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CN105785543A - 一种微米级高精密微透镜阵列定位机构 - Google Patents

一种微米级高精密微透镜阵列定位机构 Download PDF

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CN105785543A CN201610324201.6A CN201610324201A CN105785543A CN 105785543 A CN105785543 A CN 105785543A CN 201610324201 A CN201610324201 A CN 201610324201A CN 105785543 A CN105785543 A CN 105785543A
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Shanghai Jiao Tong University
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    • G02B7/02—Mountings, adjusting means, or light-tight connections, for optical elements for lenses
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Abstract

本发明涉及一种微米级高精密微透镜阵列定位机构，属于定位装置领域。一种微米级高精密微透镜阵列定位机构，包括固定底座、定位调节环和盖板，所述定位调节环安装在固定底座上，盖板盖合在定位调节环上；所述固定底座、定位调节环和盖板三者之间设有若干定位螺杆，用于调节微透镜阵列与相机的图像传感器之间的距离；所述盖板和定位调节环之间设有若干紧固螺杆和若干锁紧螺杆，其中紧固螺杆用于固定盖板和定位调节环，锁紧螺杆配合锁紧螺母使用，用于锁死微透镜阵列与相机的图像传感器之间的距离。本发明具有定位精度高、安全可靠、适应性好和成本低廉等优点。

Description

一种微米级高精密微透镜阵列定位机构
技术领域
本发明涉及一种定位装置，尤其是涉及一种微米级高精密微透镜阵列定位机构。
背景技术
根据光场成像原理，微透镜阵列需精确的安装在距离相机图像传感器几百微米的位置，以采集空间光线的位置和强度信息，进而实现单个图像传感器对空间物体三维图像的拍摄。为获取高质量的三维图像，要求微透镜阵列沿光轴方向的安装精度小于1微米，同时微透镜阵列平面与图像传感器平面的偏转角度小于5度。此外，现有各类型相机图像传感器与主透镜之间的空间狭小，为避免破坏相机机身固有结构，要求定位机构在满足高精度定位的条件下，实现高度集成，降低自身尺寸。
中国专利CN201203707U公开了大气激光通信系统中精密光轴定位装置，由光学接收用缩束器,振镜,振镜控制器,平行光管和高帧频CCD,分光棱镜和哈特曼传感器光轴精密定位单元构成。对于大气激光通信系统中,对于光斑的偏移、散斑等现象,基于哈特曼传感器基础上,采用基于泽尼克的微透镜阵列的方法,最终光轴的检测精度优于2MRAD，但是该专利仍然无法实现对微米级高精密微透镜阵列进行定位。
发明内容
本发明的目的在于针对上述问题，提供了一种微米级高精密微透镜阵列定位机构，可实现微透镜阵列与相机的图像传感器之间的高精密定位和紧凑尺寸的功能要求。
本发明的目的是这样实现的：
一种微米级高精密微透镜阵列定位机构，其特征在于，包括固定底座、定位调节环和盖板；所述固定底座用于安装在相机机身上；所述定位调节环的中心开有用于安装微透镜阵列的阶梯孔，定位调节环的阶梯孔的小孔端安装在固定底座上，所述盖板盖合在定位调节环的阶梯孔的大孔端，盖板的中心开设有中心通孔，该中心通孔的面积小于定位调节环上阶梯孔中大孔的面积；
所述固定底座、定位调节环和盖板三者之间设有若干定位螺杆，所述定位螺杆依次穿过盖板和定位调节环后拧入固定底座的连接螺纹孔中，通过调节定位螺杆的行程来调节微透镜阵列与相机的图像传感器之间的距离；所述盖板和定位调节环之间设有若干紧固螺杆和若干锁紧螺杆，所述紧固螺杆穿过盖板后拧入定位调节环的紧固螺纹孔中，用以盖板和定位调节环之间的固连，所述锁紧螺杆穿过盖板后拧入定位调节环的螺纹通孔后抵接于固定底座上，位于盖板和定位调节环之间的锁紧螺杆还套有锁紧螺母，通过拧紧锁紧螺母来锁死微透镜阵列与相机的图像传感器之间的距离。
其中，所述定位螺杆上套有定位弹簧。
其中，所述定位调节环的阶梯孔为方形孔，在阶梯孔的大孔端部的两个相邻孔壁的中心分别开有限位槽，在所述限位槽内放置有限位弹簧，阶梯孔的大孔端部的另两个相邻孔壁则为定位基准面。
其中，所述限位弹簧的轴线垂直于定位调节环的阶梯孔的轴线。
其中，所述定位螺杆上设有规格为M1.4的细牙螺纹。
其中，所述定位螺杆、紧固螺杆和锁紧螺杆分别为三个，且三个定位螺杆和三个锁紧螺杆分别呈等腰三角形分布。
本发明的有益效果为：
(1)定位精度高：通过采用细牙螺纹的定位螺杆，调节步进行程可以控制在1微米以下；通过调节三个定位螺杆的行程，可以精确控制微透镜阵列与相机的图像传感器平面之间的偏转。
(2)安全可靠：精密设计的定位调节环的厚度有调节行程限制的功能，能避免微透镜阵列与图像传感器相互碰撞；微透镜阵列在径向和轴向都有限位弹簧和锁紧螺杆，保证设定的微透镜阵列与相机的图像传感器平面之间的距离在相机长时间使用当中不会发生改变。
(3)适应性好：本发明设计紧凑，可以直接安装于相机图像传感器与主镜头之间，不需要对相机机身和镜头安装套筒做任何的修改。
(4)成本低廉：所有部件均可采用普通金属材料通过数控机床加工，批量生产成本低。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
图2为本发明的装配图。
图3为本发明安装微透镜阵列后的结构示意图。
具体实施方式
下面结合具体实施例和附图，进一步阐述本发明。
如图1和图2所示，一种微米级高精密微透镜阵列定位机构，包括固定底座1、定位调节环2和盖板3。
固定底座1用于安装在相机机身上，通常使用螺杆进行固定安装。
定位调节环2的中心开有用于安装微透镜阵列的阶梯孔21。本发明中，该阶梯孔21为方形孔，在阶梯孔21的大孔端部的两个相邻孔壁的中心分别开有限位槽22，在所述限位槽22内放置有限位弹簧8，该限位弹簧8的轴线垂直于定位调节环2的阶梯孔21的轴线，阶梯孔21的大孔端部的另两个相邻孔壁则为定位基准面。
盖板3的中心开设有中心通孔31，该中心通孔31的面积小于定位调节环2上阶梯孔21中大孔的面积。
使用时，先将固定底座1经螺杆固定安装在相机机身上。接着，微透镜阵列安装在阶梯孔21内，然后通过在限位槽22内放置限位弹簧8，限制微透镜阵列在轴向上的运动，以确保微透镜阵列与相机的图像传感器的同轴度。之后，盖板3盖合在定位调节环2的阶梯孔21的大孔端，使用三个紧固螺杆6穿过盖板3后拧入定位调节环2的紧固螺纹孔中，使得盖板3和定位调节环2进行固连，将盖板3、微透镜阵列和定位调节环2三者组装成一个整体。这个整体通过三个呈等腰三角形分布的定位螺杆5与固定底座1进行连接，具体地，定位调节环2的阶梯孔21的小孔端安装在固定底座1上，套有定位弹簧9的定位螺杆5依次穿过盖板3和定位调节环2后拧入固定底座1的连接螺纹孔中，此时微透镜阵列与相机的图像传感器之间的距离大于所需要调节的距离，然后通过调节定位螺杆5的行程来调节微透镜阵列与相机的图像传感器之间的距离。为防止因震动造成调节行程的细微改变，当达到所需要的调节行程后，使用三个呈等腰三角形分布的套有锁紧螺母的锁紧螺杆7进行锁死，具体地，锁紧螺杆7穿过盖板3后拧入定位调节环2的螺纹通孔后抵接于固定底座1上，锁紧螺母4套在位于盖板3和定位调节环2之间的锁紧螺杆7上，通过拧紧锁紧螺母4便可锁死微透镜阵列与相机的图像传感器之间的距离。
为使本发明实现微米级的定位效果，定位螺杆5上设有规格为M1.4的细牙螺纹，通过旋进定位螺杆5，可实现最小0.3/360毫米的调节距离。

