离轴非球面元件精密定轴方法
【专利摘要】本发明公开了一种离轴非球面元件精密定轴方法，根据生产厂家给定的楔形透镜楔角值，借助旋转分度台、标准镜、自准直仪和内调焦望远镜建立楔形透镜定轴基准，再加入楔形透镜，调整楔形透镜姿态或调整内调焦望远镜姿态，采用基准过渡和多个基准复合定位的方法，达到楔形透镜精密定轴的目的。本发明的显著效果是：本发明基于平面和曲面反射远场成像的原理，通过基准复制传递，楔角补偿，建立多个基准同时对楔形透镜平面和曲面法线进行监测，保证了定出的楔形透镜光轴的精确性；实现了不同楔角、不同口径、不同曲率半径的楔形透镜精密定轴，具有很高的通用性和实用性。
【专利说明】 离轴非球面元件精密定轴方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及到光学工程【技术领域】，具体地说，是一种离轴非球面元件精密定轴方法。
【背景技术】
[0002]目前，公知的透镜定轴方法是靠将透镜元件装配到机械加工的基准孔、基准面来保证，或者通过近场准直来实现定轴，使得透镜定轴的精度有限。另外，市场上的焦距仪和定心仪也只能实现短曲率半径、小口径的共轴球面元件定轴，操作不便，且无法实现楔形透镜元件定轴。
【发明内容】
[0003]针对现有技术的不足，本发明的目的是提供一种离轴非球面元件精密定轴方法，该方法基于基准过渡、多个基准同时监测方式，不仅定轴精度高，而且可以实现长曲率半径、大口径的楔形透镜定轴。
[0004]为达到上述目的，本发明表述一种离轴非球面元件精密定轴方法，其特征在于按照以下步骤进行:
[0005]步骤1:在旋转分度台上放置一块标准镜，在该标准镜的一侧架设自准直仪，调整自准直仪的姿态，对标准镜表面法线进行准直；
[0006]步骤2:将旋转分度台转过与楔形透镜楔角相同的角度，在标准镜的另一侧架设内调焦望远镜，并对标准镜表面法线进行准直；
[0007]步骤3:在自准直仪和标准镜之间加入待定轴楔形透镜，该楔形透镜的平面朝向自准直仪，楔形透镜的曲面朝向内调焦望远镜，调整楔形透镜的姿态，并通过自准直仪对楔形透镜的平面法线进行准直，以及通过内调焦望远镜对楔形透镜的曲面中心法线进行准直，从而实现楔形透镜的定轴。
[0008]在楔形透镜定轴之前，先根据生产厂家给定的楔形透镜楔角值，借助旋转分度台、标准镜、自准直仪和内调焦望远镜建立楔形透镜定轴基准，再加入楔形透镜，调整楔形透镜姿态或调整内调焦望远镜姿态，来完成楔形透镜定轴。由于楔形透镜曲面法线有无数条，用单个基准是无法确立透镜曲面中心轴线。因此本技术方案基于光学成像原理，采用基准过渡和多个基准复合定位的方法，达到楔形透镜精密定轴的目的。本发明能够保证定出的楔形透镜光轴的精确性；能够实现不同楔角、不同口径、不同曲率半径的楔形透镜精密定轴，具有很高的通用性和实用性。
[0009]作为更进一步的技术方案，所述步骤3的具体步骤为:
[0010]步骤3-1:撤走旋转分度台和标准镜，调整楔形透镜的平移和转角，使自准直仪射出平行光，并使得经楔形透镜的平面反射回的叉丝像与自准直仪的自身固有自准直叉丝重合，实现自准直仪对楔形透镜平面法线的准直；
[0011]步骤3-2:对内调焦望远镜进行调焦，使内调焦望远镜射出锥光，并使得经楔形透镜的曲面反射回的叉丝像与内调焦望远镜的自身固有自准直叉丝重合，且自准直仪的轴线与楔形透镜平面的表面法线指向一致，内调焦望远镜轴线与楔形透镜曲面中心法线指向一致，从而实现内调焦望远镜对楔形透镜曲面中心法线的准直。
[0012]作为更进一步的技术方案，所述旋转分度台采用气悬浮分度台。
[0013]本发明的显著效果是:本发明基于平面和曲面反射远场成像的原理，通过基准复制传递，楔角补偿，建立多个基准同时对楔形透镜平面和曲面法线进行监测，保证了定出的楔形透镜光轴的精确性；实现了不同楔角、不同口径、不同曲率半径的楔形透镜精密定轴，具有很高的通用性和实用性。
【专利附图】
【附图说明】
[0014]图1是本发明的方法流程图；
[0015]图2是本发明中架设平面法线定轴基准示意图；
[0016]图3是本发明中架设曲面法线定轴基准示意图；
[0017]图4是本发明中调节透镜姿态定透镜光轴示意图。
【具体实施方式】
[0018]下面结合附图对本发明的【具体实施方式】以及工作原理作进一步详细说明。
[0019]参见附图1，一种离轴非球面元件精密定轴方法，按照以下步骤进行:
[0020]步骤1:在旋转分度台3上放置一块标准镜2，在该标准镜2的一侧架设自准直仪1，如图2所示，调整自准直仪I的姿态，使得待测标准镜2反射回的叉丝像与自准直仪I的自身固有自准直叉丝重合，即对标准镜2表面法线进行准直；
