CN109031571A - 基于导轨、滑块的光学元件同轴等高的调节和判断方法 - Google Patents

基于导轨、滑块的光学元件同轴等高的调节和判断方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基于导轨、滑块的光学元件同轴等高的调节和判断方法，包括下列步骤：（1）调节2个小孔同轴等高；（2）调节激光器使激光束水平；（3）调节透镜与激光束同轴等高；（4）调节物屏、光屏与激光束同轴等高。本发明成本低、精度高、便于实现，能同时满足凸透镜、凹透镜以及胶合镜等光学透镜独立调节同轴等高的需求，还可以实现物屏、像屏等其它平面类光学元件同轴等高的调节和判断，非常适合光学实验和工程技术时采用。

Description

基于导轨、滑块的光学元件同轴等高的调节和判断方法
技术领域
本发明涉及一种基于导轨、滑块的光学元件同轴等高的调节和判断方法。
背景技术
对于成像光学系统而言，像的清晰度除与球差和色差有关外，还与彗差、像散、场曲、畸变等相关，尤其是在近轴区域，彗差和像散对像的清晰度影响非常大。为了减小彗差和像散的影响，应尽可能地使各光学元件同轴等高。光学实验时一般采用“两次成像”法来调节和判断透镜同轴等高。其调节和判断方法为：当物屏和像屏距离l > 4f '条件下，f '为凸透镜的焦距，保持物屏与像屏位置不变时，移动透镜时会有两个不同的位置，在像屏上分别呈现大、小两个实像。若物的中心处在透镜光轴上而且光轴与导轨基线平行，则移动透镜时，大小两次成像的中心必将重合。若物的中心偏离光轴或导轨与光轴不平行，则当透镜移动时，成像时像的中心不再重合。当有两个透镜需要调整时，必须逐个进行上述调整，即先将一个透镜调好，记住像中心在屏上的位置，然后加上另一透镜，再次观察成像情况，对后一个透镜的位置高低进行调整，直至像中心仍然保持在第一次成像时的位置上。这种调节和判断方法过程较为繁琐，物屏和像屏也不能保证与光轴垂直，误差较大。因此，该方法难以实现较为理想的光学元件同轴等高的调节。
发明内容
本发明的目的在于提供一种有效降低光学元件同轴等高调节和判断的难度，提高工作效率的基于导轨、滑块的光学元件同轴等高的调节和判断方法。
本发明的技术解决方案是：
一种基于导轨、滑块的光学元件同轴等高的调节和判断方法，其特征是：包括下列步骤：（1）调节2个小孔同轴等高；（2）调节激光器使激光束水平；（3）调节透镜与激光束同轴等高；（4）调节物屏、光屏与激光束同轴等高。
步骤（1）调节2个小孔同轴等高的具体方法是：
将激光器与第一小孔的滑块靠近并紧固在导轨上，粗调第一小孔或激光器的支撑杆到适当的高度，让激光束中心穿过第一小孔；将调整好的第一小孔连同滑块一起从导轨上拿掉，放到一旁待用；将第二小孔连同滑块一起放置到第一小孔滑块相同的位置并紧固，调整第二小孔使激光束中心穿过小孔，将调整好的第二小孔连同滑块一起从导轨上拿掉，放到一旁待用。
步骤（2）调节激光器使激光束水平的具体方法是：将调整好的第一小孔和第二小孔连带滑块一起放到导轨上，使两小孔之间间隔一定距离，固定紧支撑小孔的滑块；观察激光束是否过两小孔，如果不穿过，则通过：调节激光器的三点夹持镜架上的两个个螺丝，以实现激光束倾斜和俯仰调节；调节精密调节杆架，以实现激光束竖直方向的平移；调节平移台，以实现激光束水平方向的平移；直到激光束中心均穿过两小孔为止；激光束水平调整完成以后，激光器不能再调节；
步骤（3）调节透镜与激光束同轴等高的具体方法是：将透镜安装在调整架上连同滑块一起放在已调整好的两小孔中间并紧固在导轨上，通过调节支撑透镜精密调节杆架，以实现透镜竖直方向的平移；调节平移台，以实现透镜水平方向的平移；使激光束透射光斑穿过第二小孔；观察激光束经过透镜表面后的反射光斑的中心，如果不能返回到第一小孔，需要继续：调节透镜的三点夹持镜架上的两个螺丝，一实现透镜倾斜和俯仰调节；调节精密调节杆架，以实现透镜束垂直方向的平移；调节平移台，以实现透镜束水平方向的平移；直到激光束经过透镜的透射光斑中心穿过第二小孔以及反射光斑中心落在第一小孔上为止；将调整好的透镜连带滑块一起从导轨上拿掉，放到一旁待用。
