专利名称：镜片装配定心的方法及装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种光学镜片安装中使用的定心方法，尤其是一种非接触式光学元件和系统的定心方式，这种方法可以观测到镜片表面及表面球心像的偏差，它可用在如反射镜、透镜或者望远系统的定心装配过程，具体地说是一种镜片装配定心的方法及装置。
背景技术：
目前，在光学测量及光学镜片的精确定心过程中，为获得更好的镜头或光学系统性能，精确地镜片定心技术是必要的手段。在轴对称系统中，透镜偏心的调整是关键的装配步骤。为了很好地实现优秀光学设计的结果，透镜需尽可能地精确加工，并且，完美地装配在唯一的一个光轴上。经验丰富的设计者如果具备先进的光学设计软件和最新的计算机，优秀的光学设计会比以往更容易获得。利用移像干涉仪及自动抛光机器，透镜表面抛光精度可以达到nm级别。为了完全实现优秀的设计结果，并体现精密抛光透镜加工的价值，在 装配时透镜应尽可能地减小装配的偏心误差。没有细致且精确的装配工作，在光学设计及 精密镜片加工上的投入都将付之东流。与先进的设计相比，现有的装配手段很难满足需要，常常导致装配精度不同，效率低下等一系列问题。

发明内容
本发明的目的是针对现有的装配手段难以适应先进设计的要求，装配定心精度不高，效率低下的问题，发明一种有快速精确定心的镜片装配定心方法，同时提供一种相配的
定心装置。本发明的技术方案之一是
一种镜片装配定心的方法，其特征它包括以下步骤
首先，设计一个点光源I ;
其次，在点光源的一侧依次安装滤光片2、第一准直镜3、第一分划板4、分光片5和汇聚镜头6，汇聚镜头6的一侧与分光片5相对，在汇聚镜头6的另一侧安装待装配位定位镜片7 ;点光源I的光线通过滤光片2经第一准直镜3汇聚于第一分划板4处，点光源的光线经过第一分划板4后照射形成图像进入分光片5，然后，进入汇聚镜头6后在待装配位定位镜片7的球面反射面的球心处汇聚，即汇聚于反射球面的猫眼像处，经过待装配位定位镜片7的球面反射面反射后的光线再通过汇聚镜头6进入分光片5后反射汇聚到与第一分划板4垂直安装的第二分划板8上形成图像，再经过第二准直镜10进入CXD相机9成像，将第一分划板4与第二分划板8在CXD相机9中的图像进行对比(可直接在相机中观察，也可送入计算机中进行对比)，即可观测到待装配位定位镜片7球面反射面的偏心量；
最后，微调待装配位定位镜片7的位置，使第一分划板4与第二分划板8在CCD相机9中的像重叠或处于一个允许的范围内即可。所述的点光源为卤素灯或者普通灯泡。所述的分光片5为半透半反的分光片。
所述的待装配位定位镜片7为双透镜，从待装配位定位镜片7的两侧分别进行定心操作，同时监测双透镜的两个球面偏心，这样透镜的光轴可以直接确定并调整。本发明的技术方案之二是
一种镜片装配定心装置，其特征它包括点光源1，该点光源I安装在整个装置的一端，其作用是为产生十字形分划线提供 光源，在整个装置的另一端安装有需定心的待调整装配镜片7，在点光源的一侧依次安装有滤光片2、第一准直镜3、第一分划板4、分光片5和汇聚镜头6,所述的点光源I、滤光片2、第一准直镜3、第一分划板4、分光片5、汇聚镜头6和待调整装配镜片7的中心成一直线布置；汇聚镜头6的一侧与分光片5相对，在汇聚镜头6的另一侧安装有位置可微调的待装配位定位镜片7 ;点光源I的光线通过滤光片2经第一准直镜3汇聚于第一分划板4处，点光源的光线经过第一分划板4后照射形成图像进入分光片5，然后，进入汇聚镜头6后在待装配位定位镜片7的球面反射面的球心处汇聚，即汇聚于反射球面的猫眼像处，经过待装配位定位镜片7的球面反射面反射后的光线再通过汇聚镜头6进入分光片5后反射汇聚到与第一分划板4垂直安装的第二分划板8上形成图像，再经过安装在第二分划板8 一侧的第二准直镜10进入CXD相机9成像，所述的第二分划板
8、第二准直镜10及C⑶相机9的中心成另一直线布置，所述的两条直线相互垂直。所述的点光源为卤素灯或者普通灯泡。所述的分光片5为半透半反的分光片。本发明的有益效果
利用本发明方法即使透镜已放入镜筒后，仍可以精确地测量透镜顶点和球心的偏心，通过观察成像的位置调整每一片透镜的倾斜和离轴，一直到每一个透镜面都测到没有偏心，整个系统即可达到一个精确的装配精度。本发明通过发出发散光束，利用球面反射来确定透镜偏心可以精确地测量透镜两面球面的偏心量，在装配中可以将透镜的倾斜和偏心调整到微米级和秒级精度。本发明的CCD相机能实现自动接收并且在软件中自动处理给出偏心的具体量。本发明可以广泛地使用到手机镜头、天文望远镜头甚至太赫兹光学系统的装配中。本发明方法简单，易于实现，所配备的相关的光学系统和元器件均为常规元器件。本发明装置简单，制造安装使用方便，具有效率高，精度可控的特点。


