专利名称：一种动镜微调整方法
技术领域：
本发明涉及一种动镜微调整方法。
背景技术：
在光学系统中，物镜装调完成后，由于在制造过程中不可避免的出现加工误差以及装配过程中产生的装配误差，会造成物镜系统成像质量下降，偏离设计理论值，为改善成像质量，需要对物镜中某些特定镜片进行θχ、0y、Z三个方向上的调节。由于动镜机构调节自由度多、机构装配空间小、精度要求高，其设计难度极大。因此，为保证光学系统的长期稳定工作，必须进行动镜的微调整。
发明内容
为了避免出现加工误差以及装配过程中产生的装配误差，会造成物镜系统成像质量下降，偏离设计理论值，为改善成像质量，本发明的目的是提供一种动镜微调整方法，需要对物镜中某些特定镜片进行Θ X、Θ y、Z三个方向上的调节。为达到上述目的，本发明提供一种动镜微调整方法，所述方法的步骤如下一种动镜微调整方法，其特征在于根据压电陶瓷的驱动点的位置和电容传感器的探测点的位置，得到动镜的解耦算法，解耦算法给出驱动点应该执行微调整的位移，实现控制动镜微移动的具体步骤如下步骤SI :以动镜模型半径为r2的外圆周上均匀排列第一压电陶瓷驱动点、第二压电陶瓷驱动点、第三压电陶瓷驱动点；步骤S2 :以动镜圆心为原点、以动镜表面为X-Y平面，建立动镜坐标系，并将第一电容传感器的驱动点设于X轴上；步骤S3 :利用动镜坐标系，获取第一压电陶瓷驱动点、第二压电陶瓷驱动点、第三压电陶瓷驱动点的坐标；步骤S4 :以动镜框中心为圆心、动镜框平面为X-Y面，建立世界坐标系；步骤S5 :将第一压电陶瓷驱动点、第二压电陶瓷驱动点、第三压电陶瓷驱动点在世界坐标系下的X、Y坐标由第一压电陶瓷驱动点、第二压电陶瓷驱动点、第三压电陶瓷驱动点在动镜坐标系下的X、Y坐标代替，获得第一压电陶瓷驱动点、第二压电陶瓷驱动点、第三压电陶瓷驱动点在世界坐标系下的坐标；步骤S6 :以动镜模型内环半径为A的内圆周上均匀排列第一电容传感器探测点、第二电容传感器探测点、第三电容传感器探测点；设第一电容传感器探测点到圆心的连线与X轴的夹角θ，获取第一电容传感器探测点、第二电容传感器探测点、第三电容传感器探测点在世界坐标系下的坐标；步骤S7 :利用第一压电陶瓷驱动点、第二压电陶瓷驱动点、第三压电陶瓷驱动点确定动镜框平面的第一法线ηΖΑ ；步骤S8 :利用第一电容传感器探测点、第二电容传感器探测点、第三电容传感器探测点确定动镜框平面的第二法线nZB ;且设第一压电陶瓷驱动点、第二压电陶瓷驱动点、第三压电陶瓷驱动点确定的平面与第一电容传感器探测点、第二电容传感器探测点、第三电容传感器探测点确定的平面共面，及第一法线nZA与第二法线nZB平行；步骤S9 :利用驱动点的第一压电陶瓷、第二压电陶瓷、第三压电陶瓷，探测点的第一电容传感器、第二电容传感器、第三电容传感器之间与0角的几何关系，获得第一压电陶瓷、第二压电陶瓷、第三压电陶瓷，探测点的第一电容传感器、第二电容传感器、第三电容传感器之间的解析关系以及矩阵关系的表达式为ZB = B-1AZa, A是关于压电陶瓷驱动点位置关系的系数矩阵是关于电容传感器探测点位置关系的系数矩阵；ZA是关于压电陶瓷驱动点的位置矩阵；ZB是关于电容传感器探测点的位置矩阵；通过求数值矩阵拟矩阵获得传动方程，对矩阵A，B的表达式进行验证，解析结果与数值结果一致，验证矩阵A，B的表达式无误，实现动镜微调整。本发明的优点是，本发明能够对光学系统的物镜中某些特定镜片进行三个方向为θχ、9y、Z上的调节。由于动镜机构调节自由度多、机构装配空间小、精度要求高，其设计难度极大。本发明可以减小加工误差以及装配过程中产生的装配误差对物镜系统成像质量的影响，从而让实际值更加接近理论值，改善成像质量。
