CN107329225B - 侧立镜组及其安装方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种侧立镜组及其安装方法，该镜组包括镜框和光学镜片，对称分布于镜框垂直中心线两侧与镜框一体化成型设置的两个硬支撑点，每个硬支撑点与光学镜片直接接触连接；在光学镜片的底部设置有通过调整螺钉接触连接的弹性支撑件；镜框的顶部设置有用于限定光学镜片产生径向位移的压紧螺钉。该方法包括，将光学镜片侧立放置在镜框的硬支撑体上；通过压紧螺钉施加给光学镜片一定大小的力，将光学镜片与每个硬支撑点均相抵；调整用于支撑光学镜片的弹性支撑件的支撑力，锁紧调整螺钉；安装一个以上的预紧簧片，对点胶孔进行点胶，以固定连接镜框与光学镜片；安装轴向限位块。本发明具有稳定性较高、面型精度较高的效果，有利于实现工程化。

Description

侧立镜组及其安装方法

技术领域

本发明涉及一种镜组，特别涉及一种侧立镜组及其安装方法。

背景技术

高精密光学镜头的加工和制造是一个非常复杂的过程，随着对光学系统成像质量要求越来越高，不仅光路越来越复杂，光学元件越来越多，而且要求光学元件有微米级的定位精度，同时还需要保持十纳米级的面型精度。

在折反射型镜头中，光轴除了有竖直走向，还有水平走向，即光学元件除了水平安装，还需侧立安装。重力对水平放置的光学元件的作用与对侧立放置的光学元件的作用完全不同，当光学元件直径较大(大于200mm)时，镜片重力的作用不能忽视，装夹方式必须考虑重力因素，而此时水平安装的装夹方式往往不再适用于侧立安装。水平安装的镜片常采用周围点胶的方式固定，光学元件胶接在镜框上，但这种方式在侧立安装的情况下，面型较差，往往达到几百纳米的面型变化。

另一种常用的光学元件侧立安装方法，是V型固定法，即下侧水平对称的两点支撑镜片，效果如V型块，上侧有一点安全挡块。这种方式光学元件重力主要作用在下侧两点上，造成应力集中，面型变化较大。装夹方式对镜片产生的应力将直接影响镜片面型，为了得到较高的面型精度，常采用无应力安装方法。

又一种光学元件无应力侧立安装方法是条带法，即将光学元件放置在条带上，光学元件外圆下侧与条带吻合，实现均匀的柔性支撑，面型变化较小。考虑到实际工程中会遇到搬运、震动等因素，这种安装结构往往适用于试验，不利于工程化。

再一种光学元件无应力侧立安装方法，是底部多点弹性支撑的方式，即将光学元件放置在多个弹性上，通过计算各柔性件在径向上的受力，实现均匀的弹性支撑，面型变化较小。考虑到实际工程中，该组件水平装配，侧立使用的特点，镜片的偏心和倾斜可控性差，且集成时各弹簧的装配不方便等问题，其往往适应于试验，不利于工程化。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，克服以上不足，提供了一种稳定性较高、面型精度较高，以及有利于实现工程化的侧立镜组。

为了解决上述技术问题，本发明的技术方案是：一种侧立镜组，包括侧立设置的镜框，侧立安装在所述镜框内的光学镜片，对称分布于所述镜框垂直中心线两侧的硬支撑点、且每个所述硬支撑点位于所述镜框的水平中心线的下方，每个所述硬支撑点均与所述光学镜片直接接触连接；在位于所述光学镜片的底部正下方设置有弹性支撑件，所述弹性支撑件通过贯穿于所述镜框的底部正下方的调整螺钉接触连接；所述镜框的顶部正上方贯穿有用于限定所述光学镜片产生径向位移的压紧螺钉。

进一步的，本发明提供的侧立镜组，所述镜框与所述光学镜片之间通过点胶孔内的胶固定连接，所述点胶孔贯穿于所述镜框，对称分布于所述镜框的垂直中心线的两侧，且位于所述镜框的水平中心线上方。

