專利名稱：用于透鏡組調整的五自由度精密定位固定裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種用于透鏡組調整的定位固定裝置，屬于光學裝調技術領域。
背景技術：
光學裝配工藝技術對光學系統(tǒng)的性能產(chǎn)生直接影響。隨著光學系統(tǒng)的光學參數(shù)和指標日益提高，共軸成像光學系統(tǒng)要達到接近衍射限的成像質量，在光學裝調技術中，高精度光軸一致性裝調技術已經(jīng)成為必要的手段。傳統(tǒng)的光學裝調方法是直接組裝整個光學系統(tǒng)，然后定性檢驗該光學系統(tǒng)的成像質量，再根據(jù)像差特征和工程經(jīng)驗決定系統(tǒng)中相關組元的多維調整方向及其調整量，通過對這些調整量進行調整后再檢驗判斷光學系統(tǒng)的成像質量。如此反復進行，直至光學系統(tǒng)的成像質量滿足設計要求。該方法偶然誤差較大，裝調出的光學產(chǎn)品的光軸一致性較差。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的是為了解決現(xiàn)有光學裝調方法偶然誤差較大，裝調出的光學產(chǎn)品的光軸一致性較差的問題，提供一種用于透鏡組調整的五自由度精密定位固定裝置。用于透鏡組調整的五自由度精密定位固定裝置，它包括支撐底座1、一號水平絲杠電機2、二號水平絲杠電機3、一號水平位置傳感器4、二號水平位置傳感器5、一號定位固定環(huán)6、二號定位固定環(huán)7、一號定位調節(jié)螺釘6-3、二號定位調節(jié)螺釘6-4、三號定位調節(jié)螺釘 7-3和四號定位調節(jié)螺釘7-4，一號水平位置傳感器4設置在一號水平絲杠電機2上，一號水平絲杠電機2連接在支撐底座1的底部X軸方向，二號水平位置傳感器5設置在二號水平絲杠電機3上，二號水平絲杠電機3連接在支撐底座1的底部Z軸方向，一號定位固定環(huán) 6和二號定位固定環(huán)7固定在支撐底座1沿Z軸方向的兩端，一號定位調節(jié)螺釘6-3、二號定位調節(jié)螺釘6-4、三號定位調節(jié)螺釘7-3和四號定位調節(jié)螺釘7-4的前端為彈簧，一號定位調節(jié)螺釘6-3、二號定位調節(jié)螺釘6-4、三號定位調節(jié)螺釘7-3和四號定位調節(jié)螺釘7-4 的后端為固定螺釘，螺釘沿徑向旋合在固定環(huán)上且前端穿透固定環(huán)，一號定位調節(jié)螺釘6-3 位于一號定位固定環(huán)6的左端，二號定位調節(jié)螺釘6-4位于一號定位固定環(huán)6的底端，三號定位調節(jié)螺釘7-3位于二號定位固定環(huán)7的左端，四號定位調節(jié)螺釘7-4位于二號定位固定環(huán)7的底端。本發(fā)明裝置采用彈性裝配的方案，能在不同條件下對透鏡組進行重復定位，定位光軸一致性高；結構簡單，能對透鏡組的Z軸方向的平移、X軸方向的平移、Y軸方向的平移、 X軸的傾斜和Y軸的傾斜這五個自由度進行精密調整；避免了偶然性誤差，本發(fā)明的固定裝置利用前置彈簧的螺釘進行方位調整和固定，使得制造成本低、實用性好、裝調方便。


圖1為本發(fā)明的結構示意圖，權利要求書中的左、右位置以此圖為準；圖2為本發(fā)明實施例的透鏡組的結構示意圖，圖3為本發(fā)明的側視圖。
具體實施例方式具體實施方式
