本發(fā)明屬于精密機械裝調(diào)技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種高精度對準光學(xué)元件和玻璃平板的裝置與方法。

背景技術(shù)：

在一般的光學(xué)元件和玻璃平板的精密裝調(diào)技術(shù)中，一般會采用激光自準直儀作為調(diào)整的方向基準，通過表面反射鏡作為滑動物體，以獲得物體如導(dǎo)軌的平面度信息，當從表面反射鏡反射的光線返回自準直儀屏幕或者成像器件時，會形成一個亮的光點，當光點和出廠校準好的光軸中心重合的時候，認為反射鏡的方向垂直于激光方向，并以此得到平面度信息。但隨著電子元器件及其裝配要求的提高，與此對應(yīng)的自動裝配設(shè)備的裝配精度也隨之提高，當該精度和激光自準直儀的重復(fù)精度在一個數(shù)量級上時，則傳統(tǒng)方法不能夠得到精確的測量。另一方面，由于激光自準直儀所配套的表面反射鏡的厚度不是絕對均勻，不能夠確保測量結(jié)果的偏倚性能。例如，目前有自動化設(shè)備平面度裝配要求為0.5角秒，和一般激光自準直儀所提供的重復(fù)精度0.1角秒在一個數(shù)量級上，則難以滿足精確測量的要求；另外，一般的表面反射鏡前后表面平行度低于1角秒，當設(shè)備對反射鏡的反射面和安裝面的平行度要求高于1角秒時，則不能提供足夠精確的平面度測量。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種高精度對準光學(xué)元件和玻璃平板的裝置，旨在提高光學(xué)元件和玻璃平板平行度的測量精度并進行高精度對準。

本發(fā)明是這樣實現(xiàn)的，一種光學(xué)元件表面平行度的對準裝置，包括用于支撐待對準的第一光學(xué)元件的第一支架、用于支撐待對準的第二光學(xué)元件的第二支架、激光自準直儀，以及與所述激光自準直儀連接的用于分析兩光學(xué)元件表面平行度的控制器；所述激光自準直儀包括用于發(fā)射激光并接收所述激光的反射光的主機，還包括與所述主機配套的可將所述激光部分反射回主機并部分透射的分光鏡，以及位于所述分光鏡的透射光路上的表面反射鏡，所述分光鏡貼設(shè)于所述第一光學(xué)元件待對準的表面，所述表面反射鏡貼設(shè)于所述第二光學(xué)元件待對準的表面；所述第一支架上設(shè)有用于調(diào)節(jié)所述第一光學(xué)元件平面度的第一調(diào)節(jié)件，所述第二支架上設(shè)有用于調(diào)節(jié)所述第二光學(xué)元件平面度的第二調(diào)節(jié)件。

本發(fā)明的另一目的在于提供一種光學(xué)元件表面平行度的對準方法，包括下述步驟：

通過激光自準直儀的主機輸出激光，所述激光于分光鏡的上表面部分反射回主機，在所述主機上形成第一光點，另一部分激光經(jīng)所述分光鏡透射至表面反射鏡，經(jīng)所述表面反射鏡反射后在所述主機上形成第二光點；

以一定點為中心轉(zhuǎn)動所述分光鏡，使所述激光經(jīng)過所述分光鏡的不同位置反射，在所述主機上形成多個第一光點；

以一定點為中心轉(zhuǎn)動所述表面反射鏡，使所述激光經(jīng)過所述表面反射鏡的不同位置反射，在所述主機上形成多個第二光點；

通過控制器獲取每個第一光點和第二光點的中心，以圓擬合的方法將所述多個第一光點的中心擬合成第一光點軌跡，將所述多個第二光點的中心擬合成第二光點軌跡；

獲取所述第一光點軌跡的中心和第二光點軌跡的中心并計算兩中心之間的偏差，根據(jù)該偏差確定所述第一光學(xué)元件和第二光學(xué)元件的表面平行度。

本發(fā)明采用激光自準直儀發(fā)射激光，采用配套的分光鏡和表面反射鏡分別反射激光，并轉(zhuǎn)動分光鏡和表面反射鏡以獲得多組光點位置數(shù)據(jù)，分別形成第 一光點軌跡和第二光點軌跡，并獲取第一光點軌跡和第二光點軌跡的中心，依此判斷兩個光學(xué)元件的表面平行度。由于采集了多組數(shù)據(jù)，在激光自準直儀精度不夠時，通過這樣多次測量也可以提高重復(fù)精度，激光自準直儀存在系統(tǒng)偏差時，由于系統(tǒng)偏差是固定的，對于兩個面測量都存在，也可以相互抵消；通過對分光鏡和表面反射鏡進行旋轉(zhuǎn)并取其光點軌跡中心進行計算，有效的消除了分光鏡和表面反射鏡自身厚度不均帶來的偏差，提高了光學(xué)元件表面平行度的檢測精度和效率。

