大多数的
光学实验室,对采用平行光管的透射式定心工具比较熟悉,但这种方法有很大的局限性。首先,这种测量不适用于非球面、柱面和抛物面的
镜头。然而动态
激光反射系统可以应用于任何光学表面。其次,基于平行光管的对准仪需要随测量对象的变换经常改变物镜,使得测量成本非常高昂。标准的平行光管使用低强度的白光
光源,在大部分增透膜表面的反射率很低,特别是V 型镀膜。激光反射系统则不存在此类问题。在此简单得介绍下激光反射式定心方式。
Wg \`!T 激光反射式定心与装配工作台(定心仪),用于精密与超精密镜头组的装配,以提高装配和检测精度。定心仪可以将多元件系统的装配、测量、检测等过程紧密地联系在一起。在装配过程中,操作者可以获得光学对准信息的反馈,用标准光学测量模块可以测到的最小倾斜值达到2弧秒,中心定位的精度可以达到小于0.5微米。
>d1gVBhk hqr V {c 工作原理
"lU%Pm]> 定心仪的结构大致分成两部分,光学模块和回转样品台。
JrZ"AId2 光学模块包括光源和探测器。采用激光作探测源,
激光器的
波长可以根据被测对象,选择可见或红外光。激光通过固定
焦距的镜头,入射到被测镜头的上表面或下表面,由镜头表面反射回来的光聚焦在探测器,形成测量反馈光斑。
gpt98:w: 回转样品台的基座是一个空气轴承转台,具有可调倾斜的自对心夹具,可以调整被测的
透镜,使其外壳机械轴与测量光束共轴。
wlvh DJ 光学模块发出一束聚焦的激光光束,这束光束与空气轴承的旋转轴是精确对心的。
dG{D2~# 光学模块发出了一束聚焦的光束由测量样品表面反射后,
成像在CCD靶面上。如果被测表面恰好在中心,反射的光束在观察界面产生一个在中心固定不改变位置的光斑。若测量的表面不在理想的中心,反射光束的光轴会和理想的中心轴线间产生一个夹角,在观察界面上的反射光斑就会偏离中心位置。 旋转空气轴承,这个偏心的光斑就会围绕着CCD的中心旋转。在观察界面看到的反射光斑轨道半径,与样品的倾斜程度成比例,而与它的曲率半径没有关系。
E}&Z=+v} 7NG^I6WP- X}UR\8g 聚焦光束将从被测镜面反射回CCD后完成测量。由于激光光束是聚焦的,反射光束可以任意选择共焦光束或普通光束。图1和图2是普通光束和共焦光束反射的示意图。通过利用任意一种反射光束,定心仪可以测量的镜片的曲率范围可以从±2mm到无穷大。
SY: gr [ vWcQ6m 在CCD接收到反射光束行成的圆形路径之后,通过
软件进行测量这一圆形的直径,并进行中心位置的测量和计算,然后将数据反馈给操作者。
UM?{ba9 0H<&*U_V !+Ia#( 通过图像采集卡将图像输入到计算机,通过软件可以对各个透镜和整个系统的镜头组装自动完成测量,并计算后将数据存储。
8+gti*C?\ 定心仪系统可以通过空气轴承的旋转来测量一组镜子的光轴的偏差。在空气轴承安装了可以调心和倾斜俯仰的装置,用来帮助将空气轴承的旋转轴与镜头的机械轴对准。一旦将镜头外壳对准,便只需要将各个镜片放置在外壳中,然后用定心仪进行各个透镜的定心。
MGoYL\ 1#o><
? Av3qoH)[< 一般操作过程如下:
*C>B-j$ 1.借助于机械或电子量仪(如千分表、杠杆表等),将透镜筒对准调好。这个过程是建立一个机械的参考,使镜筒的机械轴与空气轴承的旋转轴重合。
H?ZlJ|/c 2.当第一次装配镜头时,每次装配一个元件,并用LAS对每个表面的成像高度进行记录。这将有助于在装配中找到正确像点。
e@B+\1 3.清洁透镜并在其装配位置的圆周的3等分处,每隔120度涂上环氧胶合剂。装配第一个透镜。
3)5Gzn 4.调整光学模块到准确的高度,并使得显示器中的反射像聚焦。
X}!r4<;( 5.转动空气轴承平台,观察显示器上的像点。移动透镜使得像点稳定。等待一段时间直至环氧胶合剂凝固。用固定环将透镜固定。
z@\r V@W5 6.对其他的元件也重复以上过程。