[发明专利]一种使用三坐标测量仪装调近红外大型长焦距镜头的方法

说明书

技术领域

本发明属于光学镜头装调领域，涉及一种使用三坐标测量仪装调近红外大型长焦距镜头的方法，可用于一般光学系统的装调工作，特别适用于红外、近红外等不可见光波段光学镜头的装调，具体是指一种使用三坐标测量仪对不可见光波段的中、大口径长焦距光学镜头的机械装调方法。

背景技术

在以往的光学装调过程中，一般采用中心偏测量装置进行对心装调工作。使用中心偏测量装置装调可见光波段的光学器件时，只需要用人眼目测即可进行装调。随着光学技术的不断发展，红外、近红外等不可见光波段的光学器件越来越多的得以应用，传统的中心偏测量装置在这类光学仪器的装调中无法得到使用。于是出现了新型的中心偏测量系统。在蒋世磊等人的专利《一种光学系统穿轴对心装置及调整方法》（专利申请号02129035.0）中，提出了一种可以用于装调红外光学系统的装置和方法。相比于可见光波段的中心偏测量装置，该装置中增加了红外探测头替代人眼进行观测，并对传统中心偏测量装置的结构进行了简化。上述这些装调方法都是从光学成像角度出发进行光学器件的装调，属于光学装调方法，其装调复杂、难易程度取决于光学器件的结构复杂程度。

近红外长焦距镜头是一种结构复杂的光学系统。该系统由多段光学镜筒组成，每段镜筒内都有多片口径达到200mm的光学透镜。采用上述的光学装调方法进行装调，过程复杂、困难，虽然能够完成装配任务，但是耗时耗力。此外，采用光学装调方法装配出的光学系统，如果在检测过程中发现不满足预期的性能指标，将会重新拆开查找原因再重复装调直到满足要求为止，其过程甚为复杂繁琐。

发明内容

本发明的技术解决问题：提出了一种使用三坐标测量仪装调近红外大型长焦距镜头的方法，该方法既可以用于红外、近红外等不可见光波段光学器件的装调，还可以用于可见光波段的光学器件的装调。

本发明的技术解决方案是：一种使用三坐标测量仪装调近红外大型长焦距镜头的方法,其装调方法如下：

（1）将透镜装入镜筒，止螺装入到对应的孔位，缓慢旋紧至碰到透镜边缘后，向外旋出半圈，把镜筒放置到三坐标测量仪的工作台面上，选取孔位中的一组对角位对准三坐标测量仪测量头的ox轴或oy轴方向；

（2）用三坐标测量仪测量头对镜筒的内壁进行取点采样，获取镜筒内壁圆柱的中心轴，从而建立一个以三坐标测量仪工作台面和镜筒内壁圆柱的中心轴为基准的三维坐标系；

（3）用三坐标测量仪测量头对透镜的上表面进行画圆取点采样，获取各个点的z坐标值，找到z坐标值中的最大值和最小值，用最大值减去最小值获取实际的边厚差Δt_实；

（4）根据下述公式计算进行判断，所述公式为Δt_实≤Δt，若满足该公式，说明透镜的基准轴与镜筒内壁圆柱的中心轴重合，将余下的止螺缓缓旋紧，并重复测量进行验证；若不满足上述公式，那么找到最大值和最小值对应的止螺；

（5）待透镜装调完毕后，测量透镜的上表面顶点对应的z坐标，用该透镜上表面顶点对应的z坐标减去前一个透镜的上表面顶点对应的z坐标再减去该透镜的中心厚度，即得到该透镜与前一个透镜之间的空气间隔；

（6）将空气间隔计算值与系统的设计值比较，如果计算值在设计值范围之内，那么说明满足设计要求继续进行装调；如果计算值不在设计值范围之内，那么计算出对应的修正量，继续进行装调工作；

（7）重复上述（1）—（6）步，直到装调完最后一片透镜；

（8）透镜之间空气间隔的实际值已经通过测量和计算得到，将其与理论值相比较；如果所有的空气间隔计算值均在设计值范围之内，装入弹性垫圈，并用压圈进行紧固，完成该光学系统的装调。如果存在空气间隔的计算值不在设计值范围之内的，那么需要进行零件返修，对应的修正量在前面的装调过程中已经计算得到；将镜筒内的零件一次性拆卸到要修正的部分，进行返修；返修完成后，重复上面的安装过程，直到所有空气间隔的计算值均在设计值范围之内，完成该光学系统的装调工作。

与现有技术相比，本发明具有的优点是：本发明属于机械装调方法，与现行的光学装调方法截然不同，由于不需要光源，不仅解决了红外、近红外等不可见光波段光学器件的装调问题，而且还可以对可见光光学器件进行装调；装调过程中可以获取每个镜面的中心偏数据，以及相邻镜片之间的空气间隔数据，可以直观的与光学设计参数进行比对，验证装调结果是否满足理论要求；另外由于三坐标仪量程大、测量精度高，本发明可适用于大型光学器件的光学装调。

附图说明

图1为透镜中心偏与边厚差的关系示意图。