CN114442251A - 一种透镜装配组件及中大口径透镜装配方法 - Google Patents

Abstract

一种透镜装配组件及中大口径透镜装配方法，采用定心仪，将透镜一装在相应的调节座上，调节座位圆周3处分布。通过调节座上的腰形孔实现调节座在镜筒上的位置，从而精确地调节透镜在镜筒上的轴向位置和倾斜。所有透镜调整到位后，安装各个透镜周圈3个限位销，限位销需安装在调节座上，并通过限位销的腰形孔调整限位销在调节座上的相对位置，实现透镜的轴向限位。调节座和限位销使用标准件固定后，在透镜周圈进行注胶。与传统的透镜装配方法相比，该方法结构简单，适用于中大口径透镜，取消了垫片、压圈、托框等结构件，减轻了透镜组的重量，同时减少了垫片修配、透镜结构件定心等环节，大大提高了透镜的装配效率，并能实现高精度透镜镜头的装配。

Description

一种透镜装配组件及中大口径透镜装配方法

技术领域

本发明属于空间遥感器中大口径透镜精密调整领域，提供了一种透镜装配组件及中大口径透镜装配方法。

背景技术

随着空间遥感器的成像质量不断提高，遥感器中的光学元件口径和光学指标要求也在不断加大加严。传统的透镜组件口径较小，基本在50mm以内，因此在装配、结构加工方面难度小，并且装配效率高。但随着系统指标的不断提升，为满足新的指标要求，透镜口径增加到100mm至300mm。此外，在红外相机中，透镜的材料多为密度大的硅、锗或者硒化锌等，加大了透镜组件的整体重量。因此，利用传统的透镜装配方法，透镜组件中的压圈、调节垫片和透镜拖框的使用会导致产品重量大、装配零件多，大口径透镜使用的大直径薄垫片在加工中难度较大，因为加工应力释放会在厚度方向产生变形，使透镜装配位置难以保证。传统透镜需要进行透镜与拖框的定心加工工作和垫片加工安装工作，导致产品研制效率低。为此，需要采用新的透镜装配方式，解决中大口径透镜重量大、难度大、时间长的问题。

发明内容

本发明解决的技术问题是：根据空间遥感器中大口径透镜采用传统透镜装配方式具有结构繁琐、重量大、占用空间大、装配效率低的问题，提供了一种结构简单、重量轻、占有空间小、效率高的装配方法，该方法能够保证透镜组件的光学性能和力学满足使用要求。

本发明的技术解决方案是：

一种透镜装配组件，包括：调节座、限位销、调节螺钉和限位螺钉；镜筒上加工有安装平台，安装平台上加工有螺纹孔和矩形孔。

调节座包括平台部和突出部，突出部垂直于平台部，平台部上加工有两个腰形孔、螺纹孔和矩形孔；调节螺钉穿过腰形孔连接镜筒上的螺纹孔；即调节座通过调节螺钉和平台部上的螺纹孔固定安装在镜头上，突出部上具有用于装配的第一端面，第一端面贴靠在透镜的一侧端面上，通过腰形孔调节调节座在镜筒轴向上的位置，从而调整透镜的定心位置；

限位销为L型结构，L型结构的一端穿过所述平台部上的矩形孔插入镜筒内部；L型结构的另一端加工有腰形孔，L型结构另一端的下端面贴靠在调节座上，限位销通过限位螺钉和L型结构的另一端上的腰形孔固定连接调节座上的螺纹孔；L型结构的一端上具有用于装配的第二端面，第二端面贴靠在透镜的另一侧端面上。