一結合圖1和圖3說明本實施方式，本實施方式包括支撐底座1、 一號水平絲杠電機2、二號水平絲杠電機3、一號水平位置傳感器4、二號水平位置傳感器5、 一號定位固定環(huán)6、二號定位固定環(huán)7、一號定位調節(jié)螺釘6-3、二號定位調節(jié)螺釘6-4、三號定位調節(jié)螺釘7-3和四號定位調節(jié)螺釘7-4，一號水平位置傳感器4設置在一號水平絲杠電機2上，一號水平絲杠電機2連接在支撐底座1的底部X軸方向，二號水平位置傳感器5設置在二號水平絲杠電機3上，二號水平絲杠電機3連接在支撐底座1的底部Z軸方向，一號定位固定環(huán)6和二號定位固定環(huán)7固定在支撐底座1沿Z軸方向的兩端，一號定位調節(jié)螺釘6-3、二號定位調節(jié)螺釘6-4、三號定位調節(jié)螺釘7-3和四號定位調節(jié)螺釘7-4的前端為彈簧，一號定位調節(jié)螺釘6-3、二號定位調節(jié)螺釘6-4、三號定位調節(jié)螺釘7-3和四號定位調節(jié)螺釘7-4的后端為固定螺釘，螺釘沿徑向旋合在固定環(huán)上且前端穿透固定環(huán)，一號定位調節(jié)螺釘6-3位于一號定位固定環(huán)6的左端，二號定位調節(jié)螺釘6-4位于一號定位固定環(huán) 6的底端，三號定位調節(jié)螺釘7-3位于二號定位固定環(huán)7的左端，四號定位調節(jié)螺釘7-4位于二號定位固定環(huán)7的底端。支撐底座1為透鏡組的裝調提供支撐結構，固定在光學系統(tǒng)工作平臺上。X軸方向的一號水平位置傳感器4和Z軸方向的二號水平位置傳感器5均為光電開關傳感器，用于測量支撐底座1和裝調基準在TL水平面上的位置。通過Z軸方向的二號水平絲杠電機3可以精密調整透鏡組沿光軸方向的平移；通過同時調整一號定位固定環(huán)6上的二號定位調節(jié)螺釘6-4和二號定位固定環(huán)7上的四號定位調節(jié)螺釘7-4，可以調整光學系統(tǒng)沿Y軸方向的平移；通過同時調節(jié)一號定位固定環(huán)6上的一號定位調節(jié)螺釘6-3和二號定位固定環(huán)7上的三號定位調節(jié)螺釘7-3，可以調整透鏡組沿X軸方向的平移；通過單獨調節(jié)一號定位固定環(huán)6上的二號定位調節(jié)螺釘6-4或二號定位固定環(huán)7上的四號定位調節(jié)螺釘7-4，可以調整透鏡組沿Y軸方向的傾斜；通過單獨調節(jié)一號定位固定環(huán)6上的一號定位調節(jié)螺釘6-3或二號定位固定環(huán)7上的三號定位調節(jié)螺釘 7-3，可以調整透鏡組沿X軸方向的傾斜；利用本發(fā)明的固定裝置可以實現(xiàn)透鏡組沿光軸方向的平移、X軸與Y軸方向的平移、X軸與Y軸方向的傾斜，五個自由度的精密調節(jié)定位。
具體實施方式
二 結合圖1和圖3說明本實施方式，本實施方式一的支撐底座1包括水平底座1-1、一號垂直支撐板1-2、二號垂直支撐板1-5和水平固定板1-3，一號垂直支撐板1-2和二號垂直支撐板1-5固定在水平底座1-1上表面沿Z軸方向的兩端，水平固定板1-3的兩端固定在一號垂直支撐板1-2和二號垂直支撐板1-5相對的側表面的中間。其它組成和連接關系與實施方式一相同。
具體實施方式
三結合圖1說明本實施方式，本實施方式與實施方式一不同的是它還包括一號彈性固定螺釘6-1、二號彈性固定螺釘6-2、三號彈性固定螺釘7-1、四號彈性固定螺釘7-2、一號卡位螺釘6-5和二號卡位螺釘7-5，一號彈性固定螺釘6-1、二號彈性固定螺釘6-2、三號彈性固定螺釘7-1、四號彈性固定螺釘7-2、一號卡位螺釘6-5和二號卡位螺釘7-5的前端為彈簧，一號彈性固定螺釘6-1、二號彈性固定螺釘6-2、三號彈性固定螺釘 7-1、四號彈性固定螺釘7-2、一號卡位螺釘6-5和二號卡位螺釘7-5的后端為固定螺釘，螺釘沿徑向旋合在固定環(huán)上且前端穿透固定環(huán)，一號彈性固定螺釘6-1位于一號定位固定環(huán)6的右端，二號彈性固定螺釘6-2位于一號定位固定環(huán)6的頂端，三號彈性固定螺釘7-1位于二號定位固定環(huán)7的右端，四號彈性固定螺釘7-2位于二號定位固定環(huán)7的頂端，一號卡位螺釘6-5位于一號定位固定環(huán)6的與水平方向呈45°角的右上端，二號卡位螺釘7-5位于二號定位固定環(huán)7的與水平方向呈45°角的右上端。其它組成和連接關系與實施方式一相同。
