專利名稱：用于透鏡組調(diào)整的五自由度精密定位固定裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于透鏡組調(diào)整的定位固定裝置，屬于光學(xué)裝調(diào)技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
光學(xué)裝配工藝技術(shù)對(duì)光學(xué)系統(tǒng)的性能產(chǎn)生直接影響。隨著光學(xué)系統(tǒng)的光學(xué)參數(shù)和指標(biāo)日益提高，共軸成像光學(xué)系統(tǒng)要達(dá)到接近衍射限的成像質(zhì)量，在光學(xué)裝調(diào)技術(shù)中，高精度光軸一致性裝調(diào)技術(shù)已經(jīng)成為必要的手段。傳統(tǒng)的光學(xué)裝調(diào)方法是直接組裝整個(gè)光學(xué)系統(tǒng)，然后定性檢驗(yàn)該光學(xué)系統(tǒng)的成像質(zhì)量，再根據(jù)像差特征和工程經(jīng)驗(yàn)決定系統(tǒng)中相關(guān)組元的多維調(diào)整方向及其調(diào)整量，通過(guò)對(duì)這些調(diào)整量進(jìn)行調(diào)整后再檢驗(yàn)判斷光學(xué)系統(tǒng)的成像質(zhì)量。如此反復(fù)進(jìn)行，直至光學(xué)系統(tǒng)的成像質(zhì)量滿足設(shè)計(jì)要求。該方法偶然誤差較大，裝調(diào)出的光學(xué)產(chǎn)品的光軸一致性較差。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是為了解決現(xiàn)有光學(xué)裝調(diào)方法偶然誤差較大，裝調(diào)出的光學(xué)產(chǎn)品的光軸一致性較差的問(wèn)題，提供一種用于透鏡組調(diào)整的五自由度精密定位固定裝置。用于透鏡組調(diào)整的五自由度精密定位固定裝置，它包括支撐底座1、一號(hào)水平絲杠電機(jī)2、二號(hào)水平絲杠電機(jī)3、一號(hào)水平位置傳感器4、二號(hào)水平位置傳感器5、一號(hào)定位固定環(huán)6、二號(hào)定位固定環(huán)7、一號(hào)定位調(diào)節(jié)螺釘6-3、二號(hào)定位調(diào)節(jié)螺釘6-4、三號(hào)定位調(diào)節(jié)螺釘 7-3和四號(hào)定位調(diào)節(jié)螺釘7-4，一號(hào)水平位置傳感器4設(shè)置在一號(hào)水平絲杠電機(jī)2上，一號(hào)水平絲杠電機(jī)2連接在支撐底座1的底部X軸方向，二號(hào)水平位置傳感器5設(shè)置在二號(hào)水平絲杠電機(jī)3上，二號(hào)水平絲杠電機(jī)3連接在支撐底座1的底部Z軸方向，一號(hào)定位固定環(huán) 6和二號(hào)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(hào)定位調(diào)節(jié)螺釘6-3、二號(hào)定位調(diào)節(jié)螺釘6-4、三號(hào)定位調(diào)節(jié)螺釘7-3和四號(hào)定位調(diào)節(jié)螺釘7-4的前端為彈簧，一號(hào)定位調(diào)節(jié)螺釘6-3、二號(hào)定位調(diào)節(jié)螺釘6-4、三號(hào)定位調(diào)節(jié)螺釘7-3和四號(hào)定位調(diào)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(hào)定位調(diào)節(jié)螺釘6-3 位于一號(hào)定位固定環(huán)6的左端，二號(hào)定位調(diào)節(jié)螺釘6-4位于一號(hào)定位固定環(huán)6的底端，三號(hào)定位調(diào)節(jié)螺釘7-3位于二號(hào)定位固定環(huán)7的左端，四號(hào)定位調(diào)節(jié)螺釘7-4位于二號(hào)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(duì)透鏡組進(jìn)行重復(fù)定位，定位光軸一致性高；結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，能對(duì)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(gè)自由度進(jìn)行精密調(diào)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(jìn)行方位調(diào)整和固定，使得制造成本低、實(shí)用性好、裝調(diào)方便。


圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖，權(quán)利要求書中的左、右位置以此圖為準(zhǔn)；圖2為本發(fā)明實(shí)施例的透鏡組的結(jié)構(gòu)示意圖，圖3為本發(fā)明的側(cè)視圖。
具體實(shí)施例方式具體實(shí)施方式
一結(jié)合圖1和圖3說(shuō)明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式包括支撐底座1、 一號(hào)水平絲杠電機(jī)2、二號(hào)水平絲杠電機(jī)3、一號(hào)水平位置傳感器4、二號(hào)水平位置傳感器5、 一號(hào)定位固定環(huán)6、二號(hào)定位固定環(huán)7、一號(hào)定位調(diào)節(jié)螺釘6-3、二號(hào)定位調(diào)節(jié)螺釘6-4、三號(hào)定位調(diào)節(jié)螺釘7-3和四號(hào)定位調(diào)節(jié)螺釘7-4，一號(hào)水平位置傳感器4設(shè)置在一號(hào)水平絲杠電機(jī)2上，一號(hào)水平絲杠電機(jī)2連接在支撐底座1的底部X軸方向，二號(hào)水平位置傳感器5設(shè)置在二號(hào)水平絲杠電機(jī)3上，二號(hào)水平絲杠電機(jī)3連接在支撐底座1的底部Z軸方向，一號(hào)定位固定環(huán)6和二號(hào)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(hào)定位調(diào)節(jié)螺釘6-3、二號(hào)定位調(diào)節(jié)螺釘6-4、三號(hào)定位調(diào)節(jié)螺釘7-3和四號(hào)定位調(diào)節(jié)螺釘7-4的前端為彈簧，一號(hào)定位調(diào)節(jié)螺釘6-3、二號(hào)定位調(diào)節(jié)螺釘6-4、三號(hào)定位調(diào)節(jié)螺釘7-3和四號(hào)定位調(diào)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(hào)定位調(diào)節(jié)螺釘6-3位于一號(hào)定位固定環(huán)6的左端，二號(hào)定位調(diào)節(jié)螺釘6-4位于一號(hào)定位固定環(huán) 6的底端，三號(hào)定位調(diào)節(jié)螺釘7-3位于二號(hào)定位固定環(huán)7的左端，四號(hào)定位調(diào)節(jié)螺釘7-4位于二號(hào)定位固定環(huán)7的底端。支撐底座1為透鏡組的裝調(diào)提供支撐結(jié)構(gòu)，固定在光學(xué)系統(tǒng)工作平臺(tái)上。X軸方向的一號(hào)水平位置傳感器4和Z軸方向的二號(hào)水平位置傳感器5均為光電開(kāi)關(guān)傳感器，用于測(cè)量支撐底座1和裝調(diào)基準(zhǔn)在TL水平面上的位置。通過(guò)Z軸方向的二號(hào)水平絲杠電機(jī)3可以精密調(diào)整透鏡組沿光軸方向的平移；通過(guò)同時(shí)調(diào)整一號(hào)定位固定環(huán)6上的二號(hào)定位調(diào)節(jié)螺釘6-4和二號(hào)定位固定環(huán)7上的四號(hào)定位調(diào)節(jié)螺釘7-4，可以調(diào)整光學(xué)系統(tǒng)沿Y軸方向的平移；通過(guò)同時(shí)調(diào)節(jié)一號(hào)定位固定環(huán)6上的一號(hào)定位調(diào)節(jié)螺釘6-3和二號(hào)定位固定環(huán)7上的三號(hào)定位調(diào)節(jié)螺釘7-3，可以調(diào)整透鏡組沿X軸方向的平移；通過(guò)單獨(dú)調(diào)節(jié)一號(hào)定位固定環(huán)6上的二號(hào)定位調(diào)節(jié)螺釘6-4或二號(hào)定位固定環(huán)7上的四號(hào)定位調(diào)節(jié)螺釘7-4，可以調(diào)整透鏡組沿Y軸方向的傾斜；通過(guò)單獨(dú)調(diào)節(jié)一號(hào)定位固定環(huán)6上的一號(hào)定位調(diào)節(jié)螺釘6-3或二號(hào)定位固定環(huán)7上的三號(hào)定位調(diào)節(jié)螺釘 7-3，可以調(diào)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(shí)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(gè)自由度的精密調(diào)節(jié)定位。
