CN104776804B - 基于非接触式微小距离测量的光学相机装调方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于非接触式微小距离测量的光学相机装调方法及装置。共轭光学系统与读数显微镜组合成非接触式检测系统，共轭光学系统载放于精密导轨上，共轭光学系统的物面焦点通过折光组件和玻璃组件，成像到像面焦点位置；精密导轨与待装调的光学相机的光轴平行。测量时，共轭光学系统的物面焦点首先聚焦于接收器件的安装法兰面上，然后移动精密导轨，使得共轭光学系统的物面焦点聚焦于光学镜头的安装法兰面上，则精密导轨的移动量即为光学镜头与接收器件之间的修切调整量。本发明提供的微小距离测量方法为非接触无损检测、具有测量精度高、可重复测量等优点，适用于对光学相机的精密装调。

Description

基于非接触式微小距离测量的光学相机装调方法及装置

技术领域

本发明涉及光学镜头与成像接收器件之间的装调检测，属于精密测量技术领域。

背景技术

目前，在光学相机或光学相关仪器的装校中，光学镜头通过普通的装调方法或者计算机辅助装调技术控制各空气间隔已经能够达到比较好的成像质量和性能。而光学镜头与成像接收器件之间一般通过一个小厚度（1～3mm）的修切圈来调整两者的间隔。如果该间隔大小不能严格控制，也会带来离焦现象，最终影响光学相机的成像质量。因此，修切圈大小的测量和控制是光学仪器生产的关键工艺之一。

在目前的装校工艺中，确定修切圈的大小主要有两种方法，一是不断尝试法，通过加工不同大小的修切圈（间隔为0.01mm）来调整两者的间隔，这种方法主要用于单件或小批量生产，工作效率较低；二是通过机械探头接触光学镜头的端面，通过导轨的移动量可换算成修切量的大小，这种方法是一个大概估算，误差较大，而且接触式测量受工件尺寸及机械表面粗超度的制约较大，较少使用；因此采用非接触式测量有很大优势。

发明内容

本发明的目的是，针对现有光学镜头装调技术存在的不足，提供一种非接触式测量微小修切量的工作方法，采用小尺寸测量光点进行图像定位的原理，实现高精度小测量范围的无接触测量，用于对光学相机进行精密装调。

实现本发明目的的技术方案是：

一种基于非接触式微小距离测量的光学相机装调装置，它包括共轭光学系统、读数显微镜和载放共轭光学系统的精密导轨；共轭光学系统为读数显微镜的前置系统，共轭光学系统其物面焦点通过折光组件和玻璃组件，成像到像面焦点位置；所述的精密导轨与待装调的光学相机的光轴平行。

依据上述装置，本发明技术方案还包括一种基于非接触式微小距离测量的光学相机装调方法，步骤如下：

（1）将待装调的光学相机固定，以共轭光学系统为读数显微镜的前置系统，使共轭光学系统的焦点聚焦于待装调光学相机接收器件的法兰安装面上，调整读数显微镜与像面焦点之间的距离，使读数显微镜观察到清晰图像后，将读数显微镜与像面焦点之间的距离固定；

（2）精密导轨与共轭光学系统联动，移动精密导轨，使共轭光学系统的焦点聚焦于待装调光学相机光学镜头的法兰安装面上，并保证在读数显微镜中仍能观察到清晰图像；所显示精密导轨的移动量即为光学相机修切圈的修切量，根据修切量的大小对光学相机进行精密装调。

本发明的原理是：共轭光学系统与读数显微镜组合成非接触式检测系统为，共轭光学系统的物面焦点首先聚焦于接收器件的安装法兰面上，在另一端的像面焦点配合一定倍数的读数显微镜使用，当读数显微镜成像清晰时，保证共轭光学系统与读数显微镜的相对位置不动；然后移动精密导轨，使得共轭光学系统的物面焦点聚焦于光学镜头的安装法兰面上，此时读数显微镜成像仍是清晰的，则精密导轨的移动量即为光学镜头与接收器件之间的修切调整量的大小。采用非接触式测量修切量的光学检测系统设备，包括载放待装调的光学镜头、接收器件的精密导轨或平台、共轭光学系统、读数显微镜和载放共轭光学系统的精密导轨组成的非接触式光学检测系统。光学镜头与接收器件之间的相对距离以计算机上的图像清晰度来进行定位，再通过非接触式光学检测系统测出两者相对距离的精确数值。

本发明相对于现有技术具有如下特点：由共轭光学系统的物面焦点进行定位，通过调整读数显微镜使得图像清晰，通过光学精密导轨的移动量判断物面焦点的位移量，其测量精度可到0.01mm。本发明提供的非接触式测量修切量的光学检测系统设备，基于读数显微镜图像定位的原理，采用精密导轨来判断移动量。该设备测量精度高，误差小，可指导光学相机的精密装调。

