CN117260463A - 一种通过修抛胶合透镜表面控制光轴的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种通过修抛胶合透镜表面控制光轴的方法，其步骤包括：将胶合透镜组放置于旋转平台上，测量基准透镜，调整旋转平台使其径向跳动趋于零，确定机械中心轴线；测量胶合透镜，得出各个光轴倾斜数据，将基准透镜的光轴设定为基准轴线，即与机械中心轴线夹角为零；查看其他透镜光轴的倾斜数值并标定其方向；使用磨具修抛透镜表面的相应位置，通过控制透镜表面使得其余透镜的光轴与基准透镜光轴/机械中心轴线的夹角减小，满足倾斜指标要求。本发明通过使用高精度定心仪测量胶合透镜胶合精度指标，若光轴倾斜超差，标记倾斜方向，修抛透镜表面，并用样板镜控制面形，将光轴倾斜数据减小至满足胶合精度要求。

Description

一种通过修抛胶合透镜表面控制光轴的方法

技术领域

本发明属于精密光学透镜加工检测领域，主要适用于修抛特定方向的透镜表面以改变光轴倾斜，特别适用于修抛多胶合透镜。

背景技术

在光学系统设计过程中，胶合透镜用于最大程度减少或者消除色差，也有助于最大程度的减少球差，胶合透镜的制造过程将两个及以上透镜胶合起来。随着现代光学科技的发展，胶合透镜因其较好的光学性能在光学系统中的应用越来越广泛，胶合透镜由多个单透镜胶合而成，考察多胶合透镜的光学指标主要集中在胶合光轴精度(如偏心优于5μm、倾斜优于15角秒)，同轴度优于5μm(将其中一个透镜作为基准，测量其他透镜与基准透镜的同轴度)，对于偏心以及同轴度的指标，现有的工艺均能达到，由于胶合过程中透镜弧面会发生相对滑动，可以看作透镜胶合面在胶合区域绕着中心偏转了特定角度，尤其不同面形的透镜对滑动也具有不同的敏感度，因此对胶合指标高(如要求倾斜数值优于10角秒)时由于透镜发生相对滑动产生的倾斜往往超差。胶合透镜的光轴表示方法一般有两种：1)一种是将胶合透镜的光轴等效为其组成的单透镜光轴共同拟合而成，这需要使用算法拟合；2)一种是将某一透镜的光轴设置为基准零位，即其与旋转轴线重合(夹角为零)，测量其余透镜的光轴倾斜数据，看是否满足胶合透镜的胶合精度指标。

目前胶合透镜测量面临以下几个问题：

1)无论胶合透镜光轴采用哪种测量方法(拟合等效光轴/将某一光轴设置为基准零位，测量其余光轴倾斜数据)，都存在着胶合精度超差的风险；

2)当胶合透镜测量倾斜数据超差时，一般的解决方法是高温脱胶后重新胶合，这不但降低了工作效率(重新胶合需要12小时以上)，而且高温脱胶的过程中透镜存在崩边炸裂的危险(尤其胶合面边缘区域)；

