[发明专利]光学系统对心装调的装置和方法

说明书

技术领域

本发明涉及光学系统领域，且特别涉及一种光学系统对心装调的装置和方法。

背景技术

光学系统的中心偏差缺陷严重的影响着光学仪器的质量，影响了光学设计的理论基础——共轴理论，造成光学系统成像质量下降。因此设计和制造高精度的定心设备，是为了保证光学镜头各个镜片的光轴一致，从而减小镜头装校过程中产生的中心偏差。中心偏差的原理如图1所示。对于高精度光学系统，尤其是光刻镜头的装配，其偏心量应保证在微米量级，只有通过高精度定心设备(精度≤1μm)的实时监控才能保证。

定心仪是通过检测球面透镜的两面的球心是否位于透镜光轴上来定量测量加工中的偏心程度。它可以在测量后定心磨边，还可用于滚边、胶合以及装校中的偏心检验。

据有关文献介绍，一般常用的定心仪器采用如图2所示装置(《光电工程》第25卷第6期，《电视内调焦定心仪及其应用》，魏全忠，叶华寿)，该装置包括部件有：照明灯1，反射聚光镜2，转向反射镜3，反射分划板4，调焦物镜组5，被检透镜6，转向显微物镜组7，测量分划板8，目镜9。照明灯1发出的光，经过反射聚光镜2和反射分划板4，反射分划板4上具有十字刻线形狭缝；反射分划板4的十字线经调焦物镜组成像于被检透镜6的表面球心O处，然后到达被检透镜6的表面，并被其沿原路反射回来，并再经过调焦物镜5成像于反射分划板4的表面上，该像再经过转向显微物镜组7成像于测量分划板8上，观察者通过目镜9可以看清这个像，然后根据所成像对被检透镜6进行调整，即可完成光学透镜的对心工作。

该结构成的是球心像，其测量精度由调焦物镜组5、转向显微物镜组7的放大倍率及测量分划板8的格值共同决定，精度一般在5μm上下。但是这种对心装置不能满足光刻物镜之类的高精密光学系统定心装调的需要。因此，如何解决现有光学定心仪的缺点，提高它的精度已成为本领域技术人员亟待解决的技术课题。

提高定心仪的精度有两种途径，一种是提高光学成像部分的测量精度，一种是提高工作转台的主轴精度。实用新型专利CN201016713中介绍了一种具有空气轴承转台的光学定中仪，其主要特点在于给出了一个高精度的气浮转台，但是没有给出光学成像部分的具体结构和测量精度。

发明内容

本发明提出一种光学系统对心装调的装置和方法，其提供一种自准直显微镜，将它运用到高精度定心仪中，它与高精度的空气轴承共同使用，能有效提高该定心设备的定心精度，以满足高精度光学系统镜片的装校要求。

为了达到上述目的，本发明提出一种光学系统对心装调装置，所述光学系统对心装调装置包括自准直显微镜和具有空气轴承的转台，其中所述自准直显微镜的光轴与所述空气轴承的旋转轴精确对准，其特征在于：所述自准直显微镜包括照明模块，带刻丝的掩膜板，调焦物镜组，显微物镜组，测量分划板，显微目镜组，所述转台用于放置被检透镜，所述自准直显微镜还包括CCD，显微目镜组为目视通道，CCD为光电通道，所述目视通道在调整方式时工作，所述光电通道在自动方式时工作，所述自准直显微镜还包括分光棱镜、半透半反镜，所述照明模块由反射聚光镜、灯泡和聚光透镜组成，用以发出平行光束，该光束照在带刻丝的掩膜板的平面上，从刻丝透过的光线经分光棱镜反射，通过调焦镜组成像在被检透镜上，从被检透镜反射回的光线依次经过调焦镜组，分光棱镜和显微物镜组，再经过半透半反镜分别进入目视通道或进入光电通道成像。

进一步的，所述空气轴承的主轴精度小于等于0.1μm，保证所述光学系统对心装调装置的偏心测量精度和镜片装调精度。

进一步的，所述自准直显微镜设置于导轨支架并可上下移动以适应被检透镜不同曲率半径的要求。

进一步的，所述导轨支架上安装有光栅尺，用于测量被检透镜的厚度、曲率半径、焦长。

进一步的，所述调焦物镜的位置可以沿着所述自准直显微镜的光轴移动调整来改变所述自准直显微镜的焦距，所述调整使用电机驱动或者手动调整。

进一步的，所述显微物镜组的放大倍率为30-60倍。

进一步的，所用测量分划板的最小格值在1-5μm范围内。

进一步的，所述空气轴承的主轴为气浮轴承，该主轴由电机驱动，所述电机的转速在0-1500之间调整。

进一步的，所述转台上设置有调整装置用于对被检透镜进行倾斜和径向调整。