一种组合光学元件的角度对准装置的制作方法

1.本发明属于精密光学器件制造领域，具体涉及一种组合光学元件的角度对准装置。


背景技术：

2.精密光学器件是某些高端制造设备中必不可少的组成部分，可以用来作为某些高精度设备的测量基准，这些基准往往采用某些光学平面，有时在一个光学零件上需要多个高精度测量面，且面与面之间的角度关系要求很高，有时也由于外形等原因采用传统研磨抛光的方法无法在一个光学元件上加工出来，特别是尺寸很大零件。对于这种特殊用途零件，往往采取在不同的光学元件上加工所需要的面，然后再通过胶合的方法组合起来，在胶合的过程中怎样保证所需的组合角度是一个难题。


技术实现要素：

3.本发明的目的是提供一种组合光学元件的角度对准装置，能够满足胶合过程中的角度对准要求，解决在制造组合光学元件中高精度胶合角度对准问题。
4.为解决以上技术问题，本发明采用如下技术方案：一种组合光学元件的角度对准装置，包括机架，第一三维调节架，第二三维调节架，第一自准直仪，第二自准直仪，第三自准直仪以及标准镜，第一三维调节架水平放置在机架上，第一自准直仪、第二自准直仪以各自监视方向呈正交状态安装在机架上，且监视中心对准第一三维调节架的载物台面中心上方，第二三维调节架以水平为基准按照一定的角度倾斜安装在机架上，第三自准直仪安装在倾斜的第二三维调节架上，监视方向与水平面夹角与第二三维调节架倾斜角度一样，且监视中心也位于第一三维调节架载物台面中心上方；标准镜为横截面为梯型的四棱柱体反射镜，其中任意两直角反射面为标准镜第一校准面、标准镜第二校准面，其中一斜面为标准镜组合面，标准镜组合面与标准镜第二校准面组成的夹角为标准镜组合角。
5.进一步地，所述第一自准直仪、第二自准直仪、第三自准直仪组合起来同时使用，且监视的角度需要用所述标准镜校正，校正时，所述标准镜放置于所述第一三维调节架上，两台所述正交安装的第一自准直仪、第二自准直仪分别监视所述标准镜第一校准面、标准镜第二校准面，所述倾斜安装的第三自准直仪监视所述标准镜组合面。
6.进一步地，需要对准角度的组合光学元件上具有与所述标准镜的标准镜第一校准面、标准镜第二校准面及标准镜组合面位置关系相同的面，且组合的角度与所述标准镜的标准镜组合角相等。
7.进一步地，所述第一三维调节架、第二三维调节架是三维旋转调节架。
8.本发明的有益效果是：
9.(1)本发明可以解决在制造组合光学元件中高精度胶合角度对准问题。
10.(2)本发明原理简单易懂，实施起来不需要复杂的设计制作，利用简单的设备即可实现高精度操作，在实际生产中容易实现。
附图说明
11.图1为一种组合光学元件角度对准装置图；
12.图2为图1中标准镜图；
13.图3为组合光学件胶合角度对准过程示意图；
14.图4为图3中组合光学元件图。
15.附图标记含义为：
16.1为机架；
17.21为第一三维调节架；
18.22为第二三维调节架；
19.31为第一自准直仪；
20.32为第二自准直仪；
21.33为第三自准直仪；
22.4为标准镜；
23.41为标准镜第一校准面；
24.42为标准镜第二校准面；
25.43为标准镜组合面；
26.44为标准镜组合角；
27.5为组合镜一；
28.51为第一组合镜校准面；
29.52为第二组合镜校准面；
30.6为组合镜二；
31.61为组合镜组合面；
32.62为组合镜组合角。
具体实施方式
33.为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明进一步详细说明。