具體實施方式
四結合圖3說明本實施方式，本實施方式與實施方式一不同的是它還包括一號編碼器2-1和二號編碼器3-1，一號編碼器2-1置于一號水平絲杠電機2上的電機軸上，二號編碼器3-1置于二號水平絲杠電機3上的電機軸上。其它組成和連接關系與實施方式一相同。沿X軸方向設置的一號水平絲杠電機2上的電機軸上的一號編碼器2-1，其值確定了支撐底座沿X軸方向的位移量；沿ζ軸方向設置的二號水平絲杠電機3上的電機軸上設置的二號編碼器3-1，其值確定了與其連接的支撐底座沿Z軸方向的位移量。
具體實施方式
五結合圖1和圖3說明本實施方式，本實施方式的一號定位固定環(huán) 6和二號定位固定環(huán)7在XY平面上的投影同心。其它組成和連接關系與實施方式一相同。具體實施例在本實施例中，由圖2給出光學設計得到的光學系統(tǒng)光路結構，該光學結構確定了各光學元件的具體尺寸及相對位置。為簡化系統(tǒng)的機械結構和便于光學系統(tǒng)的裝調，采用分塊獨立裝配的方案。將該光學系統(tǒng)分成卡塞格林和轉向光學系統(tǒng)兩個部分，分別進行機械結構設計，并獨立進行裝配。兩個系統(tǒng)獨立裝配完成后，以光軸為基準進行一致性裝調。本實施例以裝調好的前端卡塞格林光學系統(tǒng)9為基準，利用發(fā)明的裝置及定位方法對后端的轉向光學系統(tǒng)——透鏡組8進行光軸一致性裝調。裝調的具體步驟如下步驟1、根據(jù)設計的光學系統(tǒng)和機械系統(tǒng)結構，確定裝調的基準，并用一號水平位置傳感器和二號水平位置傳感器定位基準點(Xl，Z1)；步驟2、通過一號水平絲杠電機和二號水平絲杠電機調節(jié)定位固定裝置在XL水平面上的位置，當一號水平位置傳感器探測到基準面沿X軸為X1, 二號水平位置傳感器探測到另一基準面沿Z軸為Z1時，完成裝置位置的粗調；步驟3、將欲調試的透鏡組置入一號定位固定環(huán)和二號定位固定環(huán)內，通過螺釘粗略定位透鏡組的位置；步驟4、利用系統(tǒng)的星點成像或分辨率圖案成像對裝調的光學系統(tǒng)進行檢測，并通過調節(jié)Z軸方向的二號水平絲杠電機、一號定位調節(jié)螺釘、二號定位調節(jié)螺釘、三號定位調節(jié)螺釘和四號定位調節(jié)螺釘，精密調整透鏡組在XYZ空間的方位；步驟5、重復步驟4，直至透鏡組成像質量最好，此時用一號卡位螺釘和二號卡位螺釘將透鏡組固定在裝置上，完成裝調。
權利要求
1.用于透鏡組調整的五自由度精密定位固定裝置，其特征是它包括支撐底座(1)、一號水平絲杠電機O)、二號水平絲杠電機(3)、一號水平位置傳感器G)、二號水平位置傳感器(5)、一號定位固定環(huán)(6)、二號定位固定環(huán)(7)、一號定位調節(jié)螺釘(6- 、二號定位調節(jié)螺釘(6-4)、三號定位調節(jié)螺釘(7- 和四號定位調節(jié)螺釘(7-4)，一號水平位置傳感器(4) 設置在一號水平絲杠電機( 上，一號水平絲杠電機( 連接在支撐底座(1)的底部X軸方向，二號水平位置傳感器( 設置在二號水平絲杠電機C3)上，二號水平絲杠電機(3)連接在支撐底座(1)的底部Z軸方向，一號定位固定環(huán)(6)和二號定位固定環(huán)(7)固定在支撐底座(1)沿Z軸方向的兩端，一號定位調節(jié)螺釘(6-3)、二號定位調節(jié)螺釘(6-4)、三號定位調節(jié)螺釘(7- 和四號定位調節(jié)螺釘(7-4)的前端為彈簧，一號定位調節(jié)螺釘(6-3)、二號定位調節(jié)螺釘(6-4)、三號定位調節(jié)螺釘(7- 和四號定位調節(jié)螺釘(7-4)的后端為固定螺釘，螺釘沿徑向旋合在固定環(huán)上且前端穿透固定環(huán)，一號定位調節(jié)螺釘(6- 位于一號定位固定環(huán)(6)的左端，二號定位調節(jié)螺釘(6-4)位于一號定位固定環(huán)(6)的底端，三號定位調節(jié)螺釘(7- 位于二號定位固定環(huán)(7)的左端，四號定位調節(jié)螺釘(7-4)位于二號定位固定環(huán)(7)的底端。
