CN101520533A

CN101520533A - 一种柱面镜镜头及多个柱面镜母线对准的方法

Info

Publication number: CN101520533A
Application number: CN 200910079728
Authority: CN
Inventors: 袁艳; 相里斌; 常宁华
Original assignee: Beihang University
Current assignee: Beihang University
Priority date: 2009-03-09
Filing date: 2009-03-09
Publication date: 2009-09-02
Anticipated expiration: 2029-03-09
Also published as: CN101520533B

Abstract

本发明所述的一种柱面镜镜头及多个柱面镜母线对准的方法，将每个柱面镜固定于相应的镜框中，形成多个柱面镜组件，将所述多个柱面镜组件进行加工处理，根据每个柱面镜组件的形状制作镜筒，将所述多个柱面镜组件固定安装于镜筒中，旋转柱面镜组件使所有柱面镜组件的母线位于同一平面内。本发明所述方法简化了柱面镜母线对准的调整环节。按照本发明的方法制作的镜头结构简化，降低了对柱面镜光学加工精度和加工工艺的难度要求；镜头结构稳定，提高镜头使用的可靠性。并且，每个柱面镜组件拆卸后能够精确复位，方便拆装和维护。

Description

一种柱面镜镜头及多个柱面镜母线对准的方法

技术领域

本发明涉及一种光学镜头及制作方法，尤其涉及一种柱面镜镜头及多个柱面镜母线对准的方法。

背景技术

柱面镜是光学领域中常用的元件，单片柱面镜外形一般为方形或长方形，通光面分别为平凸或平凹，其中凸面或凹面为圆柱面。类似于普通光学成像镜头，在实际应用中，经常需要多片柱面镜组合，构成柱面镜镜头。为了获得好的成像质量，要求多片柱面镜的母线严格对齐，即各镜片母线互相平行且在同一平面内。

为了实现柱面镜镜头中各组镜片母线对准，常规方法需要在镜片的装夹结构中设计多维调整环节，调整单片柱面镜围绕镜头光轴的上下、左右、俯仰、方位和绕轴旋转，如果柱面镜镜头中包含多组镜片，需要设计多组调整环节，使得柱面镜镜头装调困难、结构复杂、体积增大、重量增加，另外也降低了镜头使用的可靠性。

此外，美国Mightysat卫星搭载的空间调制干涉成像光谱仪中提出了一种柱面镜母线对准的方法，把多组柱面镜片按照顺序逐个粘接在同一块基底材料上，粘接面与镜片母线垂直。以第一片粘接好的柱面镜为基准，第二片柱面镜在胶粘剂固化之前，通过辅助装置调整其位置使其母线与第一片柱面镜母线对准，在此位置上胶粘剂固化后，再依次调整粘接其他的柱面镜片。该种方案的实现要求基底的平面度很高，各片柱面镜片沿母线方向的高度一致，单片柱面镜加工时要求其粘接面与母线的垂直度很高，这些都会使得镜片和基底的加工难度加大，工艺实现困难，另外，柱面镜逐片粘接固化时间长、效率低。

发明内容

鉴于上述现有技术所存在的问题，本发明的目的是提供一种柱面镜镜头及多个柱面镜母线对准的方法。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种柱面镜镜头，包括多组柱面镜，还包括镜筒以及与每个柱面镜相对应的镜框；