34.如图1所示，给出了一种组合光学元件的角度对准装置的实例，包括机架1，两台三维调节架即第一三维调节架21和第二三维调节架22，三台自准直仪即第一自准直仪31、第二自准直仪32和第三自准直仪33，以及标准镜4。两台三维调节架即第一三维调节架21和第二三维调节架22均是可绕x、y、z轴旋转调节的旋转调节架。机架1有一个水平平台，平行于x-y平面放置，第一三维调节架21布置在此平台上，在机架1图示负x向一侧，设计有一块垂直于水平平台的平板，此平板上安装第二自准直仪32，第二自准直仪32的监视方向垂直向下(负z向)，且光轴中心穿过第一三维调节架21载物台中心；在机架1水平台负y向一侧，水平安装第一自准直仪31，其监视方向为y向，调整其安装高度，使其光轴穿过第一三维调节架21载物台中心正上方30mm处，第一自准直仪31和第二自准直仪32呈正交状态布置安装；在机架1正x向一侧，设计有一个倾斜的平台，平台面与水平夹角为45度，第二三维调节架22安装在此平台上，所以第二三维调节架22就以与水平面夹角45度安装在机架1上，同时将第三自准直仪33安装在第二三维调节架22的载物台面上，安装时保证光轴在x-z平面内，通过
合适的台面高度设计，使得第三自准直仪33的光轴通过第一三维调节架21中心上方20mm处。
35.图4所示为组合光学元件图，它由两个光学零件组合，分别是组合镜一5和组合镜二6，组合镜一5是横截面为正方形的长方体，横截面边长60，长150mm，第一组合镜校准面51和第二组合镜校准面52相互垂直，可以作为校准面，组合镜二6是一个截面为等腰直角三角形的三棱柱体，直角边长30mm，三棱柱长150mm，组合镜组合面61为组合面，此零件的组合起来的要求是第一组合镜校准面51和组合镜组合面61形成的组合镜组合角62为225度，误差在5角秒以内。如果此形状的光学元件加工成一个整体，很难通过传统方法达到此精度，需要进行组合加工。根据其组合要求，设计制作一标准镜4，如图2所示，其外形是横截面为直角梯形的四棱柱体。标准镜截面梯形高60mm，四棱主体宽度为60mm，斜边与底面夹角为45度。标准镜4第二标准镜校准面42(上表面)为一校准面，第一标准镜校准面41(与之垂直的面)为另一校准面，标准镜组合面43(斜面)为组合面，标准镜第二校准面42与标准镜组合面43的夹角即为标准镜组合角44，此组合角为225度。此标准镜外形结构简单，尺寸小，可以通过传统方法加工，组合角加工精度可控制在5角秒以内。可以看到，标准镜4的校准面和组合面与需要组合的零件具有相同位置关系的校准面和组合面，组合角度都为225度。
36.首先，按图1所示，将标准镜4放置在第一三维调节架21上，分别将第一标准镜校准面41、第二标准镜校准面42和标准镜组合面43分别对准第一自准直仪31、第二自准直仪32、第三自准直仪33，第一自准直仪31监视第一标准镜校准面41，第二自准直仪32监视第二标准镜校准面42，第三自准直仪33监视标准镜组合面43，然后调准自准直仪监视角度，其中，第一自准直仪31和第二自准直仪32通过其自带的微调机构调节，第三自准直仪33通过第二三维调节架22调节，使得每台自准直仪(第一自准直仪31、第二自准直仪32和第三自准直仪33)光轴与各自监视面(第一标准镜校准面41、第二标准镜校准面42和标准镜组合面43)垂直误差在3角秒以内，并读取各自的偏移数据，计为δ1，δ2，δ3。然后固定第一自准直仪31、第二自准直仪32和第三自准直仪33，取下标准镜4。这样要组合的面(第一标准镜校准面41、第二标准镜校准面42和标准镜组合面43)的角度位置关系就通过标准镜4传递到第一自准直仪31、第二自准直仪32和第三自准直仪33上。组合镜一5和组合镜二6。
37.然后，将要组合的两个元件即组合镜一5和组合镜二6放置到第一三维调节架21上并固定。首先调节第一三维调节架21，使得第一自准直仪31和第二自准直仪32读数分别为δ1，δ2，然后将组合镜二6与组合镜一5胶合，胶合时控制角度使得第三自准直仪33读数等于δ3，这样就可以使得组合镜组合角62与标准镜组合角44相同，达到了组合要求。
38.本技术领域中的普通技术人员应当认识到，以上的实施例仅是用来说明本发明，而并非用作为对本发明的限定，只要在本发明的实质精神范围内，对以上所述实施例变化,变型都将落在本发明权利要求书的范围内。