[發明專利]一種可實時補償的光學系統裝調設備及其裝調方法

有效

• 申請號: 202010860464.5
• 申請日: 2020-08-25
• 公開（公告）號: CN112033302B
• 公開（公告）日: 2021-11-23
• 發明（設計）人: 管海軍;王超;徐放;謝曉麟;張繼真;曲賀盟
• 申請（專利權）人: 長春長光智歐科技有限公司
• 主分類號: G01B11/24
• 分類號: G01B11/24;G01B11/255;G01B21/08;G01M11/00;G02B27/62
• 代理公司: 長春吉大專利代理有限責任公司 22201
• 代理人: 王淑秋

本發明涉及一種可實時補償的光學系統裝調設備，該設備的激光干涉儀、深度測量儀、干涉測量儀分別將測得的各鏡片面形精度、厚度、表面曲率半徑傳輸給計算單元，定心儀監控在線調整鏡片傾斜和偏心并將鏡片傾斜角度和偏心距離實測數據傳輸給計算單元；鏡面定位儀測量鏡片與前一片鏡片的間隔實測數據并傳輸給計算單元；針對光學系統第一片鏡片，計算單元根據其理論裝調數據和自變量參數計算得到裝調指導數據；針對后續任一鏡片，計算單元根據其理論裝調數據、自變量參數以及前面各鏡片實際檢測數據偏差累加值計算該鏡片的裝調指導數據。本發明可根據各鏡片實際檢測數據進行實時補償，指導下一片鏡片裝調，實現高端顯微物鏡的快速裝調。

技術領域

本發明屬于光學系統裝調技術領域，涉及一種可實時補償的光學系統裝調設備及其裝調方法。

背景技術

隨著光電技術飛速發展，大批高端鏡頭出現在科研、生活等各個領域，如高端顯微物鏡。這些鏡頭的光學性能除了與光學鏡片的面形精度、光潔度、粗糙度有關，還與鏡片的傾斜偏心及鏡面的間距密切相關，因此高精度的光學裝調技術成為決定鏡頭性能的關鍵。要實現高精度光學裝調，要精確測量出光學鏡片的面形精度、曲率半徑、中心厚度等數據，并按照技術指標要求嚴格控制鏡片的傾斜偏心及鏡面的間隔。現有的裝調工藝流程一般是由光學鏡片加工單位提供面形精度、曲率半徑、中心厚度數據，裝調人員按照設計人員給出的偏心及鏡面間隔要求進行計算和裝調。實際工作中發現，對于高精度的顯微物鏡，即使裝調人員按照技術指標完成裝調，其鏡頭像差也不一定滿足要求，主要是因為光學加工帶來的曲率半徑和中心厚度的不一致性，導致光學設計無法給出通用的技術指標要求；另外，高端顯微物鏡對鏡片的光潔度和鏡頭的潔凈度提出了較高的要求，在裝調過程中應盡量避免光學鏡片與其它物質接觸，以免污染和劃傷光學表面。因此，需要一種高精度非接觸式檢測及實時計算補償的裝調方式。

通常，由光學設計人員給出鏡片偏心及鏡面間隔數據，裝調人員按照數據要求進行裝調。對于高精度的顯微物鏡而言，微小的曲率半徑偏差和厚度偏差也會對鏡頭像質產生較大影響，需要通過鏡面間隔的調整來進行補償。現有的裝調工藝使得裝調人員不能直接獲得光學鏡片的各項檢測數據，更無法獲得實時的間隔補償數據，需要對已裝調完成的鏡頭進行檢測，根據檢測結果設計人員給出翻修方案，拆解鏡頭重新裝調，浪費大量時間，還需要檢測和設計人員配合完成。

發明內容

本發明要解決的技術問題是提供一種可實時補償的光學系統裝調設備及其裝調方法，消除鏡片加工偏差及裝調間隔偏差對鏡頭成像質量的影響，實現高端顯微物鏡的快速裝調。

為了解決上述技術問題，本發明的可實時補償的光學系統裝調設備包括激光干涉儀，深度測量儀，干涉測量儀，定心儀，鏡面定位儀，計算單元；激光干涉儀主機、深度測量儀主機、干涉測量儀主機、定心儀和鏡面定位儀分別連接計算單元；激光干涉儀、深度測量儀、干涉測量儀分別將測得的各鏡片面形精度、厚度、表面曲率半徑傳輸給計算單元，定心儀用于監控和在線調整鏡片傾斜和偏心并將鏡片傾斜角度和偏心距離實測數據傳輸給計算單元；鏡面定位儀用于測量鏡片與前一片鏡片的間隔實測數據并其傳輸給計算單元；針對光學系統第一片鏡片，計算單元根據其理論裝調數據和自變量參數計算得到裝調指導數據；針對后續任一鏡片，計算單元根據其理論裝調數據、自變量參數，以及前面各鏡片實際檢測數據偏差累加值計算該鏡片的裝調指導數據。

針對光學系統第一片鏡片，自變量參數包括面形精度、鏡片厚度、鏡片表面曲率半徑；理論裝調數據包括鏡片在表面面型質量和曲率半徑值都滿足公差要求基礎上的傾斜角度設計值、偏心距離設計值；裝調指導數據包括鏡片的傾斜角度、偏心距離和位置指導值；

針對后續任一鏡片，自變量參數包括面形精度、鏡片厚度、鏡片表面曲率半徑；理論裝調數據包括鏡片在表面面型質量和曲率半徑值都滿足公差要求基礎上的傾斜角度設計值、偏心距離設計值和與前一片鏡片間隔設計值；裝調指導數據包括鏡片的傾斜角度、偏心距離、與前一片鏡片間隔指導值以及重構公差范圍。

所述的深度測量儀采用非接觸深度測量儀，或者接觸式深度尺，或者非進出深度測量儀。