CN112066857A - 一种光学镜片同轴度调试、检测装置及方法 - Google Patents

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耿亚光
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Abstract

本发明提供了一种光学镜片同轴度调试、检测装置及方法，使用多个千分表均匀阵列于旋转对称的光学镜片外围，通过一定的结构使千分表能够测量光学镜片同一直径处的失高差异，最终可以分析出光学镜片中心与镜筒机械中心相对位置，从而调整镜片位置使光学镜片与镜筒保持同心，并能测量其同轴度。该装置结构简单，操作方便，成本低廉，能加快产品装调速度并保证产品的装调精度。

Description

一种光学镜片同轴度调试、检测装置及方法
技术领域
本发明涉及光学技术领域，具体涉及一种光学镜片同轴度调试和检测装置及方法。
背景技术
光学透镜的定心装调是光学系统装调的基础，是光学镜头装调过程中最关键的步骤，其定心装调的精度直接决定了光学镜头的成像质量。目前在镜头装调过程中，国内外比较高端的设备是基于透射或反射特性研制出透射式定心仪、双光路定心仪、反射式定心仪等。双光路定心仪通过上下光路分别测量镜片的上下表面曲率中心，再由软件计算得出镜片光轴偏差。如德国Trioptics偏心仪系列产品，国内福州华油光学仪器LensCT偏心仪系列产品等。国内也有该种定心装置及方法相关专利，如CN201611040512.6。该定心方法需要使用定心仪，其优点设备精度高，但是使用相对复杂，成本较高。
国内也提出一些较为简单的依靠镜片外圆为基准的光学镜片定中心的方法，如图1所示，图1a)在镜片与镜筒间隙中采取三等分或四等分塞入相同厚度垫片进行定位，图1b)在镜筒上开孔，在镜片和镜筒间隙中旋入一定长度的螺杆进行定位。该两种方法虽然操作简单，成本低，但精度也较低。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种简易的光学镜片同轴度调试、检测装置及方法，利用简单的设备和方法实现可见光和红外镜片的同轴度调试和检测。本发明包含百分表，基座，直杆，支杆，表架，通过测量同一镜片在相同半径处的失高差，计算和调整该镜片与镜筒间的位置，最终确保镜片与镜筒同心。
为实现上述目的，本发明是首先利用基座保持测量表头与镜筒的同心，然后调整安装于基座直杆上表架的高度刻度相同，其次调整百分表表架使其安装在支杆上刻度相同，最后测量在镜片上的高度差。通过计算可知镜片中心偏离方向和大小，并通过调整消除偏心。本发明将百分表引入到光学镜头装配过程中的镜片同轴度检测，利用其高精度特性检测镜片光轴与已确定的光学镜头机械轴的偏移量。它可实现对光学镜头各个镜片的同轴度以及倾斜度检测，大幅提高装配精度，提高装调效率。特别是在红外镜头装调方面，优势明显。
一种光学镜片同轴度调试检测装置，包括基座(201)、直杆(202)、支杆(203)、表架(204)、千分表(205)、镜筒(206)以及镜片(207)；
基座(201)通过其三爪结构固定镜筒(206)；三个直杆(202)均匀分布在镜筒(206)周围，且垂直安装于基座(201)上，三个安装点在一个等边三角形的三个顶点，直杆(202)上设置有刻度值；每个直杆(202)上垂直安装一个支杆(203)，支杆(203)上设置有刻度值；各百分表(205)通过表架(204)安装于各支杆(203)上；
检测时，三个百分表(205)测量头完全接触到镜片(207)的表面，通过读取百分表(205)的读数，判断镜片(207)是否与镜筒(206)同轴。
一种上述装置的检测方法，调整三个表架(204)在支杆(203)上的位置，使得百分表(205)到各自所在直杆(202)的距离相同；通过调整三根支杆(203)在上相同的合适高度，使得三个百分表(205)接触到镜片(207)的表面；读取三个百分表(205)的读数，如果读数一致，则镜片(207)与镜筒(206)同轴；如果读数不相同，则调整镜片(207)与镜筒(206)的相对位置。
进一步的，调整镜片(207)与镜筒(206)的相对位置的方法为：修磨相应隔圈、调整镜片或者隔圈的径向位置。
本发明具有如下有益效果：
本发明提供了一种光学镜片同轴度调试、检测装置及方法，使用多个千分表均匀阵列于旋转对称的光学镜片外围，通过一定的结构使千分表能够测量光学镜片同一直径处的失高差异，最终可以分析出光学镜片中心与镜筒机械中心相对位置，从而调整镜片位置使光学镜片与镜筒保持同心，并能测量其同轴度；该装置可在装调过程中进行过程监测，避免重复拆装，提高了装调效率，并且结构简单，操作方便，成本低廉，能加快产品装调速度并保证产品的装调精度。
