一种基于透镜偏心的高精度控制方法技术

本发明专利技术涉及光学透镜技术领域，具体而言，涉及一种基于透镜偏心的高精度控制方法，该方法的步骤包括：确定设定透镜的基准面，将设定透镜的基准面输入至预设算法中进行计算，得到设定透镜的边缘厚度差，并根据设定透镜边缘厚度差的极大值与极小值构建平面坐标系；测量设定透镜的实际光轴轴线，并通过平面坐标系对设定透镜的实际光轴轴线进行校正，使得设定透镜的实际光轴轴线与预设光轴轴线保持一致，得到设定透镜的光轴关系；基于设定透镜的光轴关系，对设定透镜进行边缘磨削，并通过长度差确定设定透镜的边缘磨削余量，当设定透镜的边缘磨削余量达到预设值时，完成透镜偏心的精度控制。制。制。

【技术实现步骤摘要】
一种基于透镜偏心的高精度控制方法


[0001]本专利技术涉及光学透镜
，具体而言，涉及一种基于透镜偏心的高精度控制方法。

技术介绍

[0002]透镜的偏心控制可以通过三个过程实现：冷加工过程，胶合过程和装配同心车过程，冷加工过程是其中的关键，一旦冷加工过程中出现控制失误等情况，会直接影响透镜的偏心控制过程，因此，冷加工过程的偏心控制显得尤为重要。但就目前而言，冷加工过程偏心控制方法还是采用传统的机械定心法，光学透射像定心法，光学反射像定心法，机械定心法容易受外形影响，偏心控制精度低；光学透射像定心法容易受焦距影响，调焦困难；光学反射像定心法容易受半径影响，偏心控制精度受限。上述方法虽然能解决部分问题，但是仍然存在诸多不足之处。基于此，我们设计了一种基于透镜偏心的高精度控制方法，用于克服上述问题。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的在于提供一种基于透镜偏心的高精度控制方法，其用于解决上述技术问题。
[0004]本专利技术的实施例通过以下技术方案实现：
[0005]一种基于透镜偏心的高精度控制方法，该方法的步骤包括：
[0006]确定设定透镜的基准面，将设定透镜的基准面输入至预设算法中进行计算，得到设定透镜的边缘厚度差，并根据设定透镜边缘厚度差的极大值与极小值构建平面坐标系；
[0007]测量设定透镜的实际光轴轴线，并通过平面坐标系对设定透镜的实际光轴轴线进行校正，使得设定透镜的实际光轴轴线与预设光轴轴线(在实际运用中为机械轴)保持一致，得到设定透镜的光轴关系；
[0008]基于设定透镜的光轴关系，对设定透镜进行边缘磨削，并通过长度差确定设定透镜的边缘磨削余量，当设定透镜的边缘磨削余量达到预设值时，完成透镜偏心的精度控制。
[0009]可选的，所述预设算法的计算公式为：
[0010]Δt＝Di*C/(n
‑
1)/L
f
[0011]其中，Δt为设定透镜的边缘厚度差、Di为设定透镜的外径，C为最大偏心量，n为设定透镜的折射率、L
f
为设定透镜的顶焦距。
[0012]可选的，其中，平面坐标系具体设定为：以设定透镜的基准面球心(0,0)为原点，设定透镜的非基准面球心校正前为(X1,Y1),设定透镜的非基准面球心校正后为(0，Y0)，设定透镜的非基准面相对于基准面的偏转角为α，α＝arctg(Δt
max
/Di)。
[0013]可选的，所述设定透镜的光轴关系，其数学表达式如下：
[0014]Y
‑
(Y1/X1)X＝0
[0015]Y
‑
(Y1/X1)X＝0
[0016]X1＝
±
sqrt(R12‑
Δt
max2
/4
‑
Di2/4)
·
sinα
[0017]Y1＝
‑
R0
±
sqrt[R12‑
(R12‑
Δt
max2
/4
‑
Di2/4)
·
sin2α]+d
[0018]其中，Y为所述平面坐标系纵坐标，X为所述平面坐标系横坐标，Y1为非基准面球心纵坐标，X1为非基准面球心横坐标，R1为设定透镜的非基准面半径，R0为设定透镜的基准面半径，d为中心厚度，Δt
max
为边缘厚度差的极大值。
[0019]可选的，通过平面坐标系对设定透镜的实际光轴轴线进行校正，具体校正方式为：通过多次磨削Di，校正机械轴(预设光轴轴线)与设定透镜的实际光轴轴线的夹角β，使得夹角β小于等于预设角度，其中，β＝arctg(|Y1/X1|)。
[0020]可选的，当设定透镜的边缘磨削余量的最小值|PiP|≥D/2时，完成透镜偏心的精度控制，其中，Pi为设定透镜的极大值边缘点坐标：(
‑