图I为本发明动镜微调整方法的流程图；图2为本发明的动镜模型图；图3为本发明的坐标系转换示意具体实施例方式为使本发明的目的、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。如图I示出的本发明动镜微调整方法的流程图及图2示出的动镜模，动镜微调整方法包括三个压电陶瓷驱动点，三个电容传感器探测点，动镜的解耦算法；根据压电陶瓷的驱动点的位置和电容传感器的探测点的位置，得到动镜的解耦算法，解耦算法给出驱动点应该执行微调整的位移，实现控制动镜微移动的具体步骤如下步骤SI 以动镜模型半径为r2的外圆周上均匀排列第一压电陶瓷驱动点Al、第二压电陶瓷驱动点A2、第三压电陶瓷驱动点A3 ；步骤S2 :以动镜圆心为原点、以动镜表面为X-Y平面，建立动镜坐标系，并将第一电容传感器的驱动点Al设于X轴上；步骤S3 :利用动镜坐标系，获取第一压电陶瓷驱动点Al、第二压电陶瓷驱动点A2、第三压电陶瓷驱动点A3的坐标； 步骤S4 :以动镜框中心为圆心、动镜框平面为X-Y面，建立世界坐标系；步骤S5 :将第一压电陶瓷驱动点Al、第二压电陶瓷驱动点A2、第三压电陶瓷驱动点A3在世界坐标系下的X、Y坐标由其A1、A2、A3在动镜坐标系下的X、Y坐标代替，获得第一压电陶瓷驱动点Al、第二压电陶瓷驱动点Α2、第三压电陶瓷驱动点A3在世界坐标系下的坐标；
步骤S6 :以动镜模型内环半径为Γι的内圆周上均匀排列第一电容传感器探测点BI、第二电容传感器探测点Β2、第三电容传感器探测点Β3 ;设第一电容传感器探测点BI到圆心的连线与X轴的夹角为Θ，获取第一电容传感器探测点BI、第二电容传感器探测点Β2、第三电容传感器探测点Β3在世界坐标系下的坐标；步骤S7 :利用第一压电陶瓷驱动点Al、第二压电陶瓷驱动点Α2、第三压电陶瓷驱动点A3确定动镜框平面的第一法线ηΖΑ ；步骤S8 :利用第一电容传感器探测点BI、第二电容传感器探测点Β2、第三电容传感器探测点Β3确定动镜框平面的第二法线ηΖΒ ;且设第一压电陶瓷驱动点Al、第二压电陶瓷驱动点Α2、第三压电陶瓷驱动点A3确定的平面与第一电容传感器探测点BI、第二电容传感器探测点Β2、第三电容传感器探测点Β3确定的平面共面，及第一法线ηΖΑ与第二法线ηΖΒ平行；步骤S9 :利用驱动点的第一压电陶瓷Al、第二压电陶瓷Α2、第三压电陶瓷A3，探测点的第一电容传感器BI、第二电容传感器Β2、第三电容传感器Β3之间与Θ角的几何关系，获得第一压电陶瓷Al、第二压电陶瓷Α2、第三压电陶瓷A3，探测点的第一电容传感器BI、第二电容传感器Β2、第三电容传感器Β3之间的解析关系以及矩阵关系的表达式为ΖΒ =B4AZa, A是关于压电陶瓷驱动点位置关系的系数矩阵；Β是关于电容传感器探测点位置关系的系数矩阵；ΖΑ是关于压电陶瓷驱动点的位置矩阵；ΖΒ是关于电容传感器探测点的位置矩阵；通过求数值矩阵拟矩阵获得传动方程，对矩阵Α，B的表达式进行验证，解析结果与数值结果一致，验证矩阵Α，B的表达式无误，实现动镜微调整。本发明在动镜模型上设有第一压电陶瓷驱动点Al、第二压电陶瓷驱动点Α2、第三压电陶瓷驱动点A3，第一电容传感器探测点BI、第二电容传感器探测点Β2、第三电容传感器探测点Β3。第一压电陶瓷驱动点Al、第二压电陶瓷驱动点Α2、第三压电陶瓷的驱动点A3，在动镜模型半径为r2的外圆周上均匀排列，以动镜圆心为原点，以动镜表面为X-Y平面建立坐标系，第一压电陶瓷驱动点Al位于X轴上。在动镜坐标系下，第一压电陶瓷驱动点Al、第二压电陶瓷驱动点A2、第三压电陶瓷驱动点A3的坐标分别为
