在精密光学镜头的装配过程中,为了实现高精度高效率以及便于复检,需要的不只是高精度仪器设备,更需要在光学设计以及机械设计中充分考虑装配的需要。
本文以两个实例来探讨机械结构设计在光学镜头装调中的应用:
中低精度的镜头在装配时,一般采用被动式。装配精度主要由镜筒的内壁加工精度决定,而镜片与镜筒的接触一般为“面”接触。
中高精度的镜头装配,则必须采用主动式装配,在装配过程中,监控各镜片间的相对位置,以保证其同轴性和间距。此时,镜片与镜筒之间需要有一定的间隙与调整空间,装配精度不再由镜筒的内壁精度决定。为保证对镜片实现高精度和高灵敏度的调整,一般镜片与镜筒支撑之间的接触为“环线”接触,或针对每个镜片半径特殊设计的“窄环面”接触。
主动装配中,仅保证同轴度的话,对镜片通常有四个自由度的调整:2维平移,2维倾斜。实际镜头设计中,不同曲率的镜片对这种调整的敏感程度是不同的,比如曲率越大则越敏感。从效率与成本角度考虑,在镜筒设计中,对比较敏感的镜片的支撑,一般设计成“环线”或“窄环面”方式,而对不敏感的镜片,则设计成“面”接触支撑。
因此实际高精度镜头在镜筒设计与装配方案的考虑上,一般采用了“混搭”的方式。