调节座和限位销上腰形孔的长度方向平行于镜筒的轴向。

优选的，还包括垫片，透镜端面与限位销的第二端面之间、透镜端面与调节座的第一端面之间设置有垫片，垫片用于避免透镜与限位销及调节座接触磕碰，导致透镜磕碎。

一种进行透镜装调的方法，包括步骤如下：

1)在镜筒上，沿周向均布多个调节座；本发明实施例中采用3个调节座。

2)由上至下将透镜放置在调节座上，使用调节座上的第一端面支撑透镜的一侧端面；

3)使用光学定心仪，通过调节座上的腰形孔分别调节每个调节座在镜筒轴向上的位置，从而调整透镜的定心位置，在调整到位后进入步骤4)；

4)在镜筒周向上固定安装多个顶靠螺钉，顶靠螺钉的端面顶靠在透镜的侧壁上；通过顶靠螺钉旋进镜筒的长短，调节透镜的径向位置；

5)将限位销L型结构的一端穿过所述平台部上的矩形孔插入镜筒的内部，将限位销通过限位螺钉和L型结构另一端上的腰形孔固定连接调节座，将限位销L型结构的下端面贴靠在调节座的上端面上，将限位销上的第二端面贴靠在透镜的另一侧端面上，通过配合使用调节座上的第一端面与限位销上的第二端面，固定透镜的轴向位置；

6)通过镜筒上周向均布的注胶孔对透镜的侧壁进行注胶处理，待胶干后进入步骤7)；

7)使用定心仪复测透镜的定心位置是否符合要求，若不符合要求则去除粘胶重复步骤2)～6)，反之则进入步骤8)；

8)重复步骤1)～7)多次，依次完成透镜组中各个透镜的装调工作。

透镜外径小于镜筒内径的0.4mm～1mm。

优选的，在步骤2)中还包括在透镜端面与限位销之间固定安装胶垫；

优选的，在步骤5)中还包括在透镜端面与调节座之间固定安装胶垫。

本发明与现有技术相比的优点在于：

采用调节座和限位销直接调整透镜的位置并完成轴向限位工作，省去传统透镜组件的透镜框、压圈和调节垫片结构件，因此有效降低了透镜组件的重量。利用光学定心仪通过调节透镜靠面的调节座在镜筒的轴向移动，实现调节透镜在光路中的轴向位置和倾斜，位置确定后通过限位销完成透镜在轴向的限位固定，因此省去了传统透镜装配中定心加工实现透镜倾斜和调节垫片加工实现透镜轴向位置的环节，减少了透镜组研制的时间，省去了大口径垫片加工的环节，提高装配效率。

附图说明

图1为本发明透镜组件装配示意图；

图2为本发明调节座和限位销装配示意图；

图3为透镜一结构图；

图4为镜筒结构剖面图；

图5为镜筒结构中安装调节座和限位销安装台示意图；

图6为调节座结构图；

图7为限位销结构图；

图8为限位销与调节座装配示意图；

图9为调节座结构示意图；

图10为限位销结构示意图。

具体实施方式

本发明一种透镜装配组件及中大口径透镜装配方法，取消了传统装配方式的透镜托框、压圈和调节垫片结构件，只采用三组调节座和限位销，使用定心仪通过调整透镜靠面处调节座的位置，从而调节透镜的位置，并通过限位销完成透镜的轴向限位固定，本方法免去了调节垫片的加工、压圈的加工装配和透镜拖框的定心加工安装，操作步骤简单，没有薄垫片加工难度大的问题，提高了产品研制效率，减小了透镜组件的重量。

下面结合附图对本发明作进一步说明。

如图1所示，为本发明的组成结构形式，由镜筒1、透镜一2、透镜二3、透镜三4、透镜四5、透镜五6、调节座7、限位销8组成。在这种状态下，每片透镜通过调节座7和限位销8实现透镜轴向位置、倾斜调整以及透镜的轴向固定。其中，透镜边缘加工有平面作为台面。

如图1所示，为本发明的组成结构形式，透镜一2为安装基准透镜，其它透镜以透镜一2为基准进行定心。每个透镜通过各自的调节座7进行第一步位置限位，待透镜位置调整完成后，将相应的调节座7固定安装在镜筒上，进行透镜位置的固定。

根据基准透镜(透镜一2)，依次安装透镜2至透镜5，并分别通过透镜2 至透镜5的调节座7进行透镜在镜筒1中的支撑和位置调整。每个透镜周圈的调节座7和限位销8为3组，三组之间为120°分布。由于镜筒为圆筒结构，外壁没有可供安装的平面区域，因此，在透镜上的安装位置加工安装平台，调节座7与透镜安装台面之间安装厚度为0.1mm的胶垫。利用调节座7上的腰形孔调整透镜在光路中的轴向精确位置和倾斜角度。