图I是本发明的定心原理及系统简图。
具体实施例方式下面结合附图和实施例对本发明作进一步的说明。实施例一。如图I所示。一种镜片装配定心装置，包括点光源I (可为卤素灯或者普通灯泡)，该点光源I安装在整个装置的一端，其作用是为产生十字形分划线提供光源，在整个装置的另一端安装有需定心的待调整装配镜片7，在点光源的一侧依次安装有滤光片2、第一准直镜3、第一分划板4、分光片5 (应采用半透半反结构)和汇聚镜头6，所述的点光源I、滤光片2、第一准直镜3、第一分划板4、分光片5、汇聚镜头6和待调整装配镜片7的中心成一直线布置；汇聚镜头6的一侧与分光片5相对，在汇聚镜头6的另一侧安装有位置可微调的待装配位定位镜片7 ;点光源I的光线通过滤光片2经第一准直镜3汇聚于第一分划板4处,点光源的光线经过第一分划板4后照射形成图像进入分光片5，然后，进入汇聚镜头6后在待装配位定位镜片7的球面反射面的球心处汇聚，即汇聚于反射球面的猫眼像处，经过待装配位定位镜片7的球面反射面反射后的光线再通过汇聚镜头6进入分光片5后反射汇聚到与第一分划板4垂直安装的第二分划板8上形成图像，再经过安装在第二分划板8 —侧的第二准直镜10进入CXD相机9成像，所述的第二分划板8、第二准直镜10及CXD相机9的中心成另一直线布置，所述的两条直线相互垂直。实施例二。如图I所示。首先，设计一个点光源I ;点光源I可采用卤素灯或者普通灯泡；
其次，在点光源的一侧依次安装滤光片2、第一准直镜3、第一分划板4、分光片5和汇聚镜头6，汇聚镜头6的一侧与半透半反的分光片5相对，在汇聚镜头6的另一侧安装待装配位定位镜片7 ;点光源I的光线通过滤光片2经第一准直镜3汇聚于第一分划板4处,点光源的光线经过第一分划板4后一部分照射形成图像(十字线)进入分光片5直接折射进入与第一准直镜3垂直安装的第二准直镜10后送入CXD相机中成像，经过第一分划板4的另一部分光线经过分光片5进入汇聚镜头6后在待装配位定位镜片7的球面反射面的球心处汇聚，即汇聚于反射球面的猫眼像处，经过待装配位定位镜片7的球面反射面反射后的光线再通过汇聚镜头6进入分光片5后折射汇聚到第一分划板4垂直安装的第二分划板8上形成带有待装配位定位镜片7的偏心和第一分划板4信息的图像(另一个十字线)，再经过第二准直镜10进入CXD相机9成像，将第一分划板4与第二分划板8在CXD相机9中的图像(十字线)进行对比(可直接在CXD相机中对比，也可将图像送入计算机中进行对比)，即可观测到待装配位定位镜片7球面反射面的偏心量；
最后，微调待装配位定位镜片7的位置，使第一分划板4与第二分划板8在CCD相机9中的图像(两个十字线)重叠或处于一个允许的范围内即可。从图I中可看出，第二分划板8、第二准直镜10的连线方向垂直于第一准直镜3与第一分划板4的连线方向。由图I可看出，点光源通过滤光片、准直镜汇聚于第一分划板处，然后分划板经过分光片进入汇聚镜头，光线在被测反射面的球心处汇聚，即汇聚于反射球面的猫眼像处，经过球面反射后通过汇聚镜头进入分光片，汇聚到另一个分化板上，再经过另一个准直镜进入CCD成像，分划板I的像与分划板2进行对比，可以观测到球面反射面的偏心量。将出射汇聚焦点调整到被测球面的球心处及反射球面的猫眼像处，那么所有出射光线都是垂直入射到反射球面的，因此，所有出射光线将按原出射路线返回系统，并经汇聚镜头、反射镜、准直镜头入射到CCD上。当汇聚镜头的焦距足够长的时候，这个方法也可用于凸面反射球面的偏心测量。当球心与所述测量系统存在偏移或倾斜时，CCD上所称的两个分化板的像会存在明显的偏移，当球心与系统的输出焦点重合时CCD所获的两个分划板的像就会清晰重合，根据不同的图像情况可以判断反射球面的偏移误差或者是倾斜误差.、也可以用两套图I所示的系统来分别地、同时监测透镜的两个球面偏心，这样透镜的光轴可以直接确定并调整。本发明的光线走向为