附图说明
图1(a)和图1(b)为现有的两种依靠外圆定心方法的示意图；
图2为本发明设备组成示意图；
图3(a)为本发明测量原理示意图的正视图，图3(b)为本发明测量原理示意图的俯视图。
201-基座、202-直杆、203-支杆、204-表架、205-百分表、206-镜筒、207-镜片、208-塞尺、209-螺杆、301，302,303-测量头。
具体实施方式
下面结合图并举实施例，对本发明进行详细描述。
如图2所示，本发明的装置包含基座201、直杆202、支杆203、表架204、百分表205、镜筒206和镜片207。基座201通过其三爪结构固定镜筒206；三个直杆202均匀分布在镜筒206周围，且垂直安装于基座201上，三个安装点在一个等边三角形的三个顶点，直杆202上设置有刻度值；每个直杆202上垂直安装一个支杆203，支杆203上设置有刻度值；各百分表205通过表架204安装于各支杆203上。
通过调整三根支杆203在直杆202上相同的合适高度；调整三个表架204在支杆203上相同的长度；用百分表205表头测量镜片207的矢高值。
图3(b)为利用百分表205检测时的俯视图，且三个测量头处于同一平面。当三个测量头与镜片207的弧面完全接触时，这三个接触点将确定一个与镜片207中弧面相交的切面A。当该切面A与镜片207光轴垂直且光轴与由三个接触点够成的三角形的外心B重合时，三个百分表205的读数一致。
当由下至上的所有镜片207的弧面在与三个百分表205接触后读数一致，那么这些镜片207的A面平行，且由三个接触点形成的三角形外心B在一条直线上，该直线即为光学镜头207光轴，各个镜片207同轴。
由于与光轴垂直的平面在与圆弧面相交时，所构成的圆上各点弧高相同。在图3(a)中，百分表205的测量头301、302和303经标校处于同一平面。因此当三个测量头301、302和303与镜片207表面相接触，且由三个接触点确定的平面A与光轴垂直，同时三个接触点构成的三角形外心B与镜片光轴重合时，三个百分表205的度数将一致。相反，当镜片207光轴与A面不垂直或者外心B与光轴不重合时，说明镜片207倾斜或者偏移。此时，便需要修磨相应隔圈以及调整镜片或者隔圈的径向位置。隔圈是否倾斜也可以利用这种办法进行检测。具体的修磨点和量可以根据百分表205度数确定。
在各个镜片207以及隔圈的逐层装配过程中，三个百分表205沿着光轴方向运动或者镜片组沿着光轴方向运动，装调好后的镜组，各个镜片检测过程中的面A将彼此平行，各个外心B在同一条直线上，即光轴上。如此边保证了各个镜片的同轴度以及倾斜度。
根据弧面半径的大小适当调整测量头与光轴的夹角，可以提高检测精度。
本发明适用于可见光、中波红外、长波红外等各种波段的镜头装配和检测过程。
综上所述，以上仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种光学镜片同轴度调试检测装置，其特征在于，包括基座(201)、直杆(202)、支杆(203)、表架(204)、千分表(205)、镜筒(206)以及镜片(207)；
基座(201)通过其三爪结构固定镜筒(206)；三个直杆(202)均匀分布在镜筒(206)周围，且垂直安装于基座(201)上，三个安装点在一个等边三角形的三个顶点，直杆(202)上设置有刻度值；每个直杆(202)上垂直安装一个支杆(203)，支杆(203)上设置有刻度值；各百分表(205)通过表架(204)安装于各支杆(203)上；
检测时，三个百分表(205)测量头完全接触到镜片(207)的表面，通过读取百分表(205)的读数，判断镜片(207)是否与镜筒(206)同轴。
2.一种权利要求1所述装置的检测方法，其特征在于，调整三个表架(204)在支杆(203)上的位置，使得百分表(205)到各自所在直杆(202)的距离相同；通过调整三根支杆(203)在上相同的合适高度，使得三个百分表(205)接触到镜片(207)的表面；读取三个百分表(205)的读数，如果读数一致，则镜片(207)与镜筒(206)同轴；如果读数不相同，则调整镜片(207)与镜筒(206)的相对位置。
3.如权利要求2所述装置的检测方法，其特征在于，调整镜片(207)与镜筒(206)的相对位置的方法为：修磨相应隔圈、调整镜片或者隔圈的径向位置。
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