專利名稱：一種柱面鏡鏡頭及多個柱面鏡母線對準的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種光學(xué)鏡頭及制作方法，尤其涉及一種柱面鏡鏡頭及多個柱面鏡母線 對準的方法。
背景技術(shù)：
柱面鏡是光學(xué)領(lǐng)域中常用的元件，單片柱面鏡外形一般為方形或長方形，通光面分 別為平凸或平凹，其中凸面或凹面為圓柱面。類似于普通光學(xué)成像鏡頭，在實際應(yīng)用 中，經(jīng)常需要多片柱面鏡組合，構(gòu)成柱面鏡鏡頭。為了獲得好的成像質(zhì)量，要求多片柱 面鏡的母線嚴格對齊，即各鏡片母線互相平行且在同一平面內(nèi)。
為了實現(xiàn)柱面鏡鏡頭中各組鏡片母線對準，常規(guī)方法需要在鏡片的裝夾結(jié)構(gòu)中設(shè)計 多維調(diào)整環(huán)節(jié)，調(diào)整單片柱面鏡圍繞鏡頭光軸的上下、左右、俯仰、方位和繞軸旋轉(zhuǎn)， 如果柱面鏡鏡頭中包含多組鏡片，需要設(shè)計多組調(diào)整環(huán)節(jié)，使得柱面鏡鏡頭裝調(diào)困難、 結(jié)構(gòu)復(fù)雜、體積增大、重量增加，另外也降低了鏡頭使用的可靠性。
此外，美國Mightysat衛(wèi)星搭載的空間調(diào)制干涉成像光譜儀中提出了一種柱面鏡母線 對準的方法，把多組柱面鏡片按照順序逐個粘接在同一塊基底材料上，粘接面與鏡片母 線垂直。以第一片粘接好的柱面鏡為基準，第二片柱面鏡在膠粘劑固化之前，通過輔助 裝置調(diào)整其位置使其母線與第一片柱面鏡母線對準，在此位置上膠粘劑固化后，再依次 調(diào)整粘接其他的柱面鏡片。該種方案的實現(xiàn)要求基底的平面度很高，各片柱面鏡片沿母 線方向的高度一致，單片柱面鏡加工時要求其粘接面與母線的垂直度很高，這些都會使 得鏡片和基底的加工難度加大，工藝實現(xiàn)困難，另外，柱面鏡逐片粘接固化時間長、效 率低。

發(fā)明內(nèi)容
鑒于上述現(xiàn)有技術(shù)所存在的問題，本發(fā)明的目的是提供一種柱面鏡鏡頭及多個柱面 鏡母線對準的方法。
本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的
一種柱面鏡鏡頭，包括多組柱面鏡，還包括鏡筒以及與每個柱面鏡相對應(yīng)的鏡框； 每組柱面鏡分別設(shè)于相應(yīng)的鏡框內(nèi)孔中并與鏡框固定連接組裝構(gòu)成柱面鏡組件； 鏡筒包括多組定位孔與安裝面，每個柱面鏡組件分別固定于與所述柱面鏡組件對應(yīng)
的鏡筒內(nèi)孔的定位孔與安裝面處。
所述的柱面鏡組件在組裝后，以該組柱面鏡母線為基準加工所述柱面鏡組件的安裝
定位面。
所述加工所述柱面鏡組件的安裝定位面包括鏡框外側(cè)的安裝法蘭外圓面與側(cè)面。 所述安裝法蘭與鏡筒間設(shè)有至少一個定位銷。
所述的柱面鏡組件還包括輔助壓板，所述的柱面鏡的邊緣設(shè)有安裝平臺，輔助壓板
與安裝平臺接觸將柱面鏡固定連接于鏡框上。
所述的一組柱面鏡包括一塊柱面鏡或由多塊柱面鏡粘接而成。 一種柱面鏡鏡頭中多組柱面鏡母線對準的方法，所述方法包括以下歩驟 歩驟A、根據(jù)柱面鏡的幾何尺寸，加工相對應(yīng)鏡框的內(nèi)孔，制作相應(yīng)的鏡框； 歩驟B、將每組柱面鏡定位安裝于相對應(yīng)鏡框內(nèi)孔中并與鏡框固定連接組裝構(gòu)成柱面
鏡組件；
歩驟C、以該組柱面鏡母線為基準加工所述柱面鏡組件的安裝定位面，使每個柱面鏡 的母線垂直于鏡框中軸線并關(guān)于鏡框中軸線對稱；
