CN110989125A - 一种微小光学胶合棱镜透镜组的制作装置与方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种微型光学成像系统多棱镜组合物镜的制作装置和方法。其采用90°精密定位工装与光电准值测角仪结合，使用光学UV胶，实现微型多棱镜精密定位胶合。采用金刚石空心钻头，通过光栅尺精密定位，应用旋转超声套取的方法，实现了多棱镜微型棱镜组的批量加工。通过光电准值定心胶合仪，采用光学UV胶，实现透镜与棱镜组的定心胶合。最后，把透镜与棱镜组进行定心胶合后的工件在磨边机上磨去多余部分，使得透镜与棱镜组的外径保持一致，最终得到符合设计要求的微型多棱镜物镜组。

Description

一种微小光学胶合棱镜透镜组的制作装置与方法

技术领域

本发明属于光学成像系统的加工技术领域，涉及光学透镜的胶合与光学定心技术，超声旋转加工技术，具体地说是一种微小光学胶合棱镜、透镜组的制作装置与方法。

背景技术

随着微型摄像机、医用内窥镜等微型光学成像应用产品的发展，对微型光学成像系统的微小性和高清性提出了越来越高的要求，对精密微小光学元件的制造也提出了更高要求。

光学成像系统通常由多片透镜组成，同时出于改变光路的传导的方向和缩短镜组光学总长的需求，光学成像系统中通常会设有各种棱镜。为便于保护微小的光学元件和后期的装配以及减小光学系统的色散，通常会将光学元件用光学胶粘接在一起，也即是光学元件的胶合。

为了获得微型光学成像系统的优质图像，在棱镜与透镜的组装中必须保证光轴达到设计要求。由于透镜或棱镜等光学元件的尺寸都比较小，规格在3mm以下，且系统中各元件的间距也比较小，造成加工及装配比较困难。本发明所述装置和方法解决了这一工艺操作难题。

胶合棱镜透镜组的制作，目前的主要工艺流程如下：按要求加工好单个零件的外形、抛光、点UV胶进行胶合、定心磨边。该工艺流程为传统的光学胶合镜组制作工艺，技术成熟，是目前常规镜组的主流制作方式。但该工艺在制作微小胶合镜组时存在其局限性，首先是单个微小光学元件的制作就较为困难，常规的加工手段很难保证微小零件的加工质量，其次是微小光学元件的胶合定位、校正精度要求较高，常规手段难以保证其准确性，再次是对于多个棱镜外形为圆形的棱镜组的胶合，用常规加工手段就显得十分困难。

发明内容

为克服现有技术的不足，本发明提出一种微小光学胶合棱镜透镜组的制作方法，具有加工质量好，制作成本低，效率高，能制作复杂的多棱镜和透镜的胶合件，其具有如下优点。

本发明所述的一种微小光学胶合棱镜透镜组的制作装置与方法，解决了微型光学成像系统中的物镜制造要求高的难点。很好的满足设计要求。

本发明所述的一种微小光学胶合棱镜透镜组的制作装置与方法，解决了胶合棱镜角度的精确控制。

本发明所述的一种微小光学胶合棱镜透镜组的制作装置与方法，实现了批量生产，使得效率大大提高。

本发明所述的一种微小光学胶合棱镜透镜组的制作装置与方法，大大降低了制造成本。

本发明所述的一种微小光学胶合棱镜透镜组的制作装置与方法，其中的超生旋转加工避免了微型棱镜在加工过程中的破边。

本发明所述的一种微小光学胶合棱镜透镜组的制作装置与方法，可以制造复杂的微型多棱镜圆形物镜组。

本发明所述的一种微小光学胶合棱镜透镜组的制作装置与方法，所加工制造的微型物镜组，在保证微小型光学系统成像质量的情况下，极大降低微型光学系统的装配难度。

为解决上述技术问题，本发明提供的微小光学胶合棱镜透镜组的制作方法，包括以下主要步骤：

1、将单个光学元件在保持其在光学成像系统中基本的光学性能不变的情况下，适当扩大其外形尺寸，便于采用常规工艺手段制作；

2、根据具体情况将放大的棱镜组件按要求胶合固化如（3）所示；

3、根据具体情况将放大的透镜组件按要求定心胶合固化；

4、根据光学系统将放大的棱镜组件和透镜组件按要求定心胶合固化；

5、用超声波钻孔取芯机从胶合好的较大的棱镜透镜组中取出所需的镜组如（18）所示；

6、将金刚石空心钻头套取出的棱镜组与透镜定心胶合后，在精密外圆磨床上磨边，使得透镜与棱镜组的外径保持一致，从而得到所需的微小光学成像物镜组。

通过上述内容，本发明的有益效果是：采用放大微小光学元件的方法降低加工难度和成本，提高加工效率，放大的光学元件也便于定位胶合，降低了胶合难度，采用超声波钻孔取芯的方法是本发明工艺的基础，正是这种取芯的方式使元件放大加工成为可能。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明光电测角仪工作示意图；

