專利名稱：一種柱面鏡鏡頭及多個柱面鏡母線對準的方法
技術領域：
本發明涉及一種光學鏡頭及制作方法，尤其涉及一種柱面鏡鏡頭及多個柱面鏡母線 對準的方法。
背景技術：
柱面鏡是光學領域中常用的元件，單片柱面鏡外形一般為方形或長方形，通光面分 別為平凸或平凹，其中凸面或凹面為圓柱面。類似于普通光學成像鏡頭，在實際應用 中，經常需要多片柱面鏡組合，構成柱面鏡鏡頭。為了獲得好的成像質量，要求多片柱 面鏡的母線嚴格對齊，即各鏡片母線互相平行且在同一平面內。
為了實現柱面鏡鏡頭中各組鏡片母線對準，常規方法需要在鏡片的裝夾結構中設計 多維調整環節，調整單片柱面鏡圍繞鏡頭光軸的上下、左右、俯仰、方位和繞軸旋轉， 如果柱面鏡鏡頭中包含多組鏡片，需要設計多組調整環節，使得柱面鏡鏡頭裝調困難、 結構復雜、體積增大、重量增加，另外也降低了鏡頭使用的可靠性。
此外，美國Mightysat衛星搭載的空間調制干涉成像光譜儀中提出了一種柱面鏡母線 對準的方法，把多組柱面鏡片按照順序逐個粘接在同一塊基底材料上，粘接面與鏡片母 線垂直。以第一片粘接好的柱面鏡為基準，第二片柱面鏡在膠粘劑固化之前，通過輔助 裝置調整其位置使其母線與第一片柱面鏡母線對準，在此位置上膠粘劑固化后，再依次 調整粘接其他的柱面鏡片。該種方案的實現要求基底的平面度很高，各片柱面鏡片沿母 線方向的高度一致，單片柱面鏡加工時要求其粘接面與母線的垂直度很高，這些都會使 得鏡片和基底的加工難度加大，工藝實現困難，另外，柱面鏡逐片粘接固化時間長、效 率低。
發明內容
鑒于上述現有技術所存在的問題，本發明的目的是提供一種柱面鏡鏡頭及多個柱面 鏡母線對準的方法。
本發明的目的是通過以下技術方案實現的
一種柱面鏡鏡頭，包括多組柱面鏡，還包括鏡筒以及與每個柱面鏡相對應的鏡框； 每組柱面鏡分別設于相應的鏡框內孔中并與鏡框固定連接組裝構成柱面鏡組件； 鏡筒包括多組定位孔與安裝面，每個柱面鏡組件分別固定于與所述柱面鏡組件對應
的鏡筒內孔的定位孔與安裝面處。
所述的柱面鏡組件在組裝后，以該組柱面鏡母線為基準加工所述柱面鏡組件的安裝
定位面。
所述加工所述柱面鏡組件的安裝定位面包括鏡框外側的安裝法蘭外圓面與側面。 所述安裝法蘭與鏡筒間設有至少一個定位銷。
所述的柱面鏡組件還包括輔助壓板，所述的柱面鏡的邊緣設有安裝平臺，輔助壓板
與安裝平臺接觸將柱面鏡固定連接于鏡框上。
所述的一組柱面鏡包括一塊柱面鏡或由多塊柱面鏡粘接而成。 一種柱面鏡鏡頭中多組柱面鏡母線對準的方法，所述方法包括以下歩驟 歩驟A、根據柱面鏡的幾何尺寸，加工相對應鏡框的內孔，制作相應的鏡框； 歩驟B、將每組柱面鏡定位安裝于相對應鏡框內孔中并與鏡框固定連接組裝構成柱面
鏡組件；
歩驟C、以該組柱面鏡母線為基準加工所述柱面鏡組件的安裝定位面，使每個柱面鏡 的母線垂直于鏡框中軸線并關于鏡框中軸線對稱；