进一步的，本发明提供的侧立镜组，对称分布于所述镜框的垂直中心线的两侧的两个所述点胶孔成30至170度的夹角设置。

进一步的，本发明提供的侧立镜组，对称分布于所述镜框垂直中心线两侧的两个所述硬支撑点成30至120度的夹角设置。

进一步的，本发明提供的侧立镜组，还包括用于校正所述光学镜片产生轴向位移的支撑夹紧机构。

进一步的，本发明提供的侧立镜组，所述支撑夹紧机构，包括分布在所述光学镜片底部的凸起侧壁的至少一个预紧簧片，所述预紧簧片位于硬支撑体的竖直方向的相对侧面。

进一步的，本发明提供的侧立镜组，所述支撑夹紧机构，还包括位于所述光学镜片与所述预紧簧片之间的调节垫片。

进一步的，本发明提供的侧立镜组，在所述预紧簧片的外侧面设置有用于限定所述光学镜片轴向位移的轴向限位块。

进一步的，本发明提供的侧立镜组，所述硬支撑体设置在所述镜框的底部正下方的其中一侧。

本发明提供的侧立镜组，将光学镜片侧立放置在镜框内，通过镜框顶部正上方的压紧螺钉施加给的光学镜片自身重力大小的力，将光学镜片与对称分布镜框垂直中心线两侧的两个硬支撑点均相抵，一方面将光学镜片抵压到两个硬支撑点，将光学镜片的重力分散，还一方面通过压紧螺钉作为硬限位，以限定光学镜片的径向位移，从而保证了光学镜片安装在镜框内的稳定性，即保证了侧立镜组的稳定性。压紧螺钉，能够防止运输震动等引起光学镜片中心变化从而影响镜组的精度。两个硬支撑点与镜框一体化设计，可以通过制造工艺保证两个硬支撑点与镜框内圆圆心的相对位置，从而保证镜框与光学镜片的间隙，进而实现光学镜片安装在镜框内的快速定位。也就是说，本发明能够提高侧立镜组的精度。通过调节弹性支撑件的压缩量，从而调节弹性支撑件对光学镜片的支撑力，以用于支撑所述光学镜片，由于弹性支撑件与光学镜片直接接触，则弹性支撑件作为光学镜片的第三个支撑点，从而与两个硬支撑点配合匀化重力对光学镜片的应力，即通过三个支撑点分散了受力，避免了受力集中，使光学镜片的受力达到平衡稳定的目的，因此，本发明能够提供一种面型精度较高的侧立镜组。本发明可用于折反射型物镜，与传统技术中的V型固定法相比，具有结构受力点多而分散，每个受力点相对较小，避免了应力集中的现象。与条带法相比，具有更高的稳定性。与多弹性点支撑相比，具有结构简单，受力分散的效果。因此，本发明提供的侧立镜组更加有利于工程化的实现。

为了解决上述技术问题，本发明还提供一种侧立镜组的安装方法，包括以下步骤：

步骤S1，侧立设置镜框；

步骤S2，将光学镜片侧立放置在镜框的硬支撑体上；

步骤S3，通过压紧螺钉施加给光学镜片自身重力大小的力，将光学镜片与每个硬支撑点均相抵，以限定光学镜片的径向位移；

步骤S4，用测力计调整弹性支撑件的支撑力，以用于支撑所述光学镜片，并使其支撑力的大小等于光学镜片的自身重力的1/3，锁紧调整螺钉；

步骤S5，根据需要安装一个以上的预紧簧片，测量预紧簧片的力的大小，使其等于光学镜片的自身重力的2/3；

步骤S6，通过点胶孔进行点胶，以将镜框与光学镜片固定连接；

步骤S7，安装轴向限位块。

进一步的，本发明提供的侧立镜组的安装方法，还包括步骤S8，对调整螺钉和压紧螺钉进行点胶固定的步骤，以防止调整螺钉和/或压紧螺钉松动。

进一步的，本发明提供的侧立镜组的安装方法，还包括根据光学镜片的自身重力选择弹性支撑件的步骤，以保证弹性支撑件有足够的支撑力和压缩量，使光学镜片的自身重力分布在两个硬支撑点、弹性支撑件的力相等。

进一步的，本发明提供的侧立镜组的安装方法，还包括修磨调节垫片的步骤，以调整预紧簧片的预紧力。

本发明提供的侧立镜组的安装方法，压紧螺钉施加给光学镜片的力，具有限定光学镜片的径向位移的作用，弹性支撑件具有便于根据调节弹性支撑件的压缩量调节预紧力，以用于支撑光学镜片的作用，通过对点胶孔点胶能够将镜框和光学镜片固定连接。从而保证了侧立镜组的稳定性，另外，还可以通过支撑夹紧机构对光学镜片进行轴向限位，从而在轴向和径向上分别保证了侧立镜组的稳定性和面型精度。