图2为本发明旋转超生钻铣加工机工作示意图；

图3为本发明光电透镜定心胶合仪工作示意图；

图4为本发明组合棱镜定位固定结构示意图；

图5为本发明90°不锈钢度定位工装结构示意图；

图6为本发明双面平行基准玻璃结构示意图；

图7为本发明组合棱镜半成品结构示意图；

图8为本发明芯取后的组合物镜成品及工件余料示意图；

图9为本发明组合棱镜工件结构示意图。

附图标记说明：1、90°不锈钢度定位工装；2、双面平行基准玻璃；3、组合棱镜半成品；4、旋转工作台；5、光电准值仪；6、底座；7、旋转超生钻铣加工机主机；8、光栅数显表；9、超生波旋转主轴；10、金刚石空心钻头；11、十字滑台；12、光栅尺； 13、芯取后的组合物镜成品；14、导轨；15、弹性夹头；16、三抓卡盘旋转工作台；17、底座；18、芯取后的工件余料；19、待定心胶合透镜。

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做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。

本发明提供一种微小光学胶合棱镜透镜组的制作装置与方法。

1、将棱镜工件按照图纸要求放置在（1、2）组成的定位工装的定位基准玻璃面（2）上，并通过（图1）所示进行角度测量，确定角度精度与设计图纸相符后，用光学UV胶进行固定在基准玻璃上。然后用同样的方法，依次将加工好的棱镜工件叠加，进行定位胶合。以完成组合棱镜的胶合，如（图4）所示。

2、将胶合后的棱镜组图4（1、2、3）放置在（图2）旋转超声钻铣加工机11十字滑台承载的的工作台面上。根据（1）90°不锈钢工装和处于旋转状态的金刚石空心钻外径（10）相互位置，经过光栅尺(12)与滑台进行精确定位后。采用空心金刚石钻头，通过旋转超生波钻铣加工机的十字滑台，沿设计方向运动，逐个套取多个组合棱镜，实现了微小光学系统圆形组合棱镜的高效制造，如图8。

3、将套取的组合棱镜工件(13)（19）放置在（图3）光学透镜定心胶合仪的弹性夹头（15）上，通过光电透镜定心胶合仪，用光学UV胶将组合棱镜与透镜，在三抓卡盘旋转工作台（16）与光电准直仪（5）的配合下，将棱镜组(13)和透镜（19）进行定心胶合。最后，把透镜与棱镜组的定心胶合后的工件（13、19）放在磨边机上磨去多余部分，使得透镜与棱镜组的外径保持一致，最终得到符合设计要求的微型多棱镜物镜组。

本说明书中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (5)

1.一种微小光学胶合棱镜透镜组的制作装置与方法，制作，90°精密不锈钢工装（1），双面平行基准玻璃（2），工装（1）X、Y、Z各个方向都成90°；工件（2）双面平行基准玻璃，粘接在（1）的镂空位置；将加工好的棱镜用光学UV胶粘接在基准玻璃（2）上；(1)和（2）成为角度测量基准面和位置定位面；经光电测角仪测量（图1），确定棱镜角度符合设计要求后，用紫外灯照射固化；同样的方法依次将多个棱镜粘接在一起，如图4（1、 2、 3）。

2.将胶合后的棱镜组图4（1、2、3）放置在（图2）旋转超声钻铣加工机11十字滑台承载的的工作台面上；根据（1）90°不锈钢工装外表面和处于旋转状态的金刚石空心钻外径（10）相互位置，经过光栅尺(12)与滑台进行精确定位后；采用空心金刚石钻头，通过旋转超生波钻铣加工机的十字滑台，沿棱镜的角度校准方向运动，逐个套取多个组合棱镜，实现了微小光学系统圆形组合棱镜的高效制造，如图8。

3.图4（1、2、3）所组成的工装与工件组合体在芯取过程中，用胶粘的方式固定在图2中11十字滑台承载的工作台面上，避免了机械加持所引起的工件微量变形，同时也避免了机械加持对组合棱镜加工精度的影响。

4.将套取的组合棱镜工件(13)和透镜(19)放置在（图3）光电透镜定心胶合仪的弹性夹头(15)上，并对(13)上的透镜（19）用光学UV胶，通过光学透镜定心胶合仪（图3）将组合棱镜（13）与透镜（19）进行定心胶合。

5.将棱镜组与透镜用光学UV胶进行定心胶合后的工件（13、19），加持在精密磨边机上进行磨边，使得透镜的外径与芯取后的棱镜组的外径保持一致。

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