歩驟D、根據每組柱面鏡組件的幾何尺寸，加工鏡筒中相應的定位孔與安裝面；步驟E、將所述多組柱面鏡組件分別固定于與所述柱面鏡組件對應的鏡筒內孔的定位 孔與安裝面處；歩驟F、旋轉調整柱面鏡組件使所有柱面鏡的母線位于同一平面內。 所述的步驟B還包括在柱面鏡與鏡框的間隙中注入粘合劑固化。所述的步驟C還包括將柱面鏡組件用輔助夾具安裝在精密機床上進行加工處理，使 每個柱面鏡的母線垂直于鏡框中軸線并關于鏡框中軸線對稱。使用精密機床修切所述安裝法蘭外圓面與側面，使每個柱面鏡的母線垂直于鏡框中 軸線并關于鏡框中軸線對稱。由上述本發明提供的技術方案可以看出，本發明的柱面鏡鏡頭結構簡化，降低了對 柱面鏡光學加工精度和加工工藝的難度要求；鏡頭結構穩定，提高了鏡頭使用的可靠 件。每個柱面鏡組件拆卸后能夠精確復位，方便拆裝和維護。所有柱面鏡母線對準的調 整操作可針對柱面鏡組件或鏡筒進行，不直接接觸柱面鏡這種光學零件，可以保護柱面 鏡在裝調過程中不被損壞。在將柱面鏡組件裝入鏡筒之前就可以完成柱面鏡母線的左右、上下、俯仰和方位的 調節，僅剩卜一維繞軸旋轉的調節，大大簡化了柱面鏡母線對準的調整環節。
圖1為本發明杵面鏡的示意圖；圖2為圖l所示柱面鏡與母線垂直方向的剖視圖；圖3為本發明柱面鏡組件的俯視圖；圖4為本發明柱面鏡組件的主剖視圖；圖5為本發明柱面.鏡組件的側剖視圖； _ 圖6為木發明柱面鏡鏡筒的主剖視圖；圖7為本發明柱面鏡鏡頭的俯視圖； 圖8為本發明柱面鏡鏡頭的主剖視圖。
具體實施方式
下面將結合本發明實施例中的附圖，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整 地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。基 于本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有作出創造性勞動前提下所獲得的所有 其他實施例，都屬于本發明保護的范圍。本發明柱面鏡鏡頭包括多組柱面鏡，每組柱面鏡可以是一塊柱面鏡或由多塊柱面鏡 粘接而成。參照圖1和圖2，本實施例的一個柱面鏡組件中的柱面鏡是由兩塊平凸透鏡l和 2膠合而成的雙凸柱面鏡，膠合過程中，兩塊柱面鏡的母線已經對準。制作其它柱面鏡組 件時，可以根據需要將多個不同的鏡片結合到一起。首先制作柱面鏡組件，方法為按照各柱面鏡的實際外形和尺寸，設計加工各自的鏡框。參照圖3、圖4和圖5，鏡框3為金屬材料，中間有內孔，柱面鏡放置在內孔中，內 孔4根據柱面鏡的外形而定，可以為方形或長方形，內孔關于軸線對稱，鏡框3外輪廓為 臺階圓柱形，鏡框3上設有圓柱形安裝法蘭5，在安裝法蘭5上有腰形孔6和定位銷孔7，腰 形孔6的個數依據安裝法蘭大小而定，可為3 — 6個，定位銷孔7的個數為2 —3個。使用兩 個輔助壓板81和82將柱面鏡夾在中間，用緊固螺絲將輔助壓板81和82固定在鏡框上。為 了避免輔助壓板81和82直接壓在柱面鏡的通光面上，產生裝配應力，影響通光面變形， 在柱面鏡上下通光面的兩側(母線方向)設有安裝平臺9 (參見圖l)，將輔助壓板81和82壓 在安裝平臺9上，如果不能壓緊，可以在輔助壓板和安裝平臺之間加入金屬墊或橡膠墊。 