胶合透镜定心加工中光轴确定方法
【技术领域】
[0001]本发明属于光学装调检测领域，尤其涉及胶合透镜定心加工中光轴确定的方法及系统。
【背景技术】
[0002]双胶合镜是通过胶粘的方式将两个单透镜同曲率面粘接形成一体的光学元件。如图1所示，双胶合镜有三个面，I面11，2面21，3面31，对应有I面的球心像12、2面的球心像22，3面的球心像；其中2面为胶合面即两光学零件曲率相同的粘接面。由光学理论可以知道，每个光学面都有一个曲率中心且双胶合镜的3个曲率中心都在一条直线上，这条直线就是双胶合镜的光轴。
[0003]实际透镜胶合过程中，由于胶层厚度、对准精度、操作人员主观因素等误差，造成胶合后的透镜的三个曲率中心不在一条直线上，如图2所示，三个面的曲率中心两两相连形成一个曲率三角形。将双胶合透镜固定于定心工装后，通过内调焦望远镜可以观察到3个球心自准直像，任意两个球心像都可以确定一条胶合镜的光轴，此时如何确定胶合镜的光轴成为一个关键问题。传统的胶合镜定心选择光轴仅凭操作人员的工作经验，选择胶合镜第一面和最后一面的球心连线作为定心加工的光轴基准，调整这两个球心像不晃动，进而车削胶合镜框的相关配合尺寸，完成加工过程。
[0004]此方法缺点:
[0005]1、定心加工光轴选择没有依据，不能达到最佳的定心精度；
[0006]2、批量生产时，废品率较高，且找不到原因。
【发明内容】
[0007]为了解决现有的胶合镜定心加工光轴选择的技术问题，本发明提供一种确定胶合镜光轴的方法。
[0008]本明的技术解决方案:
[0009]胶合透镜定心加工中光轴确定方法，其特殊之处在于:包括以下步骤:
[0010]I】搭建光学系统:
[0011]包括车床回转轴、姿态控制工装、镜框、内调焦望远镜、C⑶相机以及PC机，所述姿态调整工装设置在车床回转轴上，所述镜框设置在姿态调整工装的一端，所述内调焦望远镜位于镜框的出射窗口的正前方，且内调焦望远镜的另一端通过CCD相机与PC机连接；镜框内固定有胶合透镜；胶合透镜的I面朝向内调焦望远镜，胶合透镜的2面为胶合面，胶合透镜的3面为朝向姿态控制工装；
[0012]2】将内调焦望远镜调焦到胶合透镜的I面、2面、3面的球心位置，在PC机上寻找胶合透镜各面的球心自准直像点，形成一个虚三角形；
[0013]3】调整姿态控制工装，控制三个球心自准直像点晃动，直至虚三角形中的最长边的两个球心自准直像点不晃动，此时虚三角形中的最长边的两个球心自准直像点的连线即为胶合透镜的光轴；
[0014]4】胶合透镜的光轴已经确定，即胶合透镜光轴与车床回转轴的回转中心重合。
[0015]本发明所具有的优点:
[0016]本发明提高的胶合透镜定心的加工的精确度。
【附图说明】
[0017]图1为理想状态下胶合透镜示意图；
[0018]图2为现实情况下胶合透镜示意图；
[0019]图3为确定胶合透镜光轴的系统结构示意图；
[0020]图4为确定胶合透镜光轴原理示意图；
[0021]其中附图标记为:1_车床回转轴，2-姿态控制工装，3-镜框，4-胶合透镜，5-内调焦望远镜，6-CXD相机，7-PC机，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。
【具体实施方式】
[0022]由几何光学理论可知，双胶合镜的光轴确定有以下三种情况:
[0023]1.以双胶合透镜第I面和第2面为基准，则选择第I面和第2面的曲率中心的连线L12作为胶合镜的光轴；
[0024]2.以双胶合透镜第2面和第3面为基准，则选择第2面和第3面的曲率中心的连线L23作为胶合镜的光轴；
[0025]3.以双胶合透镜第I面和第3面为基准，则选择第I面和第3面的曲率中心的连线L13作为胶合镜的光轴；
[0026]如何选择双胶合镜的光轴基准呢？
