專利名稱：一種動鏡微調整方法
技術領域：
本發明涉及一種動鏡微調整方法。
背景技術：
在光學系統中，物鏡裝調完成后，由于在制造過程中不可避免的出現加工誤差以及裝配過程中產生的裝配誤差，會造成物鏡系統成像質量下降，偏離設計理論值，為改善成像質量，需要對物鏡中某些特定鏡片進行θχ、0y、Z三個方向上的調節。由于動鏡機構調節自由度多、機構裝配空間小、精度要求高，其設計難度極大。因此，為保證光學系統的長期穩定工作，必須進行動鏡的微調整。

發明內容
為了避免出現加工誤差以及裝配過程中產生的裝配誤差，會造成物鏡系統成像質量下降，偏離設計理論值，為改善成像質量，本發明的目的是提供一種動鏡微調整方法，需要對物鏡中某些特定鏡片進行Θ X、Θ y、Z三個方向上的調節。為達到上述目的，本發明提供一種動鏡微調整方法，所述方法的步驟如下一種動鏡微調整方法，其特征在于根據壓電陶瓷的驅動點的位置和電容傳感器的探測點的位置，得到動鏡的解耦算法，解耦算法給出驅動點應該執行微調整的位移，實現控制動鏡微移動的具體步驟如下步驟SI :以動鏡模型半徑為r2的外圓周上均勻排列第一壓電陶瓷驅動點、第二壓電陶瓷驅動點、第三壓電陶瓷驅動點；步驟S2 :以動鏡圓心為原點、以動鏡表面為X-Y平面，建立動鏡坐標系，并將第一電容傳感器的驅動點設于X軸上；步驟S3 :利用動鏡坐標系，獲取第一壓電陶瓷驅動點、第二壓電陶瓷驅動點、第三壓電陶瓷驅動點的坐標；步驟S4 :以動鏡框中心為圓心、動鏡框平面為X-Y面，建立世界坐標系；步驟S5 :將第一壓電陶瓷驅動點、第二壓電陶瓷驅動點、第三壓電陶瓷驅動點在世界坐標系下的X、Y坐標由第一壓電陶瓷驅動點、第二壓電陶瓷驅動點、第三壓電陶瓷驅動點在動鏡坐標系下的X、Y坐標代替，獲得第一壓電陶瓷驅動點、第二壓電陶瓷驅動點、第三壓電陶瓷驅動點在世界坐標系下的坐標；步驟S6 :以動鏡模型內環半徑為A的內圓周上均勻排列第一電容傳感器探測點、第二電容傳感器探測點、第三電容傳感器探測點；設第一電容傳感器探測點到圓心的連線與X軸的夾角θ，獲取第一電容傳感器探測點、第二電容傳感器探測點、第三電容傳感器探測點在世界坐標系下的坐標；步驟S7 :利用第一壓電陶瓷驅動點、第二壓電陶瓷驅動點、第三壓電陶瓷驅動點確定動鏡框平面的第一法線ηΖΑ ；步驟S8 :利用第一電容傳感器探測點、第二電容傳感器探測點、第三電容傳感器探測點確定動鏡框平面的第二法線nZB ;且設第一壓電陶瓷驅動點、第二壓電陶瓷驅動點、第三壓電陶瓷驅動點確定的平面與第一電容傳感器探測點、第二電容傳感器探測點、第三電容傳感器探測點確定的平面共面，及第一法線nZA與第二法線nZB平行；步驟S9 :利用驅動點的第一壓電陶瓷、第二壓電陶瓷、第三壓電陶瓷，探測點的第一電容傳感器、第二電容傳感器、第三電容傳感器之間與0角的幾何關系，獲得第一壓電陶瓷、第二壓電陶瓷、第三壓電陶瓷，探測點的第一電容傳感器、第二電容傳感器、第三電容傳感器之間的解析關系以及矩陣關系的表達式為ZB = B-1AZa, A是關于壓電陶瓷驅動點位置關系的系數矩陣是關于電容傳感器探測點位置關系的系數矩陣；ZA是關于壓電陶瓷驅動點的位置矩陣；ZB是關于電容傳感器探測點的位置矩陣；通過求數值矩陣擬矩陣獲得傳動方程，對矩陣A，B的表達式進行驗證，解析結果與數值結果一致，驗證矩陣A，B的表達式無誤，實現動鏡微調整。本發明的優點是，本發明能夠對光學系統的物鏡中某些特定鏡片進行三個方向為θχ、9y、Z上的調節。由于動鏡機構調節自由度多、機構裝配空間小、精度要求高，其設計難度極大。本發明可以減小加工誤差以及裝配過程中產生的裝配誤差對物鏡系統成像質量的影響，從而讓實際值更加接近理論值，改善成像質量。