每片透镜位置调整完成后，安装各个透镜对应的限位销8，限位销8与透镜台面之间有0.1mm胶垫。

调整限位销8在调节座7上的位置，使限位销8上的第二端面12与各透镜安装台面靠紧，并将拧紧在调节座7上，完成透镜的轴向位置固定。各个透镜的调节座7和限位销8安装完毕后，测试透镜组性能。

透镜组性能测试完成后，通过镜筒1上各个透镜周圈的注胶孔注入XM23 胶，注胶孔大小为Ф2mm，注胶会后进行固化，完成透镜的径向限位。XM23 胶厚度为0.3mm，各个透镜根据实际重量确定胶斑的直径D和数量N。待胶斑固化后，重新进行镜头性能检测。

如图2所示，为本发明的调节座7和限位销8装配形式，调节座7先安装在镜筒1的矩形安装平台上，透镜放置在调节座7的突出部自由端靠面上，靠面和调节座7间安装厚度0.1mm胶垫，通过调整圆周3处的调节座7在镜筒1 轴向上的位置，实现透镜的轴向位置和轴线倾斜角度的调整，调成到位后将调节螺钉固紧。

如图2和图8所示，为本发明的调节座7和限位销8装配形式。调整限位销8在调节座7上的位置，限位销8第二端面12安装面上安装0.1mm胶垫，再将调节座7的第一端面11与透镜靠面靠紧，最后将限位销8通过限位螺钉固定在调节座7上，完成透镜的轴向固定。

如图3所示，为本发明透镜一2结构示意图，透镜一2周向外圆凸台两侧非透光面为平面，平面在径向尺寸为2mm至4mm，凸台的轴向厚度根据透镜一2的实际形状确定，该凸台面与调节座7和限位销8一起配合实现透镜一2 的调节和定位。

如图4和图5所示，为本发明的镜筒1结构剖面图，镜筒1在每个透镜的初始位置加工调节座7和限位销8的矩形安装平台，安装平台中央有矩形孔，矩形孔两侧加工有螺纹孔，安装平台作为调节座的安装面，镜筒内侧有一圈与透镜外径配合的注胶环带结构，如图4所示，注胶环带的轴向宽度根据透镜外圈凸台的轴向厚度确定。

如图5所示，为本发明镜筒1结构中安装调节座7和限位销8的安装平台示意图，每个透镜对应周圈3处凸起的安装平台，安装平台上的螺纹孔与调节座7的腰形孔连接。

如图6和图9所示，为本发明的调节座7结构图，调节座7为T型结构，图6中调节座7腰形孔下端面与镜筒1圆周的安装平台连接，T型突出部为透镜靠面(即第一端面11)，该靠面安装时与透镜之间需安装厚度为0.1mm的胶垫。

如图7和图10所示，为本发明的限位销8结构图，限位销8为L型结构，限位销8通过腰形孔与调节座7连接，图10中限位销8上的第二端面12压靠透镜，并且第二端面12安装时与透镜之间需安装厚度为0.1mm的胶垫。

如图3所示，调节座7和限位销安装完成后，通过圆周3处顶靠螺钉旋紧镜筒1的长短，调整透镜的径向位置，并通过镜筒1周圈的注胶孔注胶并固化。

本发明的工作原理是：光学设计优化根据透镜的光学参数实测结果进行光学系统优化，得到透镜的实际镜间距值，该镜间距值为透镜轴向位置调整的依据。透镜一为基准透镜，将透镜一放在透镜一圆周3处的调节座7上，依次按透镜一的安装方法安装透镜二至透镜五，每片透镜通过调整镜筒1上的调节座 7确定透镜的轴向位置和倾斜。在装配过程中，通过定心仪来调整好每个透镜的精确位置。各个透镜调整完成后，分别将各个透镜的限位销8安装在调节座 7上，并在限位销8与透镜之间安装软胶，完成透镜的固定。待透镜组件光学性能检测完毕后，通过镜筒上的注胶孔在每片透镜周圈注入XM23胶，进行透镜的径向固定。