輔助壓板81和82的材料可以為金屬材料，與鏡框3材料相同。可以在柱面鏡與鏡框3的間 隙處注入硅橡膠粘接固化。把上述組裝好的柱面鏡組件用輔助夾具安裝在精密機床上，通過輔助監測設備監視 柱面鏡母線位置，調整上述組件在精密機床上的安裝位置，使得柱面鏡母線關于機床主 軸回轉對稱，開動機床修切安裝法蘭的安裝定位面，安裝定位面包括安裝法蘭的外圓面 51和側面52，使柱面鏡母線與機床主軸垂直。按照加工后的柱面鏡組件外形，設計加工鏡筒。鏡筒選用金屬材料。參照圖6，鏡筒10外形為臺階圓柱形。鏡筒10的內孔為臺階形圓柱孔，本實施例的鏡 頭內設有三個定位孔ll、 12和13，三個定位孔ll、 12和13中軸線位于同一直線上，定位 孔的大小根據相應的柱面鏡組件的安裝法蘭外圓實測尺寸而定，定位孔的孔壁與中軸線 平行。通過定位孔的孔壁與鏡筒內的安裝面來確定相應柱面鏡組件的位置。三個安裝面 21、 22和23與定位孔中心軸線垂直，每個安裝面上分別設有螺釘孔，螺釘孔的個數與相 應柱面鏡組件安裝法蘭上的腰形孔個數一致。參照圖7和圖8，首先，將柱面鏡組件14裝入鏡筒10的定位孔11中，單邊安裝間隙O.Ol —0.02mm。將安裝螺釘17穿過柱面鏡組件14的安裝法蘭上的腰形孔6與安裝面21上的螺釘 孔，使柱面鏡組件14固定，并打入定位銷18;然后，將柱面鏡組件14作為安裝基準，將 柱面鏡組件15裝入定位孔12中，旋轉柱面鏡組件15，調整其母線與柱面鏡組件14的母線 對準后，固緊螺釘，打定位銷。依同樣方法裝入柱面鏡組件16，保證三個柱面鏡的母線 位于同一平面內。在柱面鏡組件法蘭與鏡筒安裝面之間可設有隔墊19和20，修切隔墊可 精確保證各柱面鏡之間的間距。由于鏡筒內部結構是嚴格按照柱面鏡組件的外形設計加工的，能夠保證各個柱面鏡 組件放置于相應的定位孔中后，每個柱面鏡的母線垂直于中軸線并關于中軸線對稱。之 后只需進行柱面鏡組件的水平轉動調節即可。本發明的結構和方法大大簡化了柱面鏡母線對準的調整環節，使得結構簡化，降低 了對柱面鏡光學加工精度和加工工藝的難度要求；多個柱面鏡組件的裝配和對心可以同 時進行，提高工作效率；每個柱面鏡組件與鏡筒之間均設有定位銷，拆卸后能夠精確復 位，方便拆裝和維護；除柱面鏡外，其他相關結構均采用金屬材料，各個環節均設有螺 釘壓緊固定，能夠維持柱面鏡母線對準精度的穩定性，提高鏡頭使用的可靠性。以上所述，僅為本發明較佳的具體實施方式
，但本發明的保護范圍并不局限于此， 任何熟悉本技術領域的技術人員在本發明揭露的技術范圍內，可輕易想到的變化或替 換，都應涵蓋在本發明的保護范圍之內。因此，本發明的保護范圍應該以權利要求書的 保護范圍為準。以上所述，僅為本發明較佳的具體實施方式
，但本發明的保護范圍并不局限于此， 任何熟悉本技術領域的技術人員在本發明揭露的技術范圍內，可輕易想到的變化或替 換，都應涵蓋在本發明的保護范圍之內。因此，本發明的保護范圍應該以權利要求書的 保護范圍為準。
權利要求