圖I為本發明動鏡微調整方法的流程圖；圖2為本發明的動鏡模型圖；圖3為本發明的坐標系轉換示意具體實施例方式為使本發明的目的、技術方案和優點更加清楚明白，以下結合具體實施例，并參照附圖，對本發明進一步詳細說明。如圖I示出的本發明動鏡微調整方法的流程圖及圖2示出的動鏡模，動鏡微調整方法包括三個壓電陶瓷驅動點，三個電容傳感器探測點，動鏡的解耦算法；根據壓電陶瓷的驅動點的位置和電容傳感器的探測點的位置，得到動鏡的解耦算法，解耦算法給出驅動點應該執行微調整的位移，實現控制動鏡微移動的具體步驟如下步驟SI 以動鏡模型半徑為r2的外圓周上均勻排列第一壓電陶瓷驅動點Al、第二壓電陶瓷驅動點A2、第三壓電陶瓷驅動點A3 ；步驟S2 :以動鏡圓心為原點、以動鏡表面為X-Y平面，建立動鏡坐標系，并將第一電容傳感器的驅動點Al設于X軸上；步驟S3 :利用動鏡坐標系，獲取第一壓電陶瓷驅動點Al、第二壓電陶瓷驅動點A2、第三壓電陶瓷驅動點A3的坐標； 步驟S4 :以動鏡框中心為圓心、動鏡框平面為X-Y面，建立世界坐標系；步驟S5 :將第一壓電陶瓷驅動點Al、第二壓電陶瓷驅動點A2、第三壓電陶瓷驅動點A3在世界坐標系下的X、Y坐標由其A1、A2、A3在動鏡坐標系下的X、Y坐標代替，獲得第一壓電陶瓷驅動點Al、第二壓電陶瓷驅動點Α2、第三壓電陶瓷驅動點A3在世界坐標系下的坐標；
步驟S6 :以動鏡模型內環半徑為Γι的內圓周上均勻排列第一電容傳感器探測點BI、第二電容傳感器探測點Β2、第三電容傳感器探測點Β3 ;設第一電容傳感器探測點BI到圓心的連線與X軸的夾角為Θ，獲取第一電容傳感器探測點BI、第二電容傳感器探測點Β2、第三電容傳感器探測點Β3在世界坐標系下的坐標；步驟S7 :利用第一壓電陶瓷驅動點Al、第二壓電陶瓷驅動點Α2、第三壓電陶瓷驅動點A3確定動鏡框平面的第一法線ηΖΑ ；步驟S8 :利用第一電容傳感器探測點BI、第二電容傳感器探測點Β2、第三電容傳感器探測點Β3確定動鏡框平面的第二法線ηΖΒ ;且設第一壓電陶瓷驅動點Al、第二壓電陶瓷驅動點Α2、第三壓電陶瓷驅動點A3確定的平面與第一電容傳感器探測點BI、第二電容傳感器探測點Β2、第三電容傳感器探測點Β3確定的平面共面，及第一法線ηΖΑ與第二法線ηΖΒ平行；步驟S9 :利用驅動點的第一壓電陶瓷Al、第二壓電陶瓷Α2、第三壓電陶瓷A3，探測點的第一電容傳感器BI、第二電容傳感器Β2、第三電容傳感器Β3之間與Θ角的幾何關系，獲得第一壓電陶瓷Al、第二壓電陶瓷Α2、第三壓電陶瓷A3，探測點的第一電容傳感器BI、第二電容傳感器Β2、第三電容傳感器Β3之間的解析關系以及矩陣關系的表達式為ΖΒ =B4AZa, A是關于壓電陶瓷驅動點位置關系的系數矩陣；Β是關于電容傳感器探測點位置關系的系數矩陣；ΖΑ是關于壓電陶瓷驅動點的位置矩陣；ΖΒ是關于電容傳感器探測點的位置矩陣；通過求數值矩陣擬矩陣獲得傳動方程，對矩陣Α，B的表達式進行驗證，解析結果與數值結果一致，驗證矩陣Α，B的表達式無誤，實現動鏡微調整。本發明在動鏡模型上設有第一壓電陶瓷驅動點Al、第二壓電陶瓷驅動點Α2、第三壓電陶瓷驅動點A3，第一電容傳感器探測點BI、第二電容傳感器探測點Β2、第三電容傳感器探測點Β3。第一壓電陶瓷驅動點Al、第二壓電陶瓷驅動點Α2、第三壓電陶瓷的驅動點A3，在動鏡模型半徑為r2的外圓周上均勻排列，以動鏡圓心為原點，以動鏡表面為X-Y平面建立坐標系，第一壓電陶瓷驅動點Al位于X軸上。在動鏡坐標系下，第一壓電陶瓷驅動點Al、第二壓電陶瓷驅動點A2、第三壓電陶瓷驅動點A3的坐標分別為