附图说明

图1为本发明一实施例的侧立镜组的结构示意图；

图2为本发明一实施例的侧立镜组的剖视图；

图3为图2中Ⅱ部的局部放大图；

图4为图2中沿A-A向的剖视图；

图5为图4中Ⅰ部的局部放大图；

图6为裸镜片在重力作用下测试面型的仿真实验数据图谱；

图7为采用本发明镜片在重力作用下测试面型的仿真实验数据最小值图谱；

图8为采用本发明镜片在重力作用下测试面型的仿真实验数据最大值图谱。

图中所示：1、镜框，2、光学镜片，3、点胶孔，4、弹性支撑件，5、硬支撑体，6、预紧簧片，7、硬支撑点，8、压紧螺钉，9、调节垫片，10、调整螺钉，11、轴向限位块，G为重力方向。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作详细描述：

实施例一

请参考图1-5，本实施例一提供一种侧立镜组，包括侧立设置的镜框1，侧立安装在所述镜框1内的光学镜片2，还包括对称分布于所述镜框1垂直中心线两侧与所述镜框1一体化成型设置的两个硬支撑点7、且每个所述硬支撑点7位于所述镜框1的水平中心线的下方，每个所述硬支撑点7均与所述光学镜片2直接接触连接；在位于所述光学镜片2的底部正下方设置有弹性支撑件4，所述弹性支撑件4通过贯穿于所述镜框1的底部正下方的调整螺钉10接触连接；在所述镜框1的顶部正上方贯穿有用于限定所述光学镜片2产生径向位移的压紧螺钉8。

本实施例一提供的侧立镜组，将光学镜片2侧立放置在镜框1内，通过镜框1顶部正上方的压紧螺钉8施加给的光学镜片2自身重力G大小的力，将光学镜片2与对称分布镜框1垂直中心线两侧的两个硬支撑点7均相抵，一方面将光学镜片2抵压到两个硬支撑点，将光学镜片2的重力G分散，还一方面通过压紧螺钉8作为硬限位，以限定光学镜片2的径向位移，从而保证了光学镜片2安装在镜框1内的稳定性，即保证了侧立镜组的稳定性。另外，压紧螺钉8，能够防止运输震动等引起光学镜片2中心变化从而影响镜组的精度的效果。两个硬支撑点7与镜框1一体化设计，可以通过制造工艺保证两个硬支撑点7与镜框1内圆圆心的相对位置，从而保证镜框1与光学镜片2的间隙，进而实现光学镜片2安装在镜框1内的快速定位。也就是说，本发明能够提高侧立镜组的精度。通过调节弹性支撑件4的压缩量，从而调节弹性支撑件4对光学镜片2的支撑力，以用于支撑所述光学镜片2，由于弹性支撑件4与光学镜片2直接接触，则弹性支撑件4作为光学镜片2的第三个支撑点，从而与两个硬支撑点7配合匀化重力对光学镜片2的应力，即通过三个支撑点分散了受力，避免了受力集中，使光学镜片2的受力达到平衡稳定的目的，因此，本实施例一能够提供一种面型精度较高的侧立镜组。

请参考图2，所述镜框1与所述光学镜片2之间通过点胶孔3内的胶固定连接，所述点胶孔3贯穿于所述镜框1，对称分布于所述镜框1的垂直中心线的两侧，且位于所述镜框1的水平中心线上方。本实施例中，两个所述点胶孔3成30至170度的夹角设置。例如两个点胶孔3设置成120度的夹角。点胶孔3内的胶仅具有固定镜框1与光学镜片2的作用，不对光学镜片2产生支撑作用，另外，当光学镜片2受热膨胀时，光学镜片2的轴心将上移，则对称分布在镜框1的垂直中心线的两侧，且位于镜框1的水平中心线上方的点胶孔3内的胶可用于吸收光学镜片2热膨胀时产生的力，从而增加了侧立镜组的稳定性和面型精度。本发明在镜框1的水平中心线上方的点胶孔3以及位于镜框1水平中心线下方的硬支撑点7，均为对称分布方式设置，此种框架结构的设计极大增加了侧立镜组的整体结构的稳定性。