具體實(shí)施方式
二 結(jié)合圖1和圖3說(shuō)明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式一的支撐底座1包括水平底座1-1、一號(hào)垂直支撐板1-2、二號(hào)垂直支撐板1-5和水平固定板1-3，一號(hào)垂直支撐板1-2和二號(hào)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(hào)垂直支撐板1-2和二號(hào)垂直支撐板1-5相對(duì)的側(cè)表面的中間。其它組成和連接關(guān)系與實(shí)施方式一相同。
具體實(shí)施方式
三結(jié)合圖1說(shuō)明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式與實(shí)施方式一不同的是它還包括一號(hào)彈性固定螺釘6-1、二號(hào)彈性固定螺釘6-2、三號(hào)彈性固定螺釘7-1、四號(hào)彈性固定螺釘7-2、一號(hào)卡位螺釘6-5和二號(hào)卡位螺釘7-5，一號(hào)彈性固定螺釘6-1、二號(hào)彈性固定螺釘6-2、三號(hào)彈性固定螺釘7-1、四號(hào)彈性固定螺釘7-2、一號(hào)卡位螺釘6-5和二號(hào)卡位螺釘7-5的前端為彈簧，一號(hào)彈性固定螺釘6-1、二號(hào)彈性固定螺釘6-2、三號(hào)彈性固定螺釘 7-1、四號(hào)彈性固定螺釘7-2、一號(hào)卡位螺釘6-5和二號(hào)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(hào)彈性固定螺釘6-1位于一號(hào)定位固定環(huán)6的右端，二號(hào)彈性固定螺釘6-2位于一號(hào)定位固定環(huán)6的頂端，三號(hào)彈性固定螺釘7-1位于二號(hào)定位固定環(huán)7的右端，四號(hào)彈性固定螺釘7-2位于二號(hào)定位固定環(huán)7的頂端，一號(hào)卡位螺釘6-5位于一號(hào)定位固定環(huán)6的與水平方向呈45°角的右上端，二號(hào)卡位螺釘7-5位于二號(hào)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(guān)系與實(shí)施方式一相同。
具體實(shí)施方式
四結(jié)合圖3說(shuō)明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式與實(shí)施方式一不同的是它還包括一號(hào)編碼器2-1和二號(hào)編碼器3-1，一號(hào)編碼器2-1置于一號(hào)水平絲杠電機(jī)2上的電機(jī)軸上，二號(hào)編碼器3-1置于二號(hào)水平絲杠電機(jī)3上的電機(jī)軸上。其它組成和連接關(guān)系與實(shí)施方式一相同。沿X軸方向設(shè)置的一號(hào)水平絲杠電機(jī)2上的電機(jī)軸上的一號(hào)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(shè)置的二號(hào)水平絲杠電機(jī)3上的電機(jī)軸上設(shè)置的二號(hào)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(shí)施方式
五結(jié)合圖1和圖3說(shuō)明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式的一號(hào)定位固定環(huán) 6和二號(hào)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(guān)系與實(shí)施方式一相同。具體實(shí)施例在本實(shí)施例中，由圖2給出光學(xué)設(shè)計(jì)得到的光學(xué)系統(tǒng)光路結(jié)構(gòu)，該光學(xué)結(jié)構(gòu)確定了各光學(xué)元件的具體尺寸及相對(duì)位置。為簡(jiǎn)化系統(tǒng)的機(jī)械結(jié)構(gòu)和便于光學(xué)系統(tǒng)的裝調(diào)，采用分塊獨(dú)立裝配的方案。將該光學(xué)系統(tǒng)分成卡塞格林和轉(zhuǎn)向光學(xué)系統(tǒng)兩個(gè)部分，分別進(jìn)行機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，并獨(dú)立進(jìn)行裝配。