附圖說明

圖1是本發(fā)明實施例提供的高精度對準光學(xué)元件和玻璃平板的裝置結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是采用本發(fā)明實施例的高精度對準光學(xué)元件和玻璃平板的裝置進行平行度測量的原理圖一；

圖3是采用本發(fā)明實施例的高精度對準光學(xué)元件和玻璃平板的裝置進行平行度測量的原理圖二；

圖4是采用本發(fā)明實施例的高精度對準光學(xué)元件和玻璃平板的方法流程圖。

具體實施方式

為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實施例，對本發(fā)明進行進一步詳細說明。應(yīng)當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。

需要說明的是，當元件被稱為“固定于”或“設(shè)置于”另一個元件，它可以直接在另一個元件上或者可能同時存在居中元件。當一個元件被稱為是“連接于”另一個元件，它可以是直接連接到另一個元件或者可能同時存在居中元件。

還需要說明的是，本實施例中的左、右、上、下等方位用語，僅是互為相 對概念或是以產(chǎn)品的正常使用狀態(tài)為參考的，而不應(yīng)該認為是具有限制性的。

如圖1，本發(fā)明實施例提供一種光學(xué)元件表面平行度的對準裝置，用于檢測兩個光學(xué)元件的表面平行度，并調(diào)整光學(xué)元件的傾斜角度，使兩個光學(xué)元件的表面平行度滿足預(yù)定要求。該裝置包括用于支撐待對準的第一光學(xué)元件01的第一支架02、用于支撐待對準的第二光學(xué)元件03的第二支架04、激光自準直儀05，以及與激光自準直儀05連接的用于分析兩光學(xué)元件表面平行度的控制器。該激光自準直儀05包括用于發(fā)射激光并接收激光的反射光的主機051，還包括與主機051配套的分光鏡052和表面反射鏡053，該分光鏡052貼合于第一光學(xué)元件01待對準的表面，表面反射鏡053貼設(shè)于第二光學(xué)元件03待對準的表面，第一光學(xué)元件01和第二光學(xué)元件03自上向下設(shè)置，激光自準直儀05設(shè)置于第一光學(xué)元件01的上方，激光自準直儀05位于光路的起始端，分光鏡052位于光路的中間部分，表面反射鏡053則位于光路的尾部，分光鏡052可將激光部分反射回主機051并部分透射出去，表面反射鏡053位于分光鏡052的透射光路上，可將激光反射回激光自準直儀05的主機051。分光鏡052和表面反射鏡053反射的光各自在主機051的接收面上形成較亮的光點。為了調(diào)整第一光學(xué)元件01和第二光學(xué)元件03的平行度，還在第一支架02上設(shè)置了用于調(diào)節(jié)第一光學(xué)元件01平面度的第一調(diào)節(jié)件06，在第二支架04上設(shè)置了用于調(diào)節(jié)第二光學(xué)元件03平面度的第二調(diào)節(jié)件07。

在本實施例中，用于承載第一光學(xué)元件01的第一支架02和用于承載第二光學(xué)元件03的第二支架04設(shè)置于公共平面平臺上，以防止第一支架02和第二支架04自身不平造成的誤差。

進一步地，為了使對準裝置的結(jié)構(gòu)緊湊，可以在主機051的激光輸出方向設(shè)置將光路折彎的反光鏡08，分光鏡052則設(shè)置于反光鏡08的反射光路上，該反光鏡的數(shù)目不限。進一步地，第一調(diào)節(jié)件06和第二調(diào)節(jié)件07可以為螺栓。

采用本發(fā)明實施例的對準裝置進行光學(xué)元件的平行度測量和對準時，具體包括下述步驟：如圖4，

在步驟s101中，通過激光自準直儀05的主機051輸出激光，激光于分光鏡052的上表面部分反射回主機051，在主機051上形成第一光點，另一部分激光經(jīng)分光鏡052透射至表面反射鏡053，經(jīng)表面反射鏡053反射后在所述主機051上形成第二光點；如圖2中的s1和s2；

在步驟s102中，以一定點為中心轉(zhuǎn)動分光鏡052，使激光經(jīng)過分光鏡052的不同位置反射，在主機051上形成多個第一光點；

在步驟s103中，以一定點為中心轉(zhuǎn)動表面反射鏡053，使激光經(jīng)過表面反射鏡053的不同位置反射，在主機051上形成多個第二光點；

在步驟s104中，通過控制器獲取每個第一光點和第二光點的中心，以圓擬合的方法將多個第一光點的中心擬合成第一光點軌跡，將多個第二光點的中心擬合成第二光點軌跡；如圖3中的l1和l2。