歩驟D、根據(jù)每組柱面鏡組件的幾何尺寸，加工鏡筒中相應(yīng)的定位孔與安裝面；步驟E、將所述多組柱面鏡組件分別固定于與所述柱面鏡組件對應(yīng)的鏡筒內(nèi)孔的定位 孔與安裝面處；歩驟F、旋轉(zhuǎn)調(diào)整柱面鏡組件使所有柱面鏡的母線位于同一平面內(nèi)。 所述的步驟B還包括在柱面鏡與鏡框的間隙中注入粘合劑固化。所述的步驟C還包括將柱面鏡組件用輔助夾具安裝在精密機床上進行加工處理，使 每個柱面鏡的母線垂直于鏡框中軸線并關(guān)于鏡框中軸線對稱。使用精密機床修切所述安裝法蘭外圓面與側(cè)面，使每個柱面鏡的母線垂直于鏡框中 軸線并關(guān)于鏡框中軸線對稱。由上述本發(fā)明提供的技術(shù)方案可以看出，本發(fā)明的柱面鏡鏡頭結(jié)構(gòu)簡化，降低了對 柱面鏡光學(xué)加工精度和加工工藝的難度要求；鏡頭結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，提高了鏡頭使用的可靠 件。每個柱面鏡組件拆卸后能夠精確復(fù)位，方便拆裝和維護。所有柱面鏡母線對準的調(diào) 整操作可針對柱面鏡組件或鏡筒進行，不直接接觸柱面鏡這種光學(xué)零件，可以保護柱面 鏡在裝調(diào)過程中不被損壞。在將柱面鏡組件裝入鏡筒之前就可以完成柱面鏡母線的左右、上下、俯仰和方位的 調(diào)節(jié)，僅剩卜一維繞軸旋轉(zhuǎn)的調(diào)節(jié)，大大簡化了柱面鏡母線對準的調(diào)整環(huán)節(jié)。


圖1為本發(fā)明杵面鏡的示意圖；圖2為圖l所示柱面鏡與母線垂直方向的剖視圖；圖3為本發(fā)明柱面鏡組件的俯視圖；圖4為本發(fā)明柱面鏡組件的主剖視圖；圖5為本發(fā)明柱面.鏡組件的側(cè)剖視圖； _ 圖6為木發(fā)明柱面鏡鏡筒的主剖視圖；圖7為本發(fā)明柱面鏡鏡頭的俯視圖； 圖8為本發(fā)明柱面鏡鏡頭的主剖視圖。
具體實施方式
下面將結(jié)合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進行清楚、完整 地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例?；?于本發(fā)明中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有 其他實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。本發(fā)明柱面鏡鏡頭包括多組柱面鏡，每組柱面鏡可以是一塊柱面鏡或由多塊柱面鏡 粘接而成。參照圖1和圖2，本實施例的一個柱面鏡組件中的柱面鏡是由兩塊平凸透鏡l和 2膠合而成的雙凸柱面鏡，膠合過程中，兩塊柱面鏡的母線已經(jīng)對準。制作其它柱面鏡組 件時，可以根據(jù)需要將多個不同的鏡片結(jié)合到一起。首先制作柱面鏡組件，方法為按照各柱面鏡的實際外形和尺寸，設(shè)計加工各自的鏡框。參照圖3、圖4和圖5，鏡框3為金屬材料，中間有內(nèi)孔，柱面鏡放置在內(nèi)孔中，內(nèi) 孔4根據(jù)柱面鏡的外形而定，可以為方形或長方形，內(nèi)孔關(guān)于軸線對稱，鏡框3外輪廓為 臺階圓柱形，鏡框3上設(shè)有圓柱形安裝法蘭5，在安裝法蘭5上有腰形孔6和定位銷孔7，腰 形孔6的個數(shù)依據(jù)安裝法蘭大小而定，可為3 — 6個，定位銷孔7的個數(shù)為2 —3個。使用兩 個輔助壓板81和82將柱面鏡夾在中間，用緊固螺絲將輔助壓板81和82固定在鏡框上。為 了避免輔助壓板81和82直接壓在柱面鏡的通光面上，產(chǎn)生裝配應(yīng)力，影響通光面變形， 在柱面鏡上下通光面的兩側(cè)(母線方向)設(shè)有安裝平臺9 (參見圖l)，將輔助壓板81和82壓 在安裝平臺9上，如果不能壓緊，可以在輔助壓板和安裝平臺之間加入金屬墊或橡膠墊。 輔助壓板81和82的材料可以為金屬材料，與鏡框3材料相同?？梢栽谥骁R與鏡框3的間 隙處注入硅橡膠粘接固化。