Di/2，
‑
R0
·
COS(θ)+t
i
)或(Di/2，
‑
R0
·
COS(θ)+t
i
)，t
i
为设定透镜的边缘任意极值点到基准面边缘极值点的距离，θ为设定透镜的基准面边缘极值点对应基准面球心的半张角，θ＝arcsin(Di/2/R0)，P为实际光轴轴线的过所设边缘极值点的垂线与实际光轴轴线的交点。
[0021]本专利技术实施例的技术方案至少具有如下优点和有益效果：
[0022]本实施例以数学方法为基础，控制偏心精度高；该方法具备通用性，尤其能有效解决近似同心圆的凹凸透镜以及直径与半径之比较小的透镜的偏心控制难题；该方法不受透镜外径加工设备精度影响，只要可测量并固定使其径向不动，就可完成偏心控制目标；该方法可应用到透镜所有具备外径测量条件和测量精度的外径加工设备上去实现偏心控制目标。
附图说明
[0023]图1为本专利技术提供的一种基于透镜偏心的高精度控制方法的流程示意图；
[0024]图2为本专利技术提供的应用实例示意图；
[0025]图3为本专利技术提供的边缘偏心控制余量分布示意图。
具体实施方式
[0026]为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本专利技术实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
[0027]如图1所示，本专利技术为了完善偏心控制方法同时提高偏心控制精度，提供了其中一种实施例：一种基于透镜偏心的高精度控制方法，具体应用于凹凸面球心较近的透镜和大半径透镜，该方法的步骤包括：
[0028]确定透镜的基准面，根据基准面测量透镜的偏心C；
[0029]将基准面最大偏心量C引入公式Δt＝Di*C/(n
‑
1)/L
f
′
计算该透镜边缘厚度差的极大值，
△
t—边缘厚度差、Di—测量轨迹圆、n—透镜折射率、L
f
′
—透镜顶焦距；
[0030]建立数学模型：为便于理解，这里将空间结构优化为平面结构，根据前述公式计算得到的
△
t极值
△
t
max
与极值
△
t
min
，建立平面坐标系:以基准面球心为原点(0,0)，非基准面球心校正前为(X1,Y1),非基准面相对于基准面的偏转角α，α＝arctg(
△
t
max
/Di)，非基准面
球心校正后为(0，Y0),可得该透镜的理想光轴轴线X＝0与透镜的球心连线，透镜的球心连线为实际光轴轴线，即Y
‑
(Y1/X1)X＝0，其中
[0031]X1＝
±
sqrt(本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于透镜偏心的高精度控制方法，其特征在于，该方法的步骤包括：确定设定透镜的基准面，将设定透镜的基准面输入至预设算法中进行计算，得到设定透镜的边缘厚度差，并根据设定透镜边缘厚度差的极大值与极小值构建平面坐标系；测量设定透镜的实际光轴轴线，并通过平面坐标系对设定透镜的实际光轴轴线进行校正，使得设定透镜的校正后的光轴轴线与预设光轴轴线保持一致，得到设定透镜的光轴关系；基于设定透镜的光轴关系，对设定透镜进行边缘磨削，并通过长度差确定设定透镜的边缘磨削余量，当设定透镜的边缘磨削余量达到预设值时，完成透镜偏心的精度控制。2.根据权利要求1所述的基于透镜偏心的高精度控制方法，其特征在于，所述预设算法的计算公式为：Δt＝Di*C/(n
‑
1)/L
f
其中，Δt为设定透镜的边缘厚度差、Di为设定透镜的外径，C为最大偏心量，n为设定透镜的折射率、L
f
为设定透镜的顶焦距。3.根据权利要求2所述的基于透镜偏心的高精度控制方法，其特征在于，其中，平面坐标系具体设定为：以设定透镜的基准面球心(0,0)为原点，设定透镜的非基准面球心校正前为(X1,Y1),设定透镜的非基准面球心校正后为(0，Y0)，设定透镜的非基准面相对于基准面的偏转角为α，α＝arctg(Δt
max
/Di)。4.根据权利要求3所述的基于透镜偏心的高精度控制方法，其特征在于，所述设定透镜的光轴关系，其数学表达式如下：Y
‑
(Y1/X1)X＝0X1＝
±
sqrt(R12‑
Δt
max2
/4
‑
Di2/4)
...

【专利技术属性】
技术研发人员：邱正安，李学其，
申请(专利权)人：中国科学院光电技术研究所光学元件厂，
类型：发明
国别省市：