请参考图3，本实施例一提供的侧立镜组，对称分布于所述镜框1垂直中心线两侧的两个所述硬支撑点7成30至120度的夹角设置。例如夹角设置成30度，以分散光学镜片2的重力G，从而提高侧立镜组的稳定性。

请参考图5，本实施例一提供的侧立镜组，还包括用于校正所述光学镜片2产生轴向位移的支撑夹紧机构。所述支撑夹紧机构，包括分布在所述光学镜片2底部的凸起侧壁的至少一个预紧簧片6，所述预紧簧片6位于硬支撑体5的竖直方向的相对侧面。其中，所述硬支撑体5设置在所述镜框1的底部正下方的其中一侧。例如左侧或右侧。本实施例一中包括但不限于3个预紧簧片6用于光学镜片2的轴向固定，在光学镜片2受到轴向冲击时，预紧簧片6的弹性力能够其光学镜片2复位，消除间隙，从而提高了侧立镜组的稳定性和面型精度。预紧簧片6的数量可以根据实际需要进行增减。作为较佳的实施方式，本实施例一中，所述支撑夹紧机构，还包括位于所述光学镜片2与所述预紧簧片6之间的调节垫片9，通过修磨调节垫片9可以调节预紧簧片6的预紧力，从而提高侧立镜组的轴向稳定性，有效的控制了光学镜片1的面型精度。

本实施例一中，在所述预紧簧片6的外侧面设置有用于限定所述光学镜片2轴向位移的轴向限位块11。同时，轴向限位块11还具有固定预紧簧片6的作用。

实施例二

本实施例二提供一种实施例一的侧立镜组的安装方法，包括以下步骤：

步骤S1，侧立设置镜框1；

步骤S2，将光学镜片2侧立放置在镜框1的硬支撑体5上；

步骤S3，通过压紧螺钉8施加给光学镜片2自身重力G大小的力，将光学镜片2与每个硬支撑点7均相抵，以限定光学镜片2的径向位移；

步骤S4，用测力计调整弹性支撑件4的支撑力，以用于支撑所述光学镜片2，并使其支撑力的大小等于光学镜片2的自身重力G的1/3，锁紧调整螺钉10；

步骤S5，根据需要安装一个以上的预紧簧片6，测量预紧簧片6的力的大小，使其等于光学镜片2的自身重力G的2/3；

步骤S6，通过点胶孔3进行点胶，以将镜框1与光学镜片2固定连接；

步骤S7，安装轴向限位块11。例如将轴向限位块11的限位距离调整为0.5mm位置。

作为较佳的实施方式，本实施例二提供的侧立镜组的安装方法，还包括步骤S8，对调整螺钉10和压紧螺钉8进行点胶固定的步骤，以防止调整螺钉10和/或压紧螺钉8松动，从而保证侧立镜组的稳定性。例如将压紧螺钉8旋入约0.1mm处，然后对压紧螺钉9点胶固定。

作为较佳的实施方式，本实施例二提供的侧立镜组的安装方法，还包括根据光学镜片2的自身重力G选择弹性支撑件4的步骤，以保证弹性支撑件4有足够的支撑力和压缩量，使光学镜片2的自身重力G分布在两个硬支撑点7、弹性支撑件4的力相等。通过调整螺钉10的旋入深度来改变弹性支撑件4的压缩量，从而调整对光学镜片2施加的力的大小。

作为较佳的实施方式，本实施例二提供的侧立镜组的安装方法，还包括修磨调节垫片9的步骤，以调整预紧簧片6的预紧力。

图6为裸镜片在重力作用下测试面型的仿真实验数据图谱；

图7为采用本发明镜片在重力作用下测试面型的仿真实验数据最小值图谱；

图8为采用本发明镜片在重力作用下测试面型的仿真实验数据最大值图谱。请参考图6-8，通过仿真结果可知，采用本发明的侧立镜组得到的光学镜片1的有效使用区域内的面型PV值变化小于0.1Fr，具有效果较好，面型精度高的效果。其中，PV值，是指面型的最大值与最小值之差，Fr指的是镜片面型测量时所观察的干涉条纹，一般其值为0.5wave，该处指的是测试的面型数据和裸镜片的变化值＜0.1Fr，即＜0.05wave。

本发明不限于上述具体实施方式，凡在权利要求书的精神和范围内所作出的各种变化，均在本发明的保护范围之内。

Claims (13)