2.根據(jù)權利要求1所述用于透鏡組調整的五自由度精密定位固定裝置，其特征在于支撐底座(1)包括水平底座(1-1)、一號垂直支撐板(1-2)、二號垂直支撐板(1- 和水平固定板(1-3)，一號垂直支撐板(1- 和二號垂直支撐板(1- 固定在水平底座(1-1)上表面沿Z軸方向的兩端，水平固定板(1- 的兩端固定在一號垂直支撐板(1- 和二號垂直支撐板(1-5)相對的側表面的中間。
3.根據(jù)權利要求1或2所述用于透鏡組調整的五自由度精密定位固定裝置，其特征在于它還包括一號彈性固定螺釘(6-1)、二號彈性固定螺釘(6-2)、三號彈性固定螺釘(7-1)、 四號彈性固定螺釘(7-2)、一號卡位螺釘(6- 和二號卡位螺釘(7-5)，一號彈性固定螺釘 (6-1)、二號彈性固定螺釘(6-2)、三號彈性固定螺釘(7-1)、四號彈性固定螺釘(7-2)、一號卡位螺釘(6- 和二號卡位螺釘(7-5)的前端為彈簧，一號彈性固定螺釘(6-1)、二號彈性固定螺釘(6-2)、三號彈性固定螺釘(7-1)、四號彈性固定螺釘(7-2)、一號卡位螺釘(6-5) 和二號卡位螺釘(7-5)的后端為固定螺釘，螺釘沿徑向旋合在固定環(huán)上且前端穿透固定環(huán)，一號彈性固定螺釘(6-1)位于一號定位固定環(huán)(6)的右端，二號彈性固定螺釘(6-2)位于一號定位固定環(huán)(6)的頂端，三號彈性固定螺釘(7-1)位于二號定位固定環(huán)(7)的右端， 四號彈性固定螺釘(7-2)位于二號定位固定環(huán)(7)的頂端，一號卡位螺釘(6-5)位于一號定位固定環(huán)(6)的與水平方向呈45°角的右上端，二號卡位螺釘(7- 位于二號定位固定環(huán)(7)的與水平方向呈45°角的右上端。
4.根據(jù)權利要求3所述用于透鏡組調整的五自由度精密定位固定裝置，其特征在于它還包括一號編碼器和二號編碼器(3-1)，一號編碼器置于一號水平絲杠電機 (2)上的電機軸上，二號編碼器(3-1)置于二號水平絲杠電機C3)上的電機軸上。
5.根據(jù)權利要求3所述用于透鏡組調整的五自由度精密定位固定裝置，其特征在于一號定位固定環(huán)(6)和二號定位固定環(huán)(7)在XY平面上的投影同心。
全文摘要
用于透鏡組調整的五自由度精密定位固定裝置，涉及用于透鏡組調整的定位固定裝置，解決了現(xiàn)有光學裝調方法偶然誤差較大，裝調出的光學產(chǎn)品的光軸一致性較差的問題，它包括支撐底座、水平絲杠電機、水平位置傳感器、定位固定環(huán)和定位調節(jié)螺釘，一號水平位置傳感器設置在一號水平絲杠電機上，一號水平絲杠電機連接在支撐底座的底部X軸方向，二號水平位置傳感器設置在二號水平絲杠電機上，二號水平絲杠電機連接在支撐底座的底部Z軸方向，一號定位固定環(huán)和二號定位固定環(huán)固定在支撐底座沿Z軸方向的兩端，定位調節(jié)螺釘?shù)那岸藶閺椈桑蠖藶楣潭葆?，螺釘沿徑向旋合在固定環(huán)上且前端穿透固定環(huán)。用于透鏡組調整的精密定位。
文檔編號G02B7/02GK102193161SQ20111014472
公開日2011年9月21日 申請日期2011年5月31日 優(yōu)先權日2011年5月31日
發(fā)明者王治樂, 謝蓄芬, 馬秉鑫, 龔仲強 申請人:哈爾濱工業(yè)大學