兩個(gè)系統(tǒng)獨(dú)立裝配完成后，以光軸為基準(zhǔn)進(jìn)行一致性裝調(diào)。本實(shí)施例以裝調(diào)好的前端卡塞格林光學(xué)系統(tǒng)9為基準(zhǔn)，利用發(fā)明的裝置及定位方法對(duì)后端的轉(zhuǎn)向光學(xué)系統(tǒng)——透鏡組8進(jìn)行光軸一致性裝調(diào)。裝調(diào)的具體步驟如下步驟1、根據(jù)設(shè)計(jì)的光學(xué)系統(tǒng)和機(jī)械系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，確定裝調(diào)的基準(zhǔn)，并用一號(hào)水平位置傳感器和二號(hào)水平位置傳感器定位基準(zhǔn)點(diǎn)(Xl，Z1)；步驟2、通過(guò)一號(hào)水平絲杠電機(jī)和二號(hào)水平絲杠電機(jī)調(diào)節(jié)定位固定裝置在XL水平面上的位置，當(dāng)一號(hào)水平位置傳感器探測(cè)到基準(zhǔn)面沿X軸為X1, 二號(hào)水平位置傳感器探測(cè)到另一基準(zhǔn)面沿Z軸為Z1時(shí)，完成裝置位置的粗調(diào)；步驟3、將欲調(diào)試的透鏡組置入一號(hào)定位固定環(huán)和二號(hào)定位固定環(huán)內(nèi)，通過(guò)螺釘粗略定位透鏡組的位置；步驟4、利用系統(tǒng)的星點(diǎn)成像或分辨率圖案成像對(duì)裝調(diào)的光學(xué)系統(tǒng)進(jìn)行檢測(cè)，并通過(guò)調(diào)節(jié)Z軸方向的二號(hào)水平絲杠電機(jī)、一號(hào)定位調(diào)節(jié)螺釘、二號(hào)定位調(diào)節(jié)螺釘、三號(hào)定位調(diào)節(jié)螺釘和四號(hào)定位調(diào)節(jié)螺釘，精密調(diào)整透鏡組在XYZ空間的方位；步驟5、重復(fù)步驟4，直至透鏡組成像質(zhì)量最好，此時(shí)用一號(hào)卡位螺釘和二號(hào)卡位螺釘將透鏡組固定在裝置上，完成裝調(diào)。
權(quán)利要求
1.用于透鏡組調(diào)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(hào)水平絲杠電機(jī)O)、二號(hào)水平絲杠電機(jī)(3)、一號(hào)水平位置傳感器G)、二號(hào)水平位置傳感器(5)、一號(hào)定位固定環(huán)(6)、二號(hào)定位固定環(huán)(7)、一號(hào)定位調(diào)節(jié)螺釘(6- 、二號(hào)定位調(diào)節(jié)螺釘(6-4)、三號(hào)定位調(diào)節(jié)螺釘(7- 和四號(hào)定位調(diào)節(jié)螺釘(7-4)，一號(hào)水平位置傳感器(4) 設(shè)置在一號(hào)水平絲杠電機(jī)( 上，一號(hào)水平絲杠電機(jī)( 連接在支撐底座(1)的底部X軸方向，二號(hào)水平位置傳感器( 設(shè)置在二號(hào)水平絲杠電機(jī)C3)上，二號(hào)水平絲杠電機(jī)(3)連接在支撐底座(1)的底部Z軸方向，一號(hào)定位固定環(huán)(6)和二號(hào)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(hào)定位調(diào)節(jié)螺釘(6-3)、二號(hào)定位調(diào)節(jié)螺釘(6-4)、三號(hào)定位調(diào)節(jié)螺釘(7- 和四號(hào)定位調(diào)節(jié)螺釘(7-4)的前端為彈簧，一號(hào)定位調(diào)節(jié)螺釘(6-3)、二號(hào)定位調(diào)節(jié)螺釘(6-4)、三號(hào)定位調(diào)節(jié)螺釘(7- 和四號(hào)定位調(diào)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(hào)定位調(diào)節(jié)螺釘(6- 位于一號(hào)定位固定環(huán)(6)的左端，二號(hào)定位調(diào)節(jié)螺釘(6-4)位于一號(hào)定位固定環(huán)(6)的底端，三號(hào)定位調(diào)節(jié)螺釘(7- 位于二號(hào)定位固定環(huán)(7)的左端，四號(hào)定位調(diào)節(jié)螺釘(7-4)位于二號(hào)定位固定環(huán)(7)的底端。