1.一种侧立镜组，包括侧立设置的镜框，侧立安装在所述镜框内的光学镜片，其特征在于，还包括对称分布于所述镜框垂直中心线两侧与所述镜框一体化成型设置的两个硬支撑点、且每个所述硬支撑点位于所述镜框的水平中心线的下方，每个所述硬支撑点均与所述光学镜片直接接触连接；在位于所述光学镜片的底部正下方设置有弹性支撑件，所述弹性支撑件通过贯穿于所述镜框的底部正下方的调整螺钉接触连接；所述镜框的顶部正上方贯穿有用于限定所述光学镜片产生径向位移的压紧螺钉。

2.如权利要求1所述的侧立镜组，其特征在于，所述镜框与所述光学镜片之间通过点胶孔内的胶固定连接，所述点胶孔贯穿于所述镜框、对称分布于所述镜框的垂直中心线的两侧、且位于所述镜框的水平中心线上方。

3.如权利要求2所述的侧立镜组，其特征在于，对称分布于所述镜框的垂直中心线的两侧的两个所述点胶孔成30至170度的夹角设置。

4.如权利要求1所述的侧立镜组，其特征在于，对称分布于所述镜框垂直中心线两侧的两个所述硬支撑点成30至120度的夹角设置。

5.如权利要求1所述的侧立镜组，其特征在于，还包括用于校正所述光学镜片产生轴向位移的支撑夹紧机构。

6.如权利要求5所述的侧立镜组，其特征在于，所述支撑夹紧机构，包括分布在所述光学镜片底部的凸起侧壁的至少一个预紧簧片，所述预紧簧片位于硬支撑体的竖直方向的相对侧面。

7.如权利要求6所述的侧立镜组，其特征在于，所述支撑夹紧机构，还包括位于所述光学镜片与所述预紧簧片之间的调节垫片。

8.如权利要求6或7所述的侧立镜组，其特征在于，在所述预紧簧片的外侧面设置有用于限定所述光学镜片轴向位移的轴向限位块。

9.如权利要求6所述的侧立镜组，其特征在于，所述硬支撑体设置在所述镜框的底部正下方的其中一侧。

10.一种侧立镜组的安装方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤S1，侧立设置镜框；

步骤S2，将光学镜片侧立放置在镜框的硬支撑体上；

其中，所述硬支撑体设置于所述镜框的底部正下方的其中一侧；

步骤S3，通过压紧螺钉施加给光学镜片自身重力大小的力，将光学镜片与每个硬支撑点均相抵，以限定光学镜片的径向位移；

其中，镜框的顶部正上方贯穿有用于限定所述光学镜片产生径向位移的所述压紧螺钉；

每个所述硬支撑点位于所述镜框的水平中心线的下方；

步骤S4，用测力计调整弹性支撑件的支撑力，以用于支撑所述光学镜片，并使其支撑力的大小等于光学镜片的自身重力的1/3，锁紧调整螺钉；

其中，在位于所述光学镜片的底部正下方设置有弹性支撑件，所述弹性支撑件通过贯穿于所述镜框的底部正下方的调整螺钉接触连接；

步骤S5，根据需要安装一个以上的预紧簧片，测量预紧簧片的力的大小，使其等于光学镜片的自身重力的2/3；

其中，所述预紧簧片分布在所述光学镜片底部的凸起侧壁；

步骤S6，通过点胶孔进行点胶，以将镜框与光学镜片固定连接；

其中，所述点胶孔贯穿于所述镜框，对称分布于所述镜框的垂直中心线的两侧，且位于所述镜框的水平中心线上方；

步骤S7，安装轴向限位块；

其中，所述轴向限位块位于所述预紧簧片的外侧面。

11.如权利要求10所述的侧立镜组的安装方法，其特征在于，还包括步骤S8，对调整螺钉和压紧螺钉进行点胶固定的步骤，以防止调整螺钉和/或压紧螺钉松动。

12.如权利要求10所述的侧立镜组的安装方法，其特征在于，还包括根据光学镜片的自身重力选择弹性支撑件的步骤，以保证弹性支撑件有足够的支撑力和压缩量，使光学镜片的自身重力分布在两个硬支撑点、弹性支撑件的力相等。

13.如权利要求10所述的侧立镜组的安装方法，其特征在于，还包括修磨调节垫片的步骤，以调整预紧簧片的预紧力。

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