1、一種柱面鏡鏡頭，包括多組柱面鏡，其特征在于，還包括鏡筒以及與每個柱面鏡相對應的鏡框；每組柱面鏡分別設于相應的鏡框內孔中并與鏡框固定連接組裝構成柱面鏡組件；鏡筒包括多組定位孔與安裝面，每個柱面鏡組件分別固定于與所述柱面鏡組件對應的鏡筒內孔的定位孔與安裝面處。
2、 根據權利要求l所述的柱面鏡鏡頭，其特征在于，所述的柱面鏡組件在組裝后， 以該組柱面鏡母線為基準加工所述柱面鏡組件的安裝定位面。
3、 根據權利要求2所述的柱面鏡鏡頭，其特征在于，所述加工所述柱面鏡組件的安 裝定位面包括鏡框外側的安裝法蘭外圓面與側面。
4、 根據權利要求3所述的柱面鏡鏡頭，其特征在于，所述安裝法蘭與鏡筒間設有至 少一個定位銷。
5、 根據權利要求l所述的柱面鏡鏡頭，其特征在于，所述的柱面鏡組件還包括輔助 壓板，所述的柱面鏡的邊緣設有安裝平臺，輔助壓板與安裝平臺接觸將柱面鏡固定連接 于鏡框上。
6、 根據權利要求l所述的柱面鏡鏡頭，其特征在于，所述的一組柱面鏡包括一塊柱 面鏡或由多塊柱面鏡粘接而成。
7、 一種柱面鏡鏡頭屮多組柱面鏡母線對準的方法，其特征在于，所述方法包括以下-'!一-聰 少扭歩驟A、根據柱面鏡的幾何尺寸，加工相對應鏡框的內孔，制作相應的鏡框； 歩驟B、將每組柱面鏡定位安裝于相對應鏡框內孔中并與鏡框固定連接組裝構成柱面 鏡組件；歩驟C、以該組柱面鏡母線為基準加工所述柱面鏡組件的安裝定位面，使每個柱面鏡的母線垂直于鏡框中軸線并關于鏡框中軸線對稱；歩驟D、根據每組柱面鏡組件的幾何尺寸，加工鏡筒中相應的定位孔與安裝面； 歩驟E、將所述多組柱面鏡組件分別固定于與所述柱面鏡組件對應的鏡筒內孔的定位孔與安裝面處；歩驟F、旋轉調整柱面鏡組件使所有柱面鏡的母線位于同一平面內。
8、 根據權利要求7所述的方法，其特征在于，所述的歩驟B還包括在柱面鏡與鏡框的間隙中注入粘合劑固化。
9、 根據權利要求7所述的方法，其特征在于，所述的步驟C還包括將柱面鏡組件用輔助夾具安裝在精密機床上進行加工處理，使每個柱面鏡的母線垂直于鏡框中軸線并關 于鏡框中軸線對稱。
10、 根據權利要求9所述的方法，其特征在于，使用精密機床修切所述安裝法蘭外圓 面與側面，使每個柱面鏡的母線垂直于鏡框中軸線并關于鏡框中軸線對稱。
全文摘要
本發明所述的一種柱面鏡鏡頭及多個柱面鏡母線對準的方法，將每個柱面鏡固定于相應的鏡框中，形成多個柱面鏡組件，將所述多個柱面鏡組件進行加工處理，根據每個柱面鏡組件的形狀制作鏡筒，將所述多個柱面鏡組件固定安裝于鏡筒中，旋轉柱面鏡組件使所有柱面鏡組件的母線位于同一平面內。本發明所述方法簡化了柱面鏡母線對準的調整環節。按照本發明的方法制作的鏡頭結構簡化，降低了對柱面鏡光學加工精度和加工工藝的難度要求；鏡頭結構穩定，提高鏡頭使用的可靠性。并且，每個柱面鏡組件拆卸后能夠精確復位，方便拆裝和維護。
文檔編號G02B7/02GK101520533SQ200910079728
公開日2009年9月2日 申請日期2009年3月9日 優先權日2009年3月9日
發明者常寧華, 相里斌, 艷 袁 申請人:北京航空航天大學