在步驟s105中，獲取第一光點軌跡的中心和第二光點軌跡的中心并計算兩中心之間的偏差，根據(jù)該偏差確定第一光學(xué)元件01和第二光學(xué)元件03的表面平行度。

在該方法中，由于第一光學(xué)元件01和第二光學(xué)元件03的表面均在一定的不平行度，當分光鏡052和表面反射鏡053均為厚度一致的元件時，上述第一光點和第二光點之間的偏差表征了第一光學(xué)元件01和第二光學(xué)元件03的表面平行度，然而實際中分光鏡052和表面反射鏡053自身厚度具有一定的不均勻性，這樣單次測量的第一光點和第二光點之間的偏差則不能精確的表征第一光學(xué)元件01和第二光學(xué)元件03的平行度。本實施例將分光鏡052和表面反射鏡053各自旋轉(zhuǎn)至少一周，使之不同的位置反射激光，這樣，分光鏡052反射的多個第一光點分別對應(yīng)其不同的位置，多個第一光點進行圓擬合形成第一光點軌跡即為轉(zhuǎn)動分光鏡052所形成的光點軌跡，再選取該第一光點軌跡的中心，該方法消除了分光鏡052厚度不一致導(dǎo)致的誤差。同樣的，對表面反射鏡053進行同樣的處理，其轉(zhuǎn)動至少一周后在激光自準直儀05上形成第二光點軌跡，再取其中心，該方法消除了表面反射鏡053厚度不一致導(dǎo)致的誤差。這樣，第 一光點軌跡和第二光點軌跡的中心之間的偏差則代表第一光學(xué)元件01和第二光學(xué)元件03的真實偏差。

進一步地，在檢測第一光學(xué)元件01和第二光學(xué)元件03的真實偏差之后，可以根據(jù)該平行度調(diào)整第一調(diào)節(jié)件06和第二調(diào)節(jié)件07。具體可以手動調(diào)節(jié)，也可以由控制器或其他控制部件控制其自動調(diào)節(jié)。當調(diào)節(jié)至第一光點軌跡和第二光點軌跡的中心重合時，表明第一光學(xué)元件01和第二光學(xué)元件03平行。

本發(fā)明實施例采用激光自準直儀05發(fā)射激光，采用配套的分光鏡052和表面反射鏡053分別反射激光，并轉(zhuǎn)動分光鏡052和表面反射鏡053，獲得多組光點位置數(shù)據(jù)，分別形成第一光點軌跡和第二光點軌跡，并獲取第一光點軌跡和第二光點軌跡的中心，依此判斷兩個光學(xué)元件的表面平行度。由于采集了分光鏡052和表面反射鏡053轉(zhuǎn)動不同角度時的數(shù)據(jù)，在激光自準直儀05精度不夠時，通過這樣多次測量也可以提高重復(fù)精度，激光自準直儀05存在系統(tǒng)偏差時，由于系統(tǒng)偏差是固定的，對于兩個面測量都存在，也可以相互抵消；通過對分光鏡052和表面反射鏡053進行旋轉(zhuǎn)并取其光點軌跡中心進行計算，有效的消除了分光鏡052和表面反射鏡053自身厚度不均帶來的偏差，提高了光學(xué)元件表面平行度的檢測精度和效率。

在本實施例中，在檢測第一光學(xué)元件01和第二光學(xué)元件03的表面平行度的過程中，分光鏡052和表面反射鏡053分別以一定點為中心進行旋轉(zhuǎn)，該定點與激光入射的光斑錯位，即不在同一位置，保證反射光可隨著元件的轉(zhuǎn)動而改變反射方向。

在本實施例中，第一光學(xué)元件01的至少一個表面為平面，第二光學(xué)元件03的至少一個表面為平面，分光鏡052設(shè)置于第一光學(xué)元件01的平面上，表面反射鏡053設(shè)置于第二光學(xué)元件03的平面上，第一光學(xué)元件01和第二光學(xué)元件03的另一面也可以是平面或者為曲面。例如，第一光學(xué)元件01為中繼鏡，第二光學(xué)元件03為玻璃平板，或者，二者均為平板狀元件。

在本實施例中，分光鏡052和表面反射鏡053的轉(zhuǎn)動次數(shù)為至少兩次，每 次旋轉(zhuǎn)的角度可以相同或者不同，轉(zhuǎn)動的總角度至少為360°。

在本實施例中，控制器用于進行運算操作，其可以是集成于對準裝置上的運算單元及顯示單元，也可以是通過線纜連接至遠端的工業(yè)計算機及顯示器和對應(yīng)軟件，本實施例不進行限定。

以上僅為本發(fā)明的較佳實施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換或改進等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。