[0021]本实施例中，所述自准直仪I采用Collapex AC300型数显光电自准直仪，该自准直仪具有数据自动采集和保存功能，易于实现智能化控制，其主要性能指标参数为:自准直精度优于I"，测角精度优于0.3"，测角范围约1200"。
[0022]步骤2:将旋转分度台3转过与楔形透镜5楔角同样大小的角度，在标准镜2的另一侧架设内调焦望远镜4，如图3所示，使得经标准镜2的表面反射回的叉丝像与内调焦望远镜4的自身固有自准直叉丝重合，即对标准镜2表面法线进行准直；
[0023]本方案中，作为优选，所述旋转分度台3采用Anglapex-CAlOOO型分度台，该分度台主要性能指标参数为:转角精度优于I"，转角范围360° ;
[0024]所述内调焦望远镜4采用NWJ-3型内调焦望远镜，该内调焦望远镜具有近场准直和远场准直功能，配外置CCD替代肉眼观测，其主要性能指标参数为:自准直精度与测角精度优于6"，测角范围约3°。
[0025]步骤3:撤走旋转分度台3和标准镜2，在自准直仪I和内调焦望远镜4之间加入待定轴楔形透镜5，如图4所示，该楔形透镜5的平面朝向自准直仪1，楔形透镜5的曲面朝向内调焦望远镜4，调整楔形透镜5的姿态，并分别通过自准直仪I对楔形透镜5的平面法线进行准直和内调焦望远镜4对楔形透镜5的曲面中心法线进行准直，从而实现楔形透镜5的定轴，具体步骤为:
[0026]步骤3-1:调整楔形透镜5的平移和转角，使自准直仪I射出平行光，并使得经楔形透镜5的平面反射回的叉丝像与自准直仪I的自身固有自准直叉丝重合，实现自准直仪I对楔形透镜5平面法线的准直；
[0027]步骤3-2:对内调焦望远镜4进行调焦，使内调焦望远镜4射出锥光，并使得经楔形透镜5的曲面反射回的叉丝像与内调焦望远镜4的自身固有自准直叉丝重合，且自准直仪I的轴线与楔形透镜5平面的表面法线指向一致，内调焦望远镜4轴线与楔形透镜5曲面中心法线指向一致，从而实现内调焦望远镜4对楔形透镜5曲面中心法线的准直。
[0028]本发明基于平面和曲面反射远场成像的原理，根据生产厂家给定的楔形透镜楔角值，借助旋转分度台、标准镜、自准直仪和内调焦望远镜建立楔形透镜定轴基准，再加入楔形透镜，调整楔形透镜姿态或调整内调焦望远镜姿态，通过基准复制传递，楔角补偿，建立多个基准同时对楔形透镜平面和曲面法线进行监测，达到楔形透镜精密定轴的目的。
【权利要求】
1.一种离轴非球面元件精密定轴方法，其特征在于按照以下步骤进行: 步骤1:在旋转分度台(3)上放置一块标准镜(2),在该标准镜(2)的一侧架设自准直仪(1),调整自准直仪(1)的姿态，对标准镜(2)表面法线进行准直； 步骤2:将旋转分度台(3)转过与楔形透镜(5)楔角相同的角度，在标准镜(2)的另一侧架设内调焦望远镜(4),并对标准镜(2)表面法线进行准直； 步骤3:撤走旋转分度台(3)和标准镜(2),在光路中加入待定轴楔形透镜(5),楔形透镜(5)的平面朝向自准直仪(1),楔形透镜(5)的曲面朝向内调焦望远镜(4),调整楔形透镜(5)的姿态，并通过自准直仪(1)对楔形透镜(5)的平面法线进行准直，以及通过内调焦望远镜(4)对楔形透镜(5)的曲面中心法线进行准直，从而实现楔形透镜(5)的定轴。
2.一种如权利要求1所述的离轴非球面元件精密定轴方法，其特征在于:所述步骤3的具体步骤为: 步骤3-1:撤走旋转分度台(3)和标准镜(2),调整楔形透镜(5)的平移和转角，使得经楔形透镜(5)的平面反射回的叉丝像与自准直仪(1)的自身固有自准直叉丝重合，实现自准直仪(1)对楔形透镜(5)平面法线的准直； 步骤3-2:对内调焦望远镜(4)进行调焦，使内调焦望远镜(4)射出锥光，并使得经楔形透镜(5)的曲面反射回的叉丝像与内调焦望远镜(4)的自身固有自准直叉丝重合，且自准直仪(1)的轴线与楔形透镜(5)平面的表面法线指向一致，内调焦望远镜(4)轴线与楔形透镜⑶曲面中心法线指向一致，从而实现内调焦望远镜⑷对楔形透镜(5)曲面中心法线的准直。
3.根据权利要求1所述的离轴非球面元件精密定轴方法，其特征在于:所述旋转分度台(3)采用气悬浮分度台。
【文档编号】G01B11/27GK104483757SQ201410671102
【公开日】2015年4月1日 申请日期:2014年11月20日 优先权日:2014年11月20日
【发明者】徐旭, 独伟锋, 叶朗, 陈清海, 叶海仙, 刘青安, 林春刚, 魏春蓉 申请人:中国工程物理研究院激光聚变研究中心