权利要求
1. 一种动镜微调整方法，其特征在于根据压电陶瓷的驱动点的位置和电容传感器的探测点的位置，得到动镜的解耦算法，解耦算法给出驱动点应该执行微调整的位移，实现控制动镜微移动的具体步骤如下 步骤SI :以动镜模型半径为r2的外圆周上均匀排列第一压电陶瓷驱动点、第二压电陶瓷驱动点、第三压电陶瓷驱动点； 步骤S2 :以动镜圆心为原点、以动镜表面为X-Y平面，建立动镜坐标系，并将第一电容传感器的驱动点设于X轴上； 步骤S3 :利用动镜坐标系，获取第一压电陶瓷驱动点、第二压电陶瓷驱动点、第三压电陶瓷驱动点的坐标； 步骤S4 :以动镜框中心为圆心、动镜框平面为X-Y面，建立世界坐标系； 步骤S5 :将第一压电陶瓷驱动点、第二压电陶瓷驱动点、第三压电陶瓷驱动点在世界坐标系下的X、Y坐标由其第一压电陶瓷驱动点、第二压电陶瓷驱动点、第三压电陶瓷驱动点在动镜坐标系下的X、Y坐标代替，获得第一压电陶瓷驱动点、第二压电陶瓷驱动点、第三压电陶瓷驱动点在世界坐标系下的坐标； 步骤S6 :以动镜模型内环半径为Γι的内圆周上均匀排列第一电容传感器探测点、第二电容传感器探测点、第三电容传感器探测点；设第一电容传感器探测点到圆心的连线与X轴的夹角为Θ，获取第一电容传感器探测点、第二电容传感器探测点、第三电容传感器探测点在世界坐标系下的坐标； 步骤S7 :利用第一压电陶瓷驱动点、第二压电陶瓷驱动点、第三压电陶瓷驱动点确定动镜框平面的第一法线ηΖΑ ； 步骤S8 :利用第一电容传感器探测点、第二电容传感器探测点、第三电容传感器探测点确定动镜框平面的第二法线ηΖΒ ;且设第一压电陶瓷驱动点、第二压电陶瓷驱动点、第三压电陶瓷驱动点确定的平面与第一电容传感器探测点、第二电容传感器探测点、第三电容传感器探测点确定的平面共面，及第一法线ηΖΑ与第二法线ηΖΒ平行； 步骤S9 :利用驱动点的第一压电陶瓷、第二压电陶瓷、第三压电陶瓷，探测点的第一电容传感器、第二电容传感器、第三电容传感器之间与Θ角的几何关系，获得第一压电陶瓷、第二压电陶瓷、第三压电陶瓷，探测点的第一电容传感器、第二电容传感器、第三电容传感器之间的解析关系以及矩阵关系的表达式为ZB = B-1AZa, A是关于压电陶瓷驱动点位置关系的系数矩阵；Β是关于电容传感器探测点位置关系的系数矩阵；ΖΑ是关于压电陶瓷驱动点的位置矩阵；ΖΒ是关于电容传感器探测点的位置矩阵；通过求数值矩阵拟矩阵获得传动方程，对矩阵Α，B的表达式进行验证，解析结果与数值结果一致，验证矩阵Α，B的表达式无误，实现动镜微调整。
全文摘要
本发明是一种动镜微调整方法，它包括三个压电陶瓷驱动点，三个电容传感器探测点，动镜的解耦算法；该方法根据压电陶瓷驱动点的位置，电容传感器探测点的位置，经过推导得出动镜的解耦算法，从而给出驱动点应该执行的位移，以达到控制动镜的目的，满足动镜的调整需求。
文档编号G02B7/00GK102621651SQ201210088199
公开日2012年8月1日 申请日期2012年3月29日 优先权日2012年3月29日
发明者徐文祥, 胡松, 胡淘, 邢薇 申请人:中国科学院光电技术研究所