本发明虽然已以较佳实施例公开如上，但其并不是用来限定本发明，任何本领域技术人员在不脱离本发明的精神和范围内，都可以利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案做出可能的变动和修改，因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化及修饰，均属于本发明技术方案的保护范围。

本发明说明书中未作详细描述的内容属本领域技术人员的公知技术。

Claims (8)

1.一种透镜装配组件，其特征在于，包括：调节座(7)、限位销(8)、调节螺钉和限位螺钉；

调节座(7)包括平台部和突出部，突出部垂直于平台部，平台部上加工有腰形孔、螺纹孔和矩形孔；调节螺钉穿过腰形孔连接镜筒上的螺纹孔；突出部上具有用于装配的第一端面(11)，第一端面(11)贴靠在透镜的一侧端面上，通过腰形孔调节调节座(7)在镜筒轴向上的位置，从而调整透镜的定心位置；

限位销(8)为L型结构，L型结构的一端穿过所述平台部上的矩形孔插入镜筒内部；L型结构的另一端加工有腰形孔，L型结构另一端的下端面贴靠在调节座(7)上，限位销(8)通过限位螺钉和L型结构的另一端上的腰形孔固定连接调节座(7)上的螺纹孔；L型结构的一端上具有用于装配的第二端面(12)，第二端面(12)贴靠在透镜的另一侧端面上。

2.根据权利要求1所述的一种透镜装配组件，其特征在于，调节座(7)和限位销(8)上腰形孔的长度方向平行于镜筒的轴向。

3.根据权利要求2所述的一种透镜装配组件，其特征在于，还包括垫片，透镜端面与限位销(8)的第二端面(12)之间、透镜端面与调节座(7)的第一端面(11)之间设置有垫片，垫片用于避免透镜与限位销(8)及调节座(7)接触磕碰，导致透镜磕碎。

4.一种利用如权利要求2或3所述的一种透镜装配组件进行透镜装调的方法，其特征在于，包括步骤如下：

1)在镜筒(1)上，沿周向均布多个调节座(7)；

2)由上至下将透镜放置在调节座(7)上，使用调节座(7)上的第一端面(11)支撑透镜的一侧端面；

3)使用光学定心仪，通过调节座(7)上的腰形孔分别调节每个调节座(7)在镜筒轴向上的位置，从而调整透镜的定心位置，在调整到位后进入步骤4)；

4)在镜筒(1)周向上固定安装多个顶靠螺钉，顶靠螺钉的端面顶靠在透镜的侧壁上；通过顶靠螺钉旋进镜筒(1)的长短，调节透镜的径向位置；

5)将限位销(8)L型结构的一端穿过所述平台部上的矩形孔插入镜筒(1)的内部，将限位销(8)通过限位螺钉和L型结构另一端上的腰形孔固定连接调节座(7)，将限位销(8)L型结构的下端面贴靠在调节座(7)的上端面上，将限位销(8)上的第二端面(12)贴靠在透镜的另一侧端面上，通过配合使用调节座(7)上的第一端面(11)与限位销(8)上的第二端面(12)，固定透镜的轴向位置；

6)通过镜筒上周向均布的注胶孔对透镜的侧壁进行注胶处理，待胶干后进入步骤7)；

7)使用定心仪复测透镜的定心位置是否符合要求，若不符合要求则去除粘胶重复步骤2)～6)，反之则完成透镜装调工作。

5.根据权利要求4所述的一种进行透镜装调的方法，其特征在于，在步骤2)中还包括在透镜端面与限位销(8)之间固定安装胶垫；

6.根据权利要求5所述的一种进行透镜装调的方法，其特征在于，在步骤5)中还包括在透镜端面与调节座(7)之间固定安装胶垫。

7.根据权利要求6所述的一种进行透镜装调的方法，其特征在于，步骤1)中所述调节座(7)的数量为3个。

8.根据权利要求7所述的一种进行透镜装调的方法，其特征在于，重复步骤1)～7)多次，依次完成透镜组中各个透镜的装调工作。

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