3)重新胶合后需要重新测量胶合透镜的光轴数据，仍存在超差可能。

综上所述，胶合时应尽量提高其胶合精度，若测量后数值超差，应通过其他方法减小其光轴倾斜数值。

发明内容

为克服上述现有技术存在的问题，即解决多胶合透镜光轴倾斜数据超差，本发明提供了一种通过修抛胶合透镜表面控制光轴的方法。

为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：

一种通过修抛胶合透镜表面控制光轴的方法，包括：

步骤1：将胶合透镜组放置于旋转平台上，测量胶合透镜组中基准透镜的外圆和水平端面，调整旋转平台使其径向跳动趋于0μm，确定机械中心轴线；

步骤2：测量胶合透镜，得出各个光轴倾斜数据，将基准透镜的光轴设定为基准轴线，即与机械中心轴线夹角为零；

步骤3：查看其他透镜光轴的倾斜数值并标定其方向；

步骤4：使用磨具修抛透镜表面的相应位置，通过控制透镜表面使得其余透镜的光轴与基准透镜光轴/机械中心轴线的夹角减小，满足倾斜指标要求。

进一步的，步骤1中，使用圆度仪测量透镜外圆径向跳动并调整平台使其数值为零。

进一步的，步骤2中，使用高精度定心仪测量胶合透镜，并将其中一透镜定为基准透镜，测量其余透镜的光轴与基准透镜光轴的夹角。

进一步的，步骤3中，查看其他透镜光轴的倾斜数值，若超差，则标出倾斜方向。

进一步的，步骤4具体包括：

步骤4-1：使用画图软件，将透镜在胶合面上按照光轴倾斜角度滑动相应角度后算出边缘等厚差；

若等厚差过大，即滑动角度过大，意味着修抛量巨大，中心厚度去除量较大超出公差，则重新胶合；若修磨量在公差范围内，则使用磨具对倾斜方向修抛，修抛量即为边缘等厚差，并使用样板镜控制光圈数进而控制面形；

步骤4-2：修抛结束后，使用高精度定心仪重复测量光轴倾斜数据，若超差，则回到步骤2，若满足胶合指标要求，则结束抛光。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明一种通过修抛胶合透镜表面控制光轴的方法，通过使用高精度定心仪测量胶合透镜胶合精度指标(同轴度、偏心、光轴倾斜)，若光轴倾斜超差，标记倾斜方向，修抛透镜表面，并用样板镜控制面形，将光轴倾斜数据减小至满足胶合精度要求。

附图说明

图1是理想透镜光轴示意图；

图2是图1中第一透镜在胶合面发生相对滑动的示意图；

图3是图2中倾斜光轴放大示意图；

图4是本发明的修抛方法流程图。

图中标记：1-第一透镜；2-第二透镜；3-第三透镜；4-第一透镜的光轴；5-第二透镜的光轴。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步详细说明。

胶合透镜胶合有如下胶合指标：1)同轴度，2)偏心，3)光轴倾斜。同轴度与偏心一般要求5μm内(同轴度即测量即确定基准透镜，使用圆度仪测量基准透镜的外圆的径向跳动并调整平台使其跳动为零，使用圆度仪测量其余透镜外圆的径向跳动是否在5μm以内)，现有的胶合工艺保证了同轴度与偏心的精度要求，而对于胶合的光轴倾斜要求一般在5^‘’～20^‘’，而多胶合透镜在胶合后易出现超差问题(超差的理论分析将在后续图示中给出)，传统的解决超差问题的方法是将胶合透镜高温脱胶，重新胶合，那么这将导致以下几个问题：1)交付周期延后，降低工作效率；2)高温脱胶过程中存在炸裂风险；3)重新胶合需重新校测，且并不能保证精度指标达到要求。本发明是在使用高精度定心仪测量胶合透镜胶合精度指标(1)同轴度，2)偏心，3)光轴倾斜)，若光轴倾斜超差后，标记倾斜方向，修抛透镜表面，并用样板镜控制面形，将光轴倾斜数据减小至满足胶合精度要求。

光轴定义为两球面的球心焦点的连线，那么在胶合理想透镜中，由于透镜的等厚差、同轴度都为零，则所有的球心应该都位于机械中心轴线，其连线(光轴)都与机械中心轴线重合。

本发明的方法特别适用于修抛多胶合透镜，因此以下实施例以三胶合透镜为例进行说明。本实施例的三胶合透镜包括第一透镜1、第二透镜2、第三透镜3，该三胶合透镜的理想透镜光轴如图1所示。

然而，实际情况下胶合过程中透镜可能会出现相对滑动，本实施例选取第二透镜2为基准透镜，假设出现相对滑动的透镜为第一透镜1。如图2，以第二透镜2为基准透镜，将第一透镜1、第三透镜3分别与第二透镜2进行胶合工艺，将第二透镜的光轴5设定为与机械中心轴线重合的基准轴线(即基准镜光轴/机械回转轴线)，在胶合透镜过程中由于发生相对滑动，上下两块透镜外圆很难完全同心，即同轴度不可能完全为零，如第一透镜1在胶合面相对第二透镜2滑动后，第一透镜的光轴4将发生倾斜，倾斜数值与滑动的角度有关(如图2)，放大示意图如图3所示。