步骤（4）调节物屏和光屏与激光束同轴等高的具体方法是：将成像的目标物物屏或光屏连同滑块一起放在两小孔中间并紧固在导轨上，调节物屏或光屏的高度让激光束光斑落到物屏或光屏的中间；用一反射镜贴到物屏或光屏上，旋转物屏使激光束光斑经反射镜返回并穿过小孔，拿掉反射镜激光束光斑仍在物屏或光屏中间，则完成物屏或光屏的调节；将物屏或光屏连同滑块一起拿起放到一旁待用。
本发明成本低、精度高、便于实现，能同时满足凸透镜、凹透镜以及胶合镜等光学透镜独立调节同轴等高的需求，还可以实现物屏、像屏等其它平面类光学元件同轴等高的调节和判断，非常适合光学实验和工程技术时采用。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明做进一步说明。
图1 为本发明调节激光束水平实验原理图
图2 透镜同轴等高调节原理图
图3 物屏或光屏同轴等高调节原理图。
具体实施方式
光学系统搭建在导轨上，光学元件通过光学调整架与滑块相连，滑块可在导轨上固定或移动，也可从导轨上拿开，光学元件的间隔大于滑块的宽度。光学调整架指的是各种杆架、支撑杆、镜架、平移台以及夹持器等，主要解决光学元件的夹持和调整。具体调节步骤如下：
（1）调节2个小孔同轴等高。将支撑激光器1与小孔14的滑块6靠近并紧固在导轨7上，粗调小孔14或激光器的支撑杆3到适当的高度，让激光束中心穿过小孔14；将调整好的小孔14连同滑块一起从导轨上拿掉，轻轻放到一旁待用；将小孔15连同滑块一起放置到小孔14滑块相同的位置并紧固，调整小孔15使激光束中心穿过小孔，将调整好的小孔15连同滑块一起从导轨上拿掉，轻轻放到一旁待用。小孔的直径一般在1-2mm为宜。
（2）调节激光器使激光束水平。将调整好的小孔14和小孔15连带滑块一起轻轻放到导轨上，使两小孔之间间隔适当距离，一般达到导轨长度的80%左右，固定紧支撑小孔的滑块。观察激光束是否过两小孔，如果不穿过，则通过调节激光器的三点夹持镜架2上的两个2个螺丝（实现激光束倾斜和俯仰调节）、精密调节杆架4（实现激光束竖直方向的平移）以及平移台5（实现激光束水平方向的平移），直到激光束中心均穿过两小孔为止。激光束水平调整完成以后，激光器不能再调节。
（3）调节透镜与激光束同轴等高。将透镜8安装在调整架上连同滑块一起放在已调整好的两小孔中间并紧固在导轨上，通过调节支撑透镜精密调节杆架10（实现透镜竖直方向的平移）以及平移台11（实现透镜水平方向的平移），使激光束透射光斑穿过小孔15；观察激光束经过透镜表面后的反射光斑的中心，如果不能返回到小孔14，需要继续调节透镜的三点夹持镜架9上的两个2个螺丝（实现透镜倾斜和俯仰调节）、精密调节杆架（实现透镜束垂直方向的平移）以及平移台（实现透镜束水平方向的平移），直到激光束经过透镜的透射光斑中心穿过小孔15以及反射光斑中心落在小孔14上为止。将调整好的透镜连带滑块一起从导轨上拿掉，轻轻放到一旁待用。凹透镜和凸透镜调节方法相同。
（4）调节物屏和光屏与激光束同轴等高指的是。将物屏12（成像的目标物）或光屏连同滑块一起放在两小孔中间并紧固在导轨上，调节物屏或光屏的高度让激光束光斑落到物屏或光屏的中间；用一反射镜13轻贴到物屏或光屏上，旋转物屏使激光束光斑经反射镜返回并穿过小孔，拿掉反射镜激光束光斑仍在物屏或光屏中间，则完成物屏或光屏的调节，将物屏或光屏连同滑块一起拿起轻轻放到一旁待用。棱镜、反射镜以及其它的平面类光学元件的同轴等高可参照物屏和光屏的调节和判断方法；由于棱镜和反射镜表面可以直接反光，因此在调节时无需再另加反射镜。