[0027]分别将曲率三角形的三个顶点向其对应线段做垂线，如图4所示，垂线分别为hl、h2、h3，由几何三角形相关定律可知，三角形最长边对应的垂线最短。也就是说，将组成曲率三角形边长最长的两个球心像调整至不晃动，第三个球心像此时的晃动量最小。因此我们就选择曲率三角形中边长最长的曲率中心连线作为双胶合镜的光轴。
[0028]于是提出一种胶合透镜的光轴确定方法，包括以下步骤:
[0029]I】搭建光学系统，如图3所示；
[0030]包括车床回转轴1、姿态控制工装2、镜框3、内调焦望远镜5、CXD相机6以及PC机7，姿态调整工装设置在车床回转轴上，镜框设置在姿态调整工装的一端，内调焦望远镜位于镜框的出射窗口的正前方，且内调焦望远镜的另一端通过CCD相机与PC机连接；镜框内固定有胶合透镜4 ;胶合透镜4的I面11朝向内调焦望远镜5，胶合透镜4的2面21为胶合面，胶合透镜4的3面31朝向姿态控制工装；
[0031]2】将内调焦望远镜调焦到胶合透镜的I面、2面、3面的球心位置，在PC机上寻找胶合透镜各面的球心自准直像点，形成一个虚三角形；
[0032]3】调整姿态控制工装，控制三个球心自准直像点晃动，直至虚三角形中的最长边的两个球心自准直像点不晃动，此时虚三角形中的最长边的两个球心自准直像点的连线即为胶合透镜的光轴；
[0033]4】胶合透镜的光轴已经确定，即胶合透镜光轴与车床回转轴的回转中心重合。
[0034]通过内调焦望远镜寻找胶合透镜的三个球面的球心自准直像，要求旋转车床主轴并调整姿态控制工装，使组成曲率三角形最长边的两个球心像均不晃动，则另一个球心像晃动最小，此时胶合透镜的光轴已经确定，即其光轴和车床主轴中心重合。车削结构件相关部位，保证其与透镜光轴的同心度与垂直度。
[0035]具体步骤:
[0036]1.将双胶合镜装入镜框并固定于定心加工工装上，将内调焦望远镜调焦到透镜I面、2面、3面球心位置，需找透镜各面的球心自准直像点；
[0037]2.通过调整工装的水平和俯仰姿态，控制胶合透镜曲率三角形最长边两面球心像的晃动量，使两像点不晃动；
[0038]3.此时胶合透镜的光轴已经可以确定，即其光轴和高精度回转轴的回转中心重入口 ο
【主权项】
1.胶合透镜定心加工中光轴确定方法，其特征在于:包括以下步骤: I】搭建光学系统: 包括车床回转轴、姿态控制工装、镜框、内调焦望远镜、CCD相机以及PC机，所述姿态调整工装设置在车床回转轴上，所述镜框设置在姿态调整工装的一端，所述内调焦望远镜位于镜框的出射窗口的正前方，且内调焦望远镜的另一端通过CCD相机与PC机连接；镜框内固定有胶合透镜；胶合透镜的I面朝向内调焦望远镜，胶合透镜的2面为胶合面，胶合透镜的3面为朝向姿态控制工装； 2】将内调焦望远镜调焦到胶合透镜的I面、2面、3面的球心位置，在PC机上寻找胶合透镜各面的球心自准直像点，形成一个虚三角形； 3】调整姿态控制工装，控制三个球心自准直像点晃动，直至虚三角形中的最长边的两个球心自准直像点不晃动，此时虚三角形中的最长边的两个球心自准直像点的连线即为胶合透镜的光轴； 4】胶合透镜的光轴已经确定，即胶合透镜光轴与车床回转轴的回转中心重合。
【专利摘要】本发明涉及胶合透镜定心加工中光轴确定方法，利用搭建光学系统找到胶合透镜的1面、2面、3面的球心位置，在PC机上寻找胶合透镜各面的球心自准直像点，形成一个虚三角形；调整姿态控制工装，控制三个球心自准直像点晃动，直至虚三角形中的最长边的两个球心自准直像点不晃动，此时虚三角形中的最长边的两个球心自准直像点的连线即为胶合透镜的光轴。本发明解决了现有的胶合镜定心加工光轴选择的技术问题，本发明提高的胶合透镜定心的加工的精确度。
【IPC分类】G02B7/02, G02B27/30, G02B27/62
【公开号】CN104977692
【申请号】CN201510354453
【发明人】杜琛, 付兴, 秦星, 何磊
【申请人】中国科学院西安光学精密机械研究所
【公开日】2015年10月14日
【申请日】2015年6月24日