调芯机原理及结构简介概述在我们试作的过程中,基本上很多机种都要用到调芯机.调芯机的作用主要是对镜筒光学系统中误差感度最大的镜片(一般为非球面镜片)进行调芯,使光学系统的各个镜片的光轴基本重合.L2L1调芯机的原理针孔板PS光源聚光镜如图所示:由单色光源(通常为冷光源)发出的光经过聚光镜进行照明.S为一个很小的针孔,用来形成点物.S位于透镜L1的前焦面上,和透镜L1一起构成平行光管,假设L2为我们要评价的光学系统,自平行光管射出的平行光经被检光学系统成像于P点.不难看出,这一系统为一夫琅和费衍射系统,如果假定L2的口径小于L1的口径(通常是这样),P将是由L2的孔径光阑产生的夫琅和费衍射像斑.像斑的大小可以由下式进行计算:r=1.22λf/D式中,r为衍射像斑的爱里斑的半径,λ为照明光波的波长,f为L2的焦距.因为通常这个像斑非常的小,人眼无法直接看出它的结构与细节,故通常要借助于显微镜来观察.一般情况下,我们会在显微物镜的后焦面上放置一个CCD,取代目镜,用CCD将光信号转化为电信号,然后,将该电信号转接到电视上,这样作业者就可直接从电视上看到被测光学系统的衍射像斑.故整个调芯机的光学系统图如下图所示CCD顯微物鏡照明系統針孔板被測光學系統準直物鏡.有时,为了减小整个系统的轴向长度,我们会在准直物镜的后面加一个反射镜,用以转折光路.如下图所示:CCD平面反射鏡針孔板準直物鏡被測光學系統顯微物鏡照明系統通常显微物镜我们采用放大率为40倍,数值孔径为0.65的生物显微镜.在几何光学中,一个理想光学成像系统使点物成点像.但实际上由于任何光学系统都有限制光束的光瞳,它带来的衍射效应是无法消除的,所以光学系统所成的点物的像应是一个衍射像斑.自然,这个衍射像斑非常接近于点像,因为通常光学系统的光瞳都比光波波长大的多,从而衍射效应极小.但是,若用足够倍数的显微镜来观察光学系统所成的衍射像斑,还是可以清楚地看到像斑结构的.被检验的光学系统通常都存在像差,因而所形成的衍射像斑也反映了像差的影响,使得它与理想系统所成的像斑在衍射条纹的形状及强度分布方面有了差别.我们可以采用调芯的方式,使被测光学系统的衍射像斑接近于理想像斑,这时的光学系统也就接近于理想光学系统,像差非常小,故调芯后的光学系统的成像质量要比调芯前的光学系统的成像质量好.三.调芯机结构目前公司使用的调芯机结构虽从外观上看存在比较大的差异,但他们的各个构成都具有相同功能,所不同的只是其各构成在调芯机上分布的位置,形状及所用规格上有差异(如CCD型号,显微物镜的放大倍率等).概括起来,调芯机主要有以下及部分组成:被测光学系调节机构;显微物镜调节机构(包括CCD);显示屏(一般采用电视);光源及光束转换机构;调芯机支座及支架;调芯治具(受台,调芯爪及配重块)另外与调芯机配套使用的还有点胶机及UV照射机;整个调芯机的外形如下图所示:顯微物鏡顯微物鏡調節機構限位裝置點膠機CCDUV照射機顯微物鏡調節機構顯示屏光學系調節機構光束轉換機構光源UV照射光纤管調芯爪限位裝置調芯機結構組成圖調芯爪調芯受台配重塊支座支架四.结构功能及使用方法调芯机的各构成虽然存在位置,形状及所用规格上的差异,但他们所具备的功能是一样的,下面就其主要构成部分的功能作简要介绍:1.被调光学系调节机构Y向千分尺X向千分尺该机构主要用来调整被调光学系中误差感度最强的镜片(一般为非球面镜片),使其光学轴心与光学系中其它镜片的光学轴心一致(在显示屏上表现为同心圆状).该机构的调整主要通过X向和Y向的千分尺来实现.如下图所示:調芯爪限位裝置在调整时,通过X向和Y向的千分尺的调节,使调芯爪在X和Y方向移动,需调芯的镜片通过调芯爪的移动来调节其光学轴心的位置,达到调芯的目的.调芯爪限位装置主要用来固定调芯爪在垂直方向的位置,在装入或取出被调光学系时都需将限位栓插入对应孔限位孔中.2.显微物镜调节机构(包括CCD)该机构主要用来调整显微物镜的位置,使被测光学系各镜片产生的衍射像斑能通过显微物镜进行放大(因为产生的衍射像斑很小,不进行放大,凭肉眼很难分辨调芯效果).这个机构包括三个调节装置(千分尺),如下图所示:显微物镜相对于被测光学系各镜片产生的衍射像斑的位置(由于衍射像斑的位置无法用肉眼进行判断,调整时主要看衍射像斑是否通过物镜放大,再通过CCD传送到显示屏上来进行判断)可以通过X向和Y向千分尺的调节来进行调整.Z向千分尺主要用来调整显微物镜相对于衍射像斑的距离,此调节效果的表现方式在显示屏上表现为于衍射像斑(同心圆)的清晰