一种提高100mm~150mm口径非球面胶合精度的方法与流程

本发明属于光学制造技术领域，具体涉及一种提高100mm～150mm口径非球面胶合精度的方法。

背景技术：

光学非球面镜目前广泛应用于各类型光电产品中，其在校正像差方面独特的优势，可替代3件左右的球面镜，因此具有显著的减轻系统重量，减小系统体积的优势。将两个非球面胶合在一起，可有效的校正系统色差。但一直以来非球面的胶合是设计者和加工者面临的难题，相比球面胶合的成熟工艺，非球面的胶合难度大，尤其是100mm以上的大口径非球面，主要是因为非球面面形复杂，各点曲率半径不一致，两个非球面面形的重复性较差，胶合后难以保证胶层的均匀性，从而影响胶合精度。保证两个非球面面形相对一致，有效保证面形的低频、中频和高频误差是提高胶合精度的关键。

技术实现要素：

为解决现有技术存在的问题，本发明提出一种提高100mm～150mm口径非球面胶合精度的方法，其特征在于：具体包括以下步骤：

步骤1：采用表面轮廓测量设备测量非球面，获得非球面原始轮廓曲线；

步骤2：用最小二乘法对非球面原始轮廓曲线拟合，得拟合曲线；用最小二乘法对非球面理论曲线拟合，得拟合直线；计算拟合曲线与拟合直线的rt值、ra值以及rmsslope值；

步骤3：依据给定的非球面rt值、ra值和rmsslope值评价指标，挑选合格的正非球面和负非球面；

步骤4：在超净工作台上擦净正非球面和负非球面的粘接表面，将光敏胶均匀涂在正非球面和负非球面的粘接表面，推动正非球面以及负非球面的粘接表面接触，排除气泡；

步骤5：使用夹盘夹紧粘接后的非球面胶合镜，保证正非球面以及负非球面的外圆直径重合；

步骤6：紫外灯照射非球面胶合镜5分钟，放入烘箱55摄氏度烘烤8小时；

步骤7：关闭烘箱，室温冷却后取出非球面胶合镜；

步骤8：采用平行光管对非球面胶合镜进行检测得到合格的非球面胶合透镜。

进一步的优选方案，所述一种提高100mm～150mm口径非球面胶合精度的方法，其特征在于：所述非球面为二次或二次以上旋转对称非球面，正非球面以及负非球面的顶点半径和系数数值相同，正负号相反。

进一步的优选方案，所述一种提高100mm～150mm口径非球面胶合精度的方法，其特征在于：正非球面以及负非球面的顶点半径公差为0.02％～0.05％。

进一步的优选方案，所述一种提高100mm～150mm口径非球面胶合精度的方法，其特征在于：在步骤3挑选出合格的正非球面和负非球面后，对正非球面和负非球面定中心磨边，使正非球面和负非球面外圆直径差值不大于0.015mm。

进一步的优选方案，所述一种提高100mm～150mm口径非球面胶合精度的方法，其特征在于：步骤3中非球面rt值、ra值和rmsslope值评价指标为：非球面rt值不大于0.4μm，ra值不大于0.04μm，rmsslope值包括最大值和平均值，其中最大值不大于0.2mrad，平均值不大于0.1mrad。

进一步的优选方案，所述一种提高100mm～150mm口径非球面胶合精度的方法，其特征在于：评价rmsslope值时，取样长度为2～4mm。

有益效果

本发明的提高非球面镜胶合精度的方法，通过约束非球面顶点半径，给定rt、ra、rmsslope具体评价指标，筛选出非球面面形高频误差、中频误差、低频误差均合格的非球面，进行胶合，较好的保证了两胶合的非球面面形的一致性。胶合后再经过平行光管观察检验，可有效的控制非球面胶合镜的精度。该方法不仅有效的保证了非球面的胶合精度，解决了非球面胶合的难题。还为其他非球面面形精度的评价提供了重要的参考价值。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1为负非球面示意图；

图2为正非球面示意图；

图3为胶合后的非球面胶合镜示意图；

图4为图三爪夹盘夹持非球面胶合镜视图；

图5为图4的俯视图。

其中：1、负非球面；2、正非球面；3、胶合层；4、三爪卡盘。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

本实施例所要胶合的负非球面的外形如图1所示，工艺要求为(长度单位为mm)：

尺寸：

中心厚度：10±0.05；

凹非球面顶点半径：r＝1/c＝-290.2；

凹非球面系数：a4＝9.3488e-008，a6＝2.30142e-011，a8＝-7.57133e-015，a10＝9.14561e-019；

球面半径r+1689。

本实施例所要胶合的正非球面的外形如图2所示，工艺要求为(长度单位为mm)：

尺寸：

中心厚度：5±0.05；

凸非球面顶点半径：r0＝1/c＝290.2；

凸非球面系数：a4＝-9.3488e-008，a6＝-2.30142e-011，a8＝7.57133e-015，a10＝-9.14561e-019；

球面半径r-1689。

本实施例胶合后的非球面胶合镜如图3所示，工艺要求为(长度单位为mm)：

尺寸：

中心厚度：15±0.05；

平行光管前透过观察非球面胶合镜，十字星无明显跳动。

本实施例的一种提高100mm～150mm口径非球面胶合精度的方法，包括下列步骤：

1)表面轮廓测量设备测量凹非球面，获得非球面原始轮廓曲线；本实施例所用的表面轮廓测量设备为轮廓仪，型号pgi1240；

2)用最小二乘法将非球面原始轮廓曲线进行拟合，得拟合曲线，用最小二乘法将非球面理论曲线进行拟合，得拟合直线；计算拟合曲线与理论直线的rt值0.35μm、ra值μ0.039m、rmsslope最大值0.195mrad、rmsslope平均值0.072mrad；

3)rt值0.35μm<0.4μm、ra值0.039μm<0.4μm、rmsslope最大值0.195mrad<0.2mrad、rmsslope平均值0.072mrad<0.1mrad，凹非球面合格；

4)表面轮廓测量设备测量凸非球面，获得非球面原始轮廓曲线；

5)用最小二乘法将非球面原始轮廓曲线拟合，得拟合曲线，用最小二乘法将非球面理论曲线拟合，得拟合直线；计算拟合曲线与理论直线的rt值0.33μm、ra值μ0.037m、rmsslope最大值0.172mrad、rmsslope平均值0.064mrad；

6)rt值0.35μm<0.4μm、ra值0.039μm<0.4μm、rmsslope最大值0.195mrad<0.2mrad、rmsslope平均值0.072mrad<0.1mrad，凸非球面合格；

7)在超净工作台上擦净分别擦拭凹非球面以及凸非球面粘接表面，光敏胶均匀涂在非球面粘接表面，推动非球面，排除气泡；

8)千分尺测量凸非球面直径凹非球面直径直径差值125.022-125.018＝0.04mm<0.15mm，直径差值合格。

9)使用三爪夹盘夹紧零件，保证两非球面的外圆直径重合；

10)紫外灯距离非球面胶合镜150mm，照射10分钟后，关闭紫外灯；

11)非球面胶合镜放入烘箱55摄氏度烘烤8小时后，关闭烘箱，非球面胶合镜虽烘箱室温冷却后取出；

12)将非球面胶合镜固定在平行光管前，透过非球面胶合镜观察平行光管十字星像无跳动，得合格非球面胶合镜。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。