确数字显示装置和CXD相机焦距测量装置，所述的浮动式焦面装置还包括CXD五维调节机构。本实用新型公开的自动调焦数字式离轴抛物面镜平行光管降低了传统平行光管对使用环境和温度变化的敏感性，提高了平行光管的稳定性与可靠性。由于能实时检测与显示仪器的焦距值，使仪器使用的检测精度提高了。由于引进了新技术，仪器自动化水平得以进一步提升，从而减轻了仪器使用人员的劳动强度，提高了仪器检测效率。
[0012]图1为本实用新型自动调焦数字式离轴抛物面镜平行光管的结构示意图[0013]图2为本实用新型CCD相机测量离轴抛物面反射镜焦距原理图；[0014]附图标记[0015]1、离轴抛物面主反射镜；[0016]2、五维调节支座；[0017]3、精密导轨；[0018]4、浮动式焦面装置；[0019]5、CXD五维调节机构；[0020]6、抛物面镜像平面位置精确数字显示装置；[0021]7、CXD相机焦距测量装置；[0022]8、自准直平面反射镜；[0023]9、调节支座；[0024]10、自动调焦补偿杆。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型进行详细的分析说明抛物面镜在使用环境温度变化情况下所引起的焦面位置会发生变化在温差Δ t 取 O . 1 0 C或 O . 3 0 C时镜子光学玻璃α = 3 2 X 1 O —7Δ t 取 O . 1 0 C按下式可计算抛物面镜在镜面正面与背面有温差时引起焦距的变化
Af= -2/"ma·M f[I(l+ ~ “ )]由于β及Δ t数值很小，即使/W相当大时，在上式分母中两项与1差别很小，上
式可改写如下式
Af =-2/'1 ·α· Aif I现设 D = 3 0 0 mm, f ‘ = 1 5 0 0 mm，镜子厚度 1=4 O mm，Δ t 取 O . 1 0 C或 O . 3 0 C取Δ t = O . 1。C，Δ/'=—2(15002 χ 32 XlCT7 χ 0.1)/40 = -1.44 風稱取Δt = O . 3 0 C , Af= -2(1 5002x32x10_7x0.3)/40= -4.32mm如果焦面与抛物面镜用钢联结，焦面与抛物面镜之间距离为1，钢的膨胀系数《 = 12￥10"4,/ = 1500沙測力/, = 1><0^& = 1500￥12)<10"4乂0.1 = 0.0018^揪Δ/为由于环境温度变化Δ = 0.Γ(7,引起的焦面移动量与镜面正面与背面温差
ΔΙ 二 0.1°C所引起的焦面移动量若方向相反,那么总的焦面移动量Δ2= Af+Af = 1. 44 + 0. 0018 = 1. 4418厕针对上述缺陷，故而需要设计一种能有效消除温度变化影响的自动调焦数字式离轴抛物面镜平行光管，所述的自动调焦数字式离轴抛物面镜平行光管包括离轴抛物面主反射镜、五维调节支座、精密导轨、浮动式焦面装置、CCD五维调节机构、抛物面镜像平面位置精确数字显示装置、CCD相机焦距测量装置、自准直平面反射镜、调节支座和自动调焦补偿杆。所述的离轴抛物面镜与在精密导轨上浮动式焦面装置之间敷设三根零膨胀系数管料温度补偿杆，所述的补偿杆的一端顶住抛物面镜端面，另一端联接浮动式焦面装置。所述的离轴抛物面镜使用零膨胀微晶玻璃材料，虽使用环境不稳定，镜子正面和背面温度不一致， 但是镜子不会变形，镜面焦距不变。所述的抛物面主反射镜上设置有五维调节支座；虽然底座会由于环境温度变化产生热胀冷缩，但因为焦面装置是浮动可滑的，加之连接抛物面镜端面与浮动式焦面装置的补偿杆材质为32Ni-64Fe-4Co超殷钢或37i^-32Co-llCr不锈殷钢，不会因室温环境变化产生形变，所以不会引起焦面相对抛物面镜之间距离变化，只是底座的长度尺寸在伸缩，得到了自动调焦的效果。