Claims (5)

1.一种基于导轨、滑块的光学元件同轴等高的调节和判断方法，其特征是：包括下列步骤：（1）调节2个小孔同轴等高；（2）调节激光器使激光束水平；（3）调节透镜与激光束同轴等高；（4）调节物屏、光屏与激光束同轴等高。
2.根据权利要求1所述的基于导轨、滑块的光学元件同轴等高的调节和判断方法，其特征是：步骤（1）调节2个小孔同轴等高的具体方法是：
将激光器与第一小孔的滑块靠近并紧固在导轨上，粗调第一小孔或激光器的支撑杆到适当的高度，让激光束中心穿过第一小孔；将调整好的第一小孔连同滑块一起从导轨上拿掉，放到一旁待用；将第二小孔连同滑块一起放置到第一小孔滑块相同的位置并紧固，调整第二小孔使激光束中心穿过小孔，将调整好的第二小孔连同滑块一起从导轨上拿掉，放到一旁待用。
3.根据权利要求1所述的基于导轨、滑块的光学元件同轴等高的调节和判断方法，其特征是：步骤（2）调节激光器使激光束水平的具体方法是：将调整好的第一小孔和第二小孔连带滑块一起放到导轨上，使两小孔之间间隔一定距离，固定紧支撑小孔的滑块；观察激光束是否过两小孔，如果不穿过，则通过：调节激光器的三点夹持镜架上的两个个螺丝，以实现激光束倾斜和俯仰调节；调节精密调节杆架，以实现激光束竖直方向的平移；调节平移台，以实现激光束水平方向的平移；直到激光束中心均穿过两小孔为止；激光束水平调整完成以后，激光器不能再调节。
4.根据权利要求1所述的基于导轨、滑块的光学元件同轴等高的调节和判断方法，其特征是：步骤（3）调节透镜与激光束同轴等高的具体方法是：将透镜安装在调整架上连同滑块一起放在已调整好的两小孔中间并紧固在导轨上，通过调节支撑透镜精密调节杆架，以实现透镜竖直方向的平移；调节平移台，以实现透镜水平方向的平移；使激光束透射光斑穿过第二小孔；观察激光束经过透镜表面后的反射光斑的中心，如果不能返回到第一小孔，需要继续：调节透镜的三点夹持镜架上的两个螺丝，一实现透镜倾斜和俯仰调节；调节精密调节杆架，以实现透镜束垂直方向的平移；调节平移台，以实现透镜束水平方向的平移；直到激光束经过透镜的透射光斑中心穿过第二小孔以及反射光斑中心落在第一小孔上为止；将调整好的透镜连带滑块一起从导轨上拿掉，放到一旁待用。
5.根据权利要求1所述的基于导轨、滑块的光学元件同轴等高的调节和判断方法，其特征是：步骤（4）调节物屏和光屏与激光束同轴等高的具体方法是：将成像的目标物物屏或光屏连同滑块一起放在两小孔中间并紧固在导轨上，调节物屏或光屏的高度让激光束光斑落到物屏或光屏的中间；用一反射镜贴到物屏或光屏上，旋转物屏使激光束光斑经反射镜返回并穿过小孔，拿掉反射镜激光束光斑仍在物屏或光屏中间，则完成物屏或光屏的调节；将物屏或光屏连同滑块一起拿起放到一旁待用。
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