点光源I (卤素灯或者普通灯泡)通过滤光片2、准直镜3汇聚于第一分划板4处，然后分划板的像(十字线)经过分光片5进入汇聚镜头6，光线在被测反射面7的球心处汇聚，即汇聚于反射球面7的猫眼像处，经过球面7反射后通过汇聚镜头6再进入分光片5，汇聚到另一个分化板8上，再经过另一个准直镜10进入(XD9成像，分划板4的像与分划板8进行对比，可以观测到球面反射面的偏心量，微调待装配位定位镜片7的位置即可实现装配定 心。本发明未涉及部分均与现有技术相同或可采用现有技术加以实现。
权利要求
1.一种镜片装配定心的方法，其特征它包括以下步骤 首先，设计一个点光源(I); 其次，在点光源的一侧依次安装滤光片(2)、第一准直镜(3)、第一分划板(4)、分光片(5 )和汇聚镜头(6 )，汇聚镜头(6 )的一侧与分光片(5 )相对，在汇聚镜头(6 )的另一侧安装待装配位定位镜片(7 );点光源(I)的光线通过滤光片(2 )经第一准直镜(3 )汇聚于第一分划板(4)处，点光源的光线经过第一分划板(4)后照射形成图像进入分光片(5)，然后，进入汇聚镜头(6)后在待装配位定位镜片(7)的球面反射面的球心处汇聚，即汇聚于反射球面的猫眼像处，经过待装配位定位镜片(7)的球面反射面反射后的光线再通过汇聚镜头(6)进入分光片(5)后反射汇聚到与第一分划板(4)垂直安装的第二分划板(8)上形成图像，再经过第二准直镜(10)进入C⑶相机(9)成像，将第一分划板(4)与第二分划板(8)在CXD相机(9)中的图像进行对比，即可观测到待装配位定位镜片(7)球面反射面的偏心量； 最后，微调待装配位定位镜片(7)的位置，使第一分划板(4)与第二分划板(8)在CXD相机(9)中的像重叠或偏差处于一个允许的范围内即可。
2.根据权利要求I所述的定心方法，其特征所述的点光源为卤素灯或者普通灯泡。
3.根据权利要求I所述的定心方法，其特征是所述的分光片(5)为半透半反的分光片。
4.根据权利要求I所述的定心方法，其特征是所述的待装配位定位镜片(7)为双透镜时，从待装配位定位镜片(7)的两侧分别进行定心操作，同时监测双透镜的两个球面偏心，这样透镜的光轴可以直接确定并调整。
5.一种镜片装配定心装置，其特征它包括点光源(I )，该点光源(I)安装在整个装置的一端，其作用是为产生十字形分划线提供光源，在整个装置的另一端安装有需定心的待调整装配镜片(7),在点光源的一侧依次安装有滤光片(2)、第一准直镜(3)、第一分划板(4)、分光片(5)和汇聚镜头(6),所述的点光源(I)、滤光片(2)、第一准直镜(3)、第一分划板(4)、分光片(5)、汇聚镜头(6)和待调整装配镜片(7)的中心成一直线布置；汇聚镜头(6)的一侧与分光片(5)相对，在汇聚镜头(6)的另一侧安装有位置可微调的待装配位定位镜片(7);点光源(I)的光线通过滤光片(2)经第一准直镜(3)汇聚于第一分划板(4)处，点光源的光线经过第一分划板(4)后照射形成图像进入分光片(5)，然后，进入汇聚镜头(6)后在待装配位定位镜片(7)的球面反射面的球心处汇聚，即汇聚于反射球面的猫眼像处，经过待装配位定位镜片(7)的球面反射面反射后的光线再通过汇聚镜头(6)进入分光片(5)后反射汇聚到与第一分划板(4)垂直安装的第二分划板(8)上形成图像，再经过安装在第二分划板(8) —侧的第二准直镜(10)进入CXD相机(9)成像，所述的第二分划板(8)、第二准直镜(10)及CCD相机(9)的中心成另一直线布置，所述的两条直线相互垂直。
6.根据权利要求5所述的装置，其特征所述的点光源为卤素灯或者普通灯泡。
7.根据权利要求5所述的装置，其特征是所述的分光片(5)为半透半反的分光片。
全文摘要
一种镜片装配定心的方法及装置，其特征所述的方法包括以下步骤:首先,设计一个点光源(1)；其次，使点光源(1)的光线通过滤光片(2)经第一准直镜(3)汇聚于第一分划板(4)处后进入分光片(5)进入汇聚镜头(6)后在待装配位定位镜片(7)的球面反射面的球心处汇聚，球面反射像再通过汇聚镜头(6)进入分光片(5)后折射汇聚到第二分划板(8)上形成图像，再经过第二准直镜(10)进入CCD相机(9)成像，将第一分划板(4)与第二分划板(8)在CCD相机(9)中的图像进行对比，微调待装配位定位镜片(7)的位置，使第一分划板(4)与第二分划板(8)在CCD相机(9)中的像重叠或偏差处于一个允许的范围内即可。本发明方法简单，精度高，检测定心速度快。
文档编号G01M11/02GK102736259SQ20121024154
公开日2012年10月17日 申请日期2012年7月13日 优先权日2012年7月13日
发明者杜兵强 申请人:茂莱(南京)仪器有限公司