附图说明

图1是本发明实施例提供的非接触式光学检测系统中共轭光学系统的光路图；

图2是发明实施例提供的非接触式光学检测系统的结构示意图；

其中，1、共轭光学系统的物面焦点；2、折光组件；3、玻璃组件；4、像面焦点；5、读数显微镜；6、计算机；7、光学镜头；8、光学镜头安装法兰；9、接收器件安装法兰；10、接收器件；11、载放光学镜头与接受器件的精密导轨（I），12、共轭光学系统的物面焦点（位置1）；13、共轭光学系统；14、载放共轭光学系统的精密导轨（II）。

具体实施方式

以下结合附图和实施例对本发明作进一步说明。

实施例1

参见附图1，它是本实施例提供的非接触式光学检测系统中共轭光学系统的光路图； 1为共轭光学系统的物面焦点，2是折光组件，3是玻璃组件，4是像面焦点，5是读数显微镜。在物面焦点1上设置调试用的光阑，孔径边缘呈楔形，刀口向左侧（相对于光轴的位置）；物面焦点4与组件3的实际尺寸通过物面焦点1的调试光阑确定。直接测量时，卸下物面焦点1上的调试光阑，转折测量换用折光组件2，它的作用是为了转折光路，使得测量空间不受限制，共轭系统配合读数显微镜系统5使用，读数显微镜5更换不同倍数时，可重新调整两套系统的轴向间距，务使读数显微镜5成像清晰。

参见附图2，它是本实施例提供的非接触式光学检测系统的结构示意图；其中，6为计算机，7是光学镜头，8是光学镜头安装法兰，9是接收器件安装法兰，10是接收器件，11是载放光学镜头与接受器件的精密导轨（I），也可为光学平台，12是共轭光学系统的物面焦点（位置1），13为共轭光学系统，14为载放共轭光学系统的精密导轨（II）；光学镜头7通过安装法兰8、接收器件10通过接收器件安装法兰9分别固定在精密导轨（I）或光学平台上，接受器件10与计算机6相连，移动光学镜头7或接受器件10，直至在计算机6上能看到清晰的图像为止，保持相对距离不变，此时两者距离的精确值是未知的，待测。将共轭光学系统的物面焦点12通过光学镜头安装法兰面8的安装孔聚焦于接收器件法兰面9上，处于图1所示的位置1处，观看读数显微镜，使得成像清晰。保持共轭光学系统与读数显微镜的相对距离不变，移动精密导轨14，使共轭光学系统的像面焦点12聚焦于光学镜头安装法兰面8的安装孔上，可在该孔位置处贴上一已知厚度的盖玻片，吹上一点灰尘，使得在读数显微镜上能看到在盖玻片上清晰的灰尘图像。通过精密导轨14的移动量可读取光学镜头7与接收器件10之间的修切距离。在实际装调时，该修切量可用来指导修切圈实际大小的加工，完成光学仪器的精密装调。

本发明利用共轭光学系统的微小光点通过安装法兰面的安装孔对安装面进行图像定位的方法，对微小距离的测量精度可到0.01mm以上，同样适用于两者距离十分接近的情况（如小于0.5mm），解决目前现有技术的一些缺陷。

本发明提供的装置用于光学相机装调时，其原理是采用非接触式测量微小修切量的方法，其步骤包括：

（1）以共轭光学系统为读数显微镜的前置系统，使共轭光学系统的焦点聚焦于被测光学相机中接收器件的法兰安装面上，通过读数显微镜观察到清晰图像而予以定位；

（2）精密导轨与共轭光学装置联动，使共轭光学系统的焦点聚焦于被测光学相机中光学镜头的法兰安装面上，通过电动精密导轨的移动量获取修切量的大小。

本发明技术方案具有非接触无损检测、测量精度高、可重复测量等优点。

Claims (2)

1.基于非接触式微小距离测量的光学相机装调装置，其特征在于：它包括共轭光学系统（13）、读数显微镜（5）和载放共轭光学系统的精密导轨（14）；共轭光学系统为读数显微镜的前置系统，所述的共轭光学系统其物面焦点（1）通过折光组件（2）和玻璃组件（3），成像到像面焦点（4）位置；所述的精密导轨（14）与待装调的光学相机的光轴平行。

2.基于非接触式微小距离测量的光学相机装调方法，其特征在于包括如下步骤：

（1）将待装调的光学相机固定，以共轭光学系统为读数显微镜的前置系统，将共轭光学系统的物面焦点通过光学镜头安装法兰面的安装孔聚焦于接收器件法兰面上，调整读数显微镜与像面焦点之间的距离，使读数显微镜观察到清晰图像后，将读数显微镜与像面焦点之间的距离固定；

（2）精密导轨（14）与共轭光学系统联动，移动精密导轨（14），使共轭光学系统的像面焦点聚焦于光学镜头安装法兰面的安装孔上，在该孔位置处贴上一已知厚度的盖玻片，吹上一点灰尘，使得在读数显微镜上能看到在盖玻片上清晰的灰尘图像；所显示精密导轨（14）的移动量即为光学相机修切圈的修切量，根据修切量的大小对光学相机进行精密装调。