權利要求
1. 一種動鏡微調整方法，其特征在于根據壓電陶瓷的驅動點的位置和電容傳感器的探測點的位置，得到動鏡的解耦算法，解耦算法給出驅動點應該執行微調整的位移，實現控制動鏡微移動的具體步驟如下 步驟SI :以動鏡模型半徑為r2的外圓周上均勻排列第一壓電陶瓷驅動點、第二壓電陶瓷驅動點、第三壓電陶瓷驅動點； 步驟S2 :以動鏡圓心為原點、以動鏡表面為X-Y平面，建立動鏡坐標系，并將第一電容傳感器的驅動點設于X軸上； 步驟S3 :利用動鏡坐標系，獲取第一壓電陶瓷驅動點、第二壓電陶瓷驅動點、第三壓電陶瓷驅動點的坐標； 步驟S4 :以動鏡框中心為圓心、動鏡框平面為X-Y面，建立世界坐標系； 步驟S5 :將第一壓電陶瓷驅動點、第二壓電陶瓷驅動點、第三壓電陶瓷驅動點在世界坐標系下的X、Y坐標由其第一壓電陶瓷驅動點、第二壓電陶瓷驅動點、第三壓電陶瓷驅動點在動鏡坐標系下的X、Y坐標代替，獲得第一壓電陶瓷驅動點、第二壓電陶瓷驅動點、第三壓電陶瓷驅動點在世界坐標系下的坐標； 步驟S6 :以動鏡模型內環半徑為Γι的內圓周上均勻排列第一電容傳感器探測點、第二電容傳感器探測點、第三電容傳感器探測點；設第一電容傳感器探測點到圓心的連線與X軸的夾角為Θ，獲取第一電容傳感器探測點、第二電容傳感器探測點、第三電容傳感器探測點在世界坐標系下的坐標； 步驟S7 :利用第一壓電陶瓷驅動點、第二壓電陶瓷驅動點、第三壓電陶瓷驅動點確定動鏡框平面的第一法線ηΖΑ ； 步驟S8 :利用第一電容傳感器探測點、第二電容傳感器探測點、第三電容傳感器探測點確定動鏡框平面的第二法線ηΖΒ ;且設第一壓電陶瓷驅動點、第二壓電陶瓷驅動點、第三壓電陶瓷驅動點確定的平面與第一電容傳感器探測點、第二電容傳感器探測點、第三電容傳感器探測點確定的平面共面，及第一法線ηΖΑ與第二法線ηΖΒ平行； 步驟S9 :利用驅動點的第一壓電陶瓷、第二壓電陶瓷、第三壓電陶瓷，探測點的第一電容傳感器、第二電容傳感器、第三電容傳感器之間與Θ角的幾何關系，獲得第一壓電陶瓷、第二壓電陶瓷、第三壓電陶瓷，探測點的第一電容傳感器、第二電容傳感器、第三電容傳感器之間的解析關系以及矩陣關系的表達式為ZB = B-1AZa, A是關于壓電陶瓷驅動點位置關系的系數矩陣；Β是關于電容傳感器探測點位置關系的系數矩陣；ΖΑ是關于壓電陶瓷驅動點的位置矩陣；ΖΒ是關于電容傳感器探測點的位置矩陣；通過求數值矩陣擬矩陣獲得傳動方程，對矩陣Α，B的表達式進行驗證，解析結果與數值結果一致，驗證矩陣Α，B的表達式無誤，實現動鏡微調整。
全文摘要
本發明是一種動鏡微調整方法，它包括三個壓電陶瓷驅動點，三個電容傳感器探測點，動鏡的解耦算法；該方法根據壓電陶瓷驅動點的位置，電容傳感器探測點的位置，經過推導得出動鏡的解耦算法，從而給出驅動點應該執行的位移，以達到控制動鏡的目的，滿足動鏡的調整需求。
文檔編號G02B7/00GK102621651SQ201210088199
公開日2012年8月1日 申請日期2012年3月29日 優先權日2012年3月29日
發明者徐文祥, 胡松, 胡淘, 邢薇 申請人:中國科學院光電技術研究所