每组柱面镜分别设于相应的镜框内孔中并与镜框固定连接组装构成柱面镜组件；

镜筒包括多组定位孔与安装面，每个柱面镜组件分别固定于与所述柱面镜组件对应的镜筒内孔的定位孔与安装面处。

所述的柱面镜组件在组装后，以该组柱面镜母线为基准加工所述柱面镜组件的安装定位面。

所述加工所述柱面镜组件的安装定位面包括镜框外侧的安装法兰外圆面与侧面。

所述安装法兰与镜筒间设有至少一个定位销。

所述的柱面镜组件还包括辅助压板，所述的柱面镜的边缘设有安装平台，辅助压板与安装平台接触将柱面镜固定连接于镜框上。

所述的一组柱面镜包括一块柱面镜或由多块柱面镜粘接而成。

一种柱面镜镜头中多组柱面镜母线对准的方法，所述方法包括以下步骤：

步骤A、根据柱面镜的几何尺寸，加工相对应镜框的内孔，制作相应的镜框；

步骤B、将每组柱面镜定位安装于相对应镜框内孔中并与镜框固定连接组装构成柱面镜组件；

步骤C、以该组柱面镜母线为基准加工所述柱面镜组件的安装定位面，使每个柱面镜的母线垂直于镜框中轴线并关于镜框中轴线对称；

步骤D、根据每组柱面镜组件的几何尺寸，加工镜筒中相应的定位孔与安装面；

步骤E、将所述多组柱面镜组件分别固定于与所述柱面镜组件对应的镜筒内孔的定位孔与安装面处；

步骤F、旋转调整柱面镜组件使所有柱面镜的母线位于同一平面内。

所述的步骤B还包括：在柱面镜与镜框的间隙中注入粘合剂固化。

所述的步骤C还包括：将柱面镜组件用辅助夹具安装在精密机床上进行加工处理，使每个柱面镜的母线垂直于镜框中轴线并关于镜框中轴线对称。

使用精密机床修切所述安装法兰外圆面与侧面，使每个柱面镜的母线垂直于镜框中轴线并关于镜框中轴线对称。

由上述本发明提供的技术方案可以看出，本发明的柱面镜镜头结构简化，降低了对柱面镜光学加工精度和加工工艺的难度要求；镜头结构稳定，提高了镜头使用的可靠性。每个柱面镜组件拆卸后能够精确复位，方便拆装和维护。所有柱面镜母线对准的调整操作可针对柱面镜组件或镜筒进行，不直接接触柱面镜这种光学零件，可以保护柱面镜在装调过程中不被损坏。

在将柱面镜组件装入镜筒之前就可以完成柱面镜母线的左右、上下、俯仰和方位的调节，仅剩下一维绕轴旋转的调节，大大简化了柱面镜母线对准的调整环节。

附图说明

图1为本发明柱面镜的示意图；

图2为图1所示柱面镜与母线垂直方向的剖视图；

图3为本发明柱面镜组件的俯视图；

图4为本发明柱面镜组件的主剖视图；

图5为本发明柱面镜组件的侧剖视图；

图6为木发明柱面镜镜筒的主剖视图；

图7为本发明柱面镜镜头的俯视图；

图8为本发明柱面镜镜头的主剖视图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明柱面镜镜头包括多组柱面镜，每组柱面镜可以是一块柱面镜或由多块柱面镜粘接而成。参照图1和图2，本实施例的一个柱面镜组件中的柱面镜是由两块平凸透镜1和2胶合而成的双凸柱面镜，胶合过程中，两块柱面镜的母线已经对准。制作其它柱面镜组件时，可以根据需要将多个不同的镜片结合到一起。

首先制作柱面镜组件，方法为：按照各柱面镜的实际外形和尺寸，设计加工各自的镜框。参照图3、图4和图5，镜框3为金属材料，中间有内孔，柱面镜放置在内孔中，内孔4根据柱面镜的外形而定，可以为方形或长方形，内孔关于轴线对称，镜框3外轮廓为台阶圆柱形，镜框3上设有圆柱形安装法兰5，在安装法兰5上有腰形孔6和定位销孔7，腰形孔6的个数依据安装法兰大小而定，可为3—6个，定位销孔7的个数为2—3个。使用两个辅助压板81和82将柱面镜夹在中间，用紧固螺丝将辅助压板81和82固定在镜框上。为了避免辅助压板81和82直接压在柱面镜的通光面上，产生装配应力，影响通光面变形，在柱面镜上下通光面的两侧(母线方向)设有安装平台9(参见图1)，将辅助压板81和82压在安装平台9上，如果不能压紧，可以在辅助压板和安装平台之间加入金属垫或橡胶垫。辅助压板81和82的材料可以为金属材料，与镜框3材料相同。可以在柱面镜与镜框3的间隙处注入硅橡胶粘接固化。