把上述組裝好的柱面鏡組件用輔助夾具安裝在精密機床上，通過輔助監(jiān)測設(shè)備監(jiān)視 柱面鏡母線位置，調(diào)整上述組件在精密機床上的安裝位置，使得柱面鏡母線關(guān)于機床主 軸回轉(zhuǎn)對稱，開動機床修切安裝法蘭的安裝定位面，安裝定位面包括安裝法蘭的外圓面 51和側(cè)面52，使柱面鏡母線與機床主軸垂直。按照加工后的柱面鏡組件外形，設(shè)計加工鏡筒。鏡筒選用金屬材料。參照圖6，鏡筒10外形為臺階圓柱形。鏡筒10的內(nèi)孔為臺階形圓柱孔，本實施例的鏡 頭內(nèi)設(shè)有三個定位孔ll、 12和13，三個定位孔ll、 12和13中軸線位于同一直線上，定位 孔的大小根據(jù)相應(yīng)的柱面鏡組件的安裝法蘭外圓實測尺寸而定，定位孔的孔壁與中軸線 平行。通過定位孔的孔壁與鏡筒內(nèi)的安裝面來確定相應(yīng)柱面鏡組件的位置。三個安裝面 21、 22和23與定位孔中心軸線垂直，每個安裝面上分別設(shè)有螺釘孔，螺釘孔的個數(shù)與相 應(yīng)柱面鏡組件安裝法蘭上的腰形孔個數(shù)一致。參照圖7和圖8，首先，將柱面鏡組件14裝入鏡筒10的定位孔11中，單邊安裝間隙O.Ol —0.02mm。將安裝螺釘17穿過柱面鏡組件14的安裝法蘭上的腰形孔6與安裝面21上的螺釘 孔，使柱面鏡組件14固定，并打入定位銷18;然后，將柱面鏡組件14作為安裝基準，將 柱面鏡組件15裝入定位孔12中，旋轉(zhuǎn)柱面鏡組件15，調(diào)整其母線與柱面鏡組件14的母線 對準后，固緊螺釘，打定位銷。依同樣方法裝入柱面鏡組件16，保證三個柱面鏡的母線 位于同一平面內(nèi)。在柱面鏡組件法蘭與鏡筒安裝面之間可設(shè)有隔墊19和20，修切隔墊可 精確保證各柱面鏡之間的間距。由于鏡筒內(nèi)部結(jié)構(gòu)是嚴格按照柱面鏡組件的外形設(shè)計加工的，能夠保證各個柱面鏡 組件放置于相應(yīng)的定位孔中后，每個柱面鏡的母線垂直于中軸線并關(guān)于中軸線對稱。之 后只需進行柱面鏡組件的水平轉(zhuǎn)動調(diào)節(jié)即可。本發(fā)明的結(jié)構(gòu)和方法大大簡化了柱面鏡母線對準的調(diào)整環(huán)節(jié)，使得結(jié)構(gòu)簡化，降低 了對柱面鏡光學(xué)加工精度和加工工藝的難度要求；多個柱面鏡組件的裝配和對心可以同 時進行，提高工作效率；每個柱面鏡組件與鏡筒之間均設(shè)有定位銷，拆卸后能夠精確復(fù) 位，方便拆裝和維護；除柱面鏡外，其他相關(guān)結(jié)構(gòu)均采用金屬材料，各個環(huán)節(jié)均設(shè)有螺 釘壓緊固定，能夠維持柱面鏡母線對準精度的穩(wěn)定性，提高鏡頭使用的可靠性。以上所述，僅為本發(fā)明較佳的具體實施方式
，但本發(fā)明的保護范圍并不局限于此， 任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到的變化或替 換，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。因此，本發(fā)明的保護范圍應(yīng)該以權(quán)利要求書的 保護范圍為準。以上所述，僅為本發(fā)明較佳的具體實施方式
，但本發(fā)明的保護范圍并不局限于此， 任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到的變化或替 換，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。因此，本發(fā)明的保護范圍應(yīng)該以權(quán)利要求書的 保護范圍為準。
權(quán)利要求
1、一種柱面鏡鏡頭，包括多組柱面鏡，其特征在于，還包括鏡筒以及與每個柱面鏡相對應(yīng)的鏡框；每組柱面鏡分別設(shè)于相應(yīng)的鏡框內(nèi)孔中并與鏡框固定連接組裝構(gòu)成柱面鏡組件；鏡筒包括多組定位孔與安裝面，每個柱面鏡組件分別固定于與所述柱面鏡組件對應(yīng)的鏡筒內(nèi)孔的定位孔與安裝面處。