本实施例一种通过修抛胶合透镜表面控制光轴的方法如图4所示，

1)将胶合透镜放置在回转平台上，使用圆度仪测量透镜外圆径向跳动并调整平台使其数值为零，即确定机械中心轴线；

2)使用高精度定心仪测量胶合透镜，并将某一透镜定位基准透镜，测其余透镜的光轴与基准透镜光轴的夹角；

3)查看倾斜数值，若超差，则标出倾斜方向；

4)使用画图软件，将透镜在胶合面上滑动相应角度(即光轴倾斜角度a，本实施例中，a＝0.0163°)后算出边缘等厚差△h(△h＝│h1－h2│，本实施例中，h1＝15.40255毫米，h2＝15.40615毫米，等厚差为3.6微米)；

若等厚差过大，即滑动角度过大，意味着修抛量巨大，中心厚度去除量较大超出公差，则需重新胶合；

若分析后，修磨量在公差范围内，则可采用本方法，使用磨具对倾斜方向修抛(修抛量即为边缘等厚差，若保险起见，修抛量可设为等厚差的一半)，并使用样板镜控制光圈数进而控制面形；

5)修抛结束后，使用高精度定心仪重复测量光轴倾斜数据，若超差，则回到步骤2，若满足胶合指标要求，则结束抛光；

6)确认面形精度、光洁度等其他指标，镀膜。

综上所述，本发明提供了一种通过修抛胶合透镜表面控制光轴的方法。其步骤包括：将胶合透镜组放置于旋转平台上，测量胶合透镜组中基准透镜的外圆和水平端面，调整旋转平台使其径向跳动趋于0μm，确定机械中心轴线，使用高精度定心仪测量胶合透镜，得出各个光轴倾斜数据，将基准透镜的光轴设定为基准轴线(即与机械中心轴线夹角为零)，查看其他透镜光轴的倾斜数值并标定其方向，使用磨具修抛透镜表面的相应位置，通过控制透镜表面使得其余透镜的光轴与基准透镜光轴/机械中心轴线的夹角减小，满足倾斜指标要求。采用本发明方法，可以适当修抛胶合透镜表面以减小各个光轴的倾斜数值。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种通过修抛胶合透镜表面控制光轴的方法，其特征在于，包括：

步骤1：将胶合透镜组放置于旋转平台上，测量胶合透镜组中基准透镜的外圆和水平端面，调整旋转平台使其径向跳动趋于0μm，确定机械中心轴线；

步骤2：测量胶合透镜，得出各个光轴倾斜数据，将基准透镜的光轴设定为基准轴线，即与机械中心轴线夹角为零；

步骤3：查看其他透镜光轴的倾斜数值并标定其方向；

步骤4：使用磨具修抛透镜表面的相应位置，通过控制透镜表面使得其余透镜的光轴与基准透镜光轴/机械中心轴线的夹角减小，满足倾斜指标要求。

2.根据权利要求1所述的一种通过修抛胶合透镜表面控制光轴的方法，其特征在于，步骤1中，使用圆度仪测量透镜外圆径向跳动并调整平台使其数值为零。

3.根据权利要求1所述的一种通过修抛胶合透镜表面控制光轴的方法，其特征在于，步骤2中，使用高精度定心仪测量胶合透镜，并将其中一透镜定为基准透镜，测量其余透镜的光轴与基准透镜光轴的夹角。

4.根据权利要求1所述的一种通过修抛胶合透镜表面控制光轴的方法，其特征在于，步骤3中，查看其他透镜光轴的倾斜数值，若超差，则标出倾斜方向。

5.根据权利要求1所述的一种通过修抛胶合透镜表面控制光轴的方法，其特征在于，步骤4具体包括：

步骤4-1：使用画图软件，将透镜在胶合面上按照光轴倾斜角度滑动相应角度后算出边缘等厚差；

若等厚差过大，即滑动角度过大，意味着修抛量巨大，中心厚度去除量较大超出公差，则重新胶合；若修磨量在公差范围内，则使用磨具对倾斜方向修抛，修抛量即为边缘等厚差，并使用样板镜控制光圈数进而控制面形；

步骤4-2：修抛结束后，使用高精度定心仪重复测量光轴倾斜数据，若超差，则回到步骤2，若满足胶合指标要求，则结束抛光。