所述的五维调节支座和浮动式焦面装置安装在钢制的底座上；所述的浮动式焦面装置上设置有抛物面镜像平面位置精确数字显示装置和CCD相机焦距测量装置，所述的浮动式焦面装置还包括CXD五维调节机构。焦距的随机测量与实时显示采用CCD探测器作为测量头，在系统装调时可采用自准直发找到初始焦点位置，再用上CCD探测器进行焦距测量与其数字显示。所述CXD探测器采用DALSA公司的FT50M型面阵(XD，有效像素1百万像素，有效成像面积6x6 mm，动态范围67 dB，速度100 fps。承载CXD探测器的导轨型号为精工SNK的LAH15BN，长宽高为74X 34X ^mm。牵动CCD探测器的滚珠丝杆采用THK公司的单螺母、有切边、直径50mm、导程IOOmm的WGF 50100-3型丝杆。控制走位和提供位置精确读数的光栅尺采用德国HEIDENHAIN公司LC 483 型绝对式直线光栅尺，测量步距为0. 1 Mm，热膨胀系数 8 χ 10_6 K—1，测量长度1340 mm。—种使用自动调焦数字式离轴抛物面镜平行光管中CCD探测器测焦距的测量方法，包括如下步骤(1)移动CCD探测器于焦前和焦后的位置，由安装在导轨上的长光栅或电光栅或精密长度刻度尺分别测出与焦点的距离值Δ I1,Δ I2 ；(2)用“光屏法”测出系统的实际通光口径值D ；(3)由CXD探测器精确地测出焦前弥散斑半径或焦后弥散斑半径yi和y2。(4)根据步骤1 3所述，改变Δ I1或Δ I2，测出相应的Y1或72，根据f’=D ·Δ I1/ y = D · Δ l2/y2,得到相应焦距测量值。(5)对步骤4中所得到的焦距测量值进行数据处理，得到当前焦距的准确值。(6)在显示器上显示步骤5得到的当前焦距的精确性。
权利要求1.一种自动调焦数字式离轴抛物面镜平行光管，其特征在于所述的自动调焦数字式离轴抛物面镜平行光管包括离轴抛物面主反射镜、五维调节支座、精密导轨、浮动式焦面装置、CXD五维调节机构、抛物面镜像平面位置精确数字显示装置、CXD相机焦距测量装置、 自准直平面反射镜、调节支座和自动调焦补偿杆，所述的浮动式焦面装置和离轴抛物面镜设置在精密导轨上，所述的CCD探测器设置在浮动式焦面装置上，所述的自动调焦补偿杆分别联接在离轴抛物面镜和浮动式焦面装置之间。
2.根据权利要求1所述的一种自动调焦数字式离轴抛物面镜平行光管，其特征在于所述的自动调焦补偿杆至少设置有三根。
3.根据权利要求1所述的一种自动调焦数字式离轴抛物面镜平行光管，其特征在于 所述的离轴抛物面镜采用零膨胀微晶玻璃材料。
4.根据权利要求1或2所述的一种自动调焦数字式离轴抛物面镜平行光管，其特征在于所述的自动调焦补偿杆采用的是零膨胀系数管料温度补偿杆，材质为32Ni-64i^-4Co 超殷钢或37i^-32Co-llCr不锈殷钢。
5.根据权利要求1所述的一种自动调焦数字式离轴抛物面镜平行光管，其特征在于 所述的CXD探测器上设置有CXD五维调节机构。
专利摘要本实用新型公开了一种自动调焦数字式离轴抛物面镜平行光管，所述的自动调焦数字式离轴抛物面镜平行光管包括离轴抛物面主反射镜、五维调节支座、精密导轨、浮动式焦面装置、CCD五维调节机构、抛物面镜像平面位置精确数字显示装置、CCD相机焦距测量装置、自准直平面反射镜、调节支座和自动调焦补偿杆本实用新型有效降低了传统平行光管对使用环境和温度变化的敏感性，提高了平行光管的稳定性与可靠性。由于能实时检测与显示仪器的焦距值，使仪器使用的检测精度提高了。由于引进了新技术，仪器自动化水平得以进一步提升，从而减轻了仪器使用人员的劳动强度，提高了仪器检测效率。
文档编号G02B7/198GK202141848SQ20112021770
公开日2012年2月8日 申请日期2011年6月24日 优先权日2011年6月24日
发明者周子元, 周必方, 张岩, 蒋筱如 申请人:南京英田光学工程有限公司, 周子元, 周必方