2、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的柱面鏡鏡頭，其特征在于，所述的柱面鏡組件在組裝后， 以該組柱面鏡母線為基準加工所述柱面鏡組件的安裝定位面。
3、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的柱面鏡鏡頭，其特征在于，所述加工所述柱面鏡組件的安 裝定位面包括鏡框外側(cè)的安裝法蘭外圓面與側(cè)面。
4、 根據(jù)權(quán)利要求3所述的柱面鏡鏡頭，其特征在于，所述安裝法蘭與鏡筒間設(shè)有至 少一個定位銷。
5、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的柱面鏡鏡頭，其特征在于，所述的柱面鏡組件還包括輔助 壓板，所述的柱面鏡的邊緣設(shè)有安裝平臺，輔助壓板與安裝平臺接觸將柱面鏡固定連接 于鏡框上。
6、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的柱面鏡鏡頭，其特征在于，所述的一組柱面鏡包括一塊柱 面鏡或由多塊柱面鏡粘接而成。
7、 一種柱面鏡鏡頭屮多組柱面鏡母線對準的方法，其特征在于，所述方法包括以下-'!一-聰 少扭歩驟A、根據(jù)柱面鏡的幾何尺寸，加工相對應(yīng)鏡框的內(nèi)孔，制作相應(yīng)的鏡框； 歩驟B、將每組柱面鏡定位安裝于相對應(yīng)鏡框內(nèi)孔中并與鏡框固定連接組裝構(gòu)成柱面 鏡組件；歩驟C、以該組柱面鏡母線為基準加工所述柱面鏡組件的安裝定位面，使每個柱面鏡的母線垂直于鏡框中軸線并關(guān)于鏡框中軸線對稱；歩驟D、根據(jù)每組柱面鏡組件的幾何尺寸，加工鏡筒中相應(yīng)的定位孔與安裝面； 歩驟E、將所述多組柱面鏡組件分別固定于與所述柱面鏡組件對應(yīng)的鏡筒內(nèi)孔的定位孔與安裝面處；歩驟F、旋轉(zhuǎn)調(diào)整柱面鏡組件使所有柱面鏡的母線位于同一平面內(nèi)。
8、 根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，所述的歩驟B還包括在柱面鏡與鏡框的間隙中注入粘合劑固化。
9、 根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，所述的步驟C還包括將柱面鏡組件用輔助夾具安裝在精密機床上進行加工處理，使每個柱面鏡的母線垂直于鏡框中軸線并關(guān) 于鏡框中軸線對稱。
10、 根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于，使用精密機床修切所述安裝法蘭外圓 面與側(cè)面，使每個柱面鏡的母線垂直于鏡框中軸線并關(guān)于鏡框中軸線對稱。
全文摘要
本發(fā)明所述的一種柱面鏡鏡頭及多個柱面鏡母線對準的方法，將每個柱面鏡固定于相應(yīng)的鏡框中，形成多個柱面鏡組件，將所述多個柱面鏡組件進行加工處理，根據(jù)每個柱面鏡組件的形狀制作鏡筒，將所述多個柱面鏡組件固定安裝于鏡筒中，旋轉(zhuǎn)柱面鏡組件使所有柱面鏡組件的母線位于同一平面內(nèi)。本發(fā)明所述方法簡化了柱面鏡母線對準的調(diào)整環(huán)節(jié)。按照本發(fā)明的方法制作的鏡頭結(jié)構(gòu)簡化，降低了對柱面鏡光學(xué)加工精度和加工工藝的難度要求；鏡頭結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，提高鏡頭使用的可靠性。并且，每個柱面鏡組件拆卸后能夠精確復(fù)位，方便拆裝和維護。
文檔編號G02B7/02GK101520533SQ200910079728
公開日2009年9月2日 申請日期2009年3月9日 優(yōu)先權(quán)日2009年3月9日
發(fā)明者常寧華, 相里斌, 艷 袁 申請人:北京航空航天大學(xué)