把上述组装好的柱面镜组件用辅助夹具安装在精密机床上，通过辅助监测设备监视柱面镜母线位置，调整上述组件在精密机床上的安装位置，使得柱面镜母线关于机床主轴回转对称，开动机床修切安装法兰的安装定位面，安装定位面包括安装法兰的外圆面51和侧面52，使柱面镜母线与机床主轴垂直。

按照加工后的柱面镜组件外形，设计加工镜筒。镜筒选用金属材料。

参照图6，镜筒10外形为台阶圆柱形。镜筒10的内孔为台阶形圆柱孔，本实施例的镜头内设有三个定位孔11、12和13，三个定位孔11、12和13中轴线位于同一直线上，定位孔的大小根据相应的柱面镜组件的安装法兰外圆实测尺寸而定，定位孔的孔壁与中轴线平行。通过定位孔的孔壁与镜筒内的安装面来确定相应柱面镜组件的位置。三个安装面21、22和23与定位孔中心轴线垂直，每个安装面上分别设有螺钉孔，螺钉孔的个数与相应柱面镜组件安装法兰上的腰形孔个数一致。

参照图7和图8，首先，将柱面镜组件14装入镜筒10的定位孔11中，单边安装间隙0.01—0.02mm。将安装螺钉17穿过柱面镜组件14的安装法兰上的腰形孔6与安装面21上的螺钉孔，使柱面镜组件14固定，并打入定位销18；然后，将柱面镜组件14作为安装基准，将柱面镜组件15装入定位孔12中，旋转柱面镜组件15，调整其母线与柱面镜组件14的母线对准后，固紧螺钉，打定位销。依同样方法装入柱面镜组件16，保证三个柱面镜的母线位于同一平面内。在柱面镜组件法兰与镜筒安装面之间可设有隔垫19和20，修切隔垫可精确保证各柱面镜之间的间距。

由于镜筒内部结构是严格按照柱面镜组件的外形设计加工的，能够保证各个柱面镜组件放置于相应的定位孔中后，每个柱面镜的母线垂直于中轴线并关于中轴线对称。之后只需进行柱面镜组件的水平转动调节即可。

本发明的结构和方法大大简化了柱面镜母线对准的调整环节，使得结构简化，降低了对柱面镜光学加工精度和加工工艺的难度要求；多个柱面镜组件的装配和对心可以同时进行，提高工作效率；每个柱面镜组件与镜筒之间均设有定位销，拆卸后能够精确复位，方便拆装和维护；除柱面镜外，其他相关结构均采用金属材料，各个环节均设有螺钉压紧固定，能够维持柱面镜母线对准精度的稳定性，提高镜头使用的可靠性。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。

Claims

1、一种柱面镜镜头，包括多组柱面镜，其特征在于，还包括镜筒以及与每个柱面镜相对应的镜框；

2、根据权利要求1所述的柱面镜镜头，其特征在于，所述的柱面镜组件在组装后，以该组柱面镜母线为基准加工所述柱面镜组件的安装定位面。

3、根据权利要求2所述的柱面镜镜头，其特征在于，所述加工所述柱面镜组件的安装定位面包括镜框外侧的安装法兰外圆面与侧面。

4、根据权利要求3所述的柱面镜镜头，其特征在于，所述安装法兰与镜筒间设有至少一个定位销。

5、根据权利要求1所述的柱面镜镜头，其特征在于，所述的柱面镜组件还包括辅助压板，所述的柱面镜的边缘设有安装平台，辅助压板与安装平台接触将柱面镜固定连接于镜框上。

6、根据权利要求1所述的柱面镜镜头，其特征在于，所述的一组柱面镜包括一块柱面镜或由多块柱面镜粘接而成。

7、一种柱面镜镜头中多组柱面镜母线对准的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

8、根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述的步骤B还包括：在柱面镜与镜框的间隙中注入粘合剂固化。

9、根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述的步骤C还包括：将柱面镜组件用辅助夹具安装在精密机床上进行加工处理，使每个柱面镜的母线垂直于镜框中轴线并关于镜框中轴线对称。

10、根据权利要求9所述的方法，其特征在于，使用精密机床修切所述安装法兰外圆面与侧面，使每个柱面镜的母线垂直于镜框中轴线并关于镜框中轴线对称。