[发明专利]一种高精度对准光学元件和玻璃平板的装置与方法

说明书

本发明涉及一种高精度对准光学元件和玻璃平板的装置与方法。适用于精密器械装调领域，提供了光学元件表面平行度的对准装置，包括支撑第一光学元件的第一支架、支撑第二光学元件的第二支架、激光自准直仪及控制器；激光自准直仪包括主机和与主机配套的分光镜及表面反射镜，分光镜贴设于第一光学元件表面，表面反射镜贴设于第二光学元件表面；第一支架上设有第一调节件，第二支架上设有第二调节件。本发明采集了分光镜和表面反射镜转动时的多组数据，在激光自准直仪精度不够时，通过多次测量可提高重复精度，激光自准直仪存在系统偏差时可以相互抵消；通过对分光镜和表面反射镜进行旋转并取光点轨迹中心进行计算，消除了分光镜和表面反射镜自身厚度不均带来的偏差，提高了光学元件平行度检测精度和效率。

技术领域

本发明属于精密机械装调技术领域，尤其涉及一种高精度对准光学元件和玻璃平板的装置与方法。

背景技术

在一般的光学元件和玻璃平板的精密装调技术中，一般会采用激光自准直仪作为调整的方向基准，通过表面反射镜作为滑动物体，以获得物体如导轨的平面度信息，当从表面反射镜反射的光线返回自准直仪屏幕或者成像器件时，会形成一个亮的光点，当光点和出厂校准好的光轴中心重合的时候，认为反射镜的方向垂直于激光方向，并以此得到平面度信息。但随着电子元器件及其装配要求的提高，与此对应的自动装配设备的装配精度也随之提高，当该精度和激光自准直仪的重复精度在一个数量级上时，则传统方法不能够得到精确的测量。另一方面，由于激光自准直仪所配套的表面反射镜的厚度不是绝对均匀，不能够确保测量结果的偏倚性能。例如，目前有自动化设备平面度装配要求为0.5角秒，和一般激光自准直仪所提供的重复精度0.1角秒在一个数量级上，则难以满足精确测量的要求；另外，一般的表面反射镜前后表面平行度低于1角秒，当设备对反射镜的反射面和安装面的平行度要求高于1角秒时，则不能提供足够精确的平面度测量。

发明内容

本发明的目的在于提供一种高精度对准光学元件和玻璃平板的装置，旨在提高光学元件和玻璃平板平行度的测量精度并进行高精度对准。

本发明是这样实现的，一种光学元件表面平行度的对准装置，包括用于支撑待对准的第一光学元件的第一支架、用于支撑待对准的第二光学元件的第二支架、激光自准直仪，以及与所述激光自准直仪连接的用于分析两光学元件表面平行度的控制器；所述激光自准直仪包括用于发射激光并接收所述激光的反射光的主机，还包括与所述主机配套的可将所述激光部分反射回主机并部分透射的分光镜，以及位于所述分光镜的透射光路上的表面反射镜，所述分光镜贴设于所述第一光学元件待对准的表面，所述表面反射镜贴设于所述第二光学元件待对准的表面；所述第一支架上设有用于调节所述第一光学元件平面度的第一调节件，所述第二支架上设有用于调节所述第二光学元件平面度的第二调节件。

本发明的另一目的在于提供一种光学元件表面平行度的对准方法，包括下述步骤：

通过激光自准直仪的主机输出激光，所述激光于分光镜的上表面部分反射回主机，在所述主机上形成第一光点，另一部分激光经所述分光镜透射至表面反射镜，经所述表面反射镜反射后在所述主机上形成第二光点；

以一定点为中心转动所述分光镜，使所述激光经过所述分光镜的不同位置反射，在所述主机上形成多个第一光点；

以一定点为中心转动所述表面反射镜，使所述激光经过所述表面反射镜的不同位置反射，在所述主机上形成多个第二光点；

通过控制器获取每个第一光点和第二光点的中心，以圆拟合的方法将所述多个第一光点的中心拟合成第一光点轨迹，将所述多个第二光点的中心拟合成第二光点轨迹；

获取所述第一光点轨迹的中心和第二光点轨迹的中心并计算两中心之间的偏差，根据该偏差确定所述第一光学元件和第二光学元件的表面平行度。