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述用于透鏡組調(diào)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(hào)垂直支撐板(1-2)、二號(hào)垂直支撐板(1- 和水平固定板(1-3)，一號(hào)垂直支撐板(1- 和二號(hào)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(hào)垂直支撐板(1- 和二號(hào)垂直支撐板(1-5)相對(duì)的側(cè)表面的中間。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述用于透鏡組調(diào)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(hào)彈性固定螺釘(6-1)、二號(hào)彈性固定螺釘(6-2)、三號(hào)彈性固定螺釘(7-1)、 四號(hào)彈性固定螺釘(7-2)、一號(hào)卡位螺釘(6- 和二號(hào)卡位螺釘(7-5)，一號(hào)彈性固定螺釘 (6-1)、二號(hào)彈性固定螺釘(6-2)、三號(hào)彈性固定螺釘(7-1)、四號(hào)彈性固定螺釘(7-2)、一號(hào)卡位螺釘(6- 和二號(hào)卡位螺釘(7-5)的前端為彈簧，一號(hào)彈性固定螺釘(6-1)、二號(hào)彈性固定螺釘(6-2)、三號(hào)彈性固定螺釘(7-1)、四號(hào)彈性固定螺釘(7-2)、一號(hào)卡位螺釘(6-5) 和二號(hào)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(hào)彈性固定螺釘(6-1)位于一號(hào)定位固定環(huán)(6)的右端，二號(hào)彈性固定螺釘(6-2)位于一號(hào)定位固定環(huán)(6)的頂端，三號(hào)彈性固定螺釘(7-1)位于二號(hào)定位固定環(huán)(7)的右端， 四號(hào)彈性固定螺釘(7-2)位于二號(hào)定位固定環(huán)(7)的頂端，一號(hào)卡位螺釘(6-5)位于一號(hào)定位固定環(huán)(6)的與水平方向呈45°角的右上端，二號(hào)卡位螺釘(7- 位于二號(hào)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(quán)利要求3所述用于透鏡組調(diào)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(hào)編碼器和二號(hào)編碼器(3-1)，一號(hào)編碼器置于一號(hào)水平絲杠電機(jī) (2)上的電機(jī)軸上，二號(hào)編碼器(3-1)置于二號(hào)水平絲杠電機(jī)C3)上的電機(jī)軸上。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述用于透鏡組調(diào)整的五自由度精密定位固定裝置，其特征在于一號(hào)定位固定環(huán)(6)和二號(hào)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(diào)整的五自由度精密定位固定裝置，涉及用于透鏡組調(diào)整的定位固定裝置，解決了現(xiàn)有光學(xué)裝調(diào)方法偶然誤差較大，裝調(diào)出的光學(xué)產(chǎn)品的光軸一致性較差的問(wèn)題，它包括支撐底座、水平絲杠電機(jī)、水平位置傳感器、定位固定環(huán)和定位調(diào)節(jié)螺釘，一號(hào)水平位置傳感器設(shè)置在一號(hào)水平絲杠電機(jī)上，一號(hào)水平絲杠電機(jī)連接在支撐底座的底部X軸方向，二號(hào)水平位置傳感器設(shè)置在二號(hào)水平絲杠電機(jī)上，二號(hào)水平絲杠電機(jī)連接在支撐底座的底部Z軸方向，一號(hào)定位固定環(huán)和二號(hào)定位固定環(huán)固定在支撐底座沿Z軸方向的兩端，定位調(diào)節(jié)螺釘?shù)那岸藶閺椈?，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)。用于透鏡組調(diào)整的精密定位。
文檔編號(hào)G02B7/02GK102193161SQ20111014472
公開(kāi)日2011年9月21日 申請(qǐng)日期2011年5月31日 優(yōu)先權(quán)日2011年5月31日
發(fā)明者王治樂(lè), 謝蓄芬, 馬秉鑫, 龔仲?gòu)?qiáng) 申請(qǐng)人:哈爾濱工業(yè)大學(xué)