Claims (6)

1.一种微米级高精密微透镜阵列定位机构，其特征在于，包括固定底座(1)、定位调节环(2)和盖板(3)；所述固定底座(1)用于安装在相机机身上；所述定位调节环(2)的中心开有用于安装微透镜阵列的阶梯孔(21)，定位调节环(2)的阶梯孔(21)的小孔端安装在固定底座(1)上，所述盖板(3)盖合在定位调节环(2)的阶梯孔(21)的大孔端，盖板(3)的中心开设有中心通孔(31)，该中心通孔(31)的面积小于定位调节环(2)上阶梯孔(21)中大孔的面积；
所述固定底座(1)、定位调节环(2)和盖板(3)三者之间设有若干定位螺杆(5)，所述定位螺杆(5)依次穿过盖板(3)和定位调节环(2)后拧入固定底座(1)的连接螺纹孔中，通过调节定位螺杆(5)的行程来调节微透镜阵列与相机的图像传感器之间的距离；所述盖板(3)和定位调节环(2)之间设有若干紧固螺杆(6)和若干锁紧螺杆(7)，所述紧固螺杆(6)穿过盖板(3)后拧入定位调节环(2)的紧固螺纹孔中，用以盖板(3)和定位调节环(2)之间的固连，所述锁紧螺杆(7)穿过盖板(3)后拧入定位调节环(2)的螺纹通孔后抵接于固定底座(1)上，位于盖板(3)和定位调节环(2)之间的锁紧螺杆(7)还套有锁紧螺母(4)，通过拧紧锁紧螺母(4)来锁死微透镜阵列与相机的图像传感器之间的距离。
2.根据权利要求1所述的一种微米级高精密微透镜阵列定位机构，其特征在于，所述定位螺杆(5)上套有定位弹簧(9)。
3.根据权利要求1所述的一种微米级高精密微透镜阵列定位机构，其特征在于，所述定位调节环(2)的阶梯孔(21)为方形孔，在阶梯孔(21)的大孔端部的两个相邻孔壁的中心分别开有限位槽(22)，在所述限位槽(22)内放置有限位弹簧(8)，阶梯孔(21)的大孔端部的另两个相邻孔壁则为定位基准面。
4.根据权利要求3所述的一种微米级高精密微透镜阵列定位机构，其特征在于，所述限位弹簧(8)的轴线垂直于定位调节环(2)的阶梯孔(21)的轴线。
5.根据权利要求1所述的一种微米级高精密微透镜阵列定位机构，其特征在于，所述定位螺杆(5)上设有规格为M1.4的细牙螺纹。
6.根据权利要求1所述的一种微米级高精密微透镜阵列定位机构，其特征在于，所述定位螺杆(5)、紧固螺杆(6)和锁紧螺杆(7)分别为三个，且三个定位螺杆(5)和三个锁紧螺杆(7)分别呈等腰三角形分布。
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