CN101477236A - 干涉仪主镜调整机构及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
一种干涉仪主镜调整机构及其制备方法，该干涉仪主镜调整机构由螺纹套筒、调节凸台、N个调节螺栓、N个球面垫圈、N个弹簧垫圈、N个螺钉、主镜和主镜镜框构成，其中N为2以上的正整数：本发明是高精度、高稳定性两维角度调整机构，不需要对主镜进行修配，通过简单的调整，即可解决了主镜球心像光轴与棱镜组光轴在同一理想光轴上的拟合，是实现高精度干涉测量必备条件。本发明具有结构简单、安装调整方便、制造成本低和稳定性高的特点，适用于各类干涉仪主镜的安装调整，也适用于其他装置中透镜的调整与安装。
Description
技术领域
本发明涉及干涉仪，特别是一种干涉仪主镜调整机构及其制备方法。
背景技术
传统的干涉仪主镜调整机构通常是在主镜装配过程中，依靠机械修配方法或其他稳定性较差的调整方法来实现主镜镜片垂直于光轴的两维角度微量调整，这些方法的局限性在于：
1、修配难度非常高，往往需要业内经验丰富的技师才可以完成。
2、修配时可修正的范围非常小，不容易满足干涉仪光学系统设计要求。
3、机构稳定性不够好，影响干涉仪测量精度。
由以上几点不足导致传统干涉仪中主镜调整机构在使用上有很大的缺陷。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于克服上述传统技术的不足，提供一种干涉仪主镜调整机构及其制备方法，以达到不需要对主镜进行修配，即可实现主镜垂直于光轴Z方向两维微量角度调整，从而实现主镜球心像光轴与棱镜组光轴在同一理想光轴上拟合。该主镜调整机构结构简单、安装调整方便、制造成本低、结构稳定性高、而且外形美观，适用于各类干涉仪主镜的安装调整，也可适用于其他装置中透镜的调整与安装。
本发明的技术解决方案如下：
一种干涉仪主镜调整机构，其特点是：该机构由螺纹套筒、调节凸台、N个调节螺栓、N个球面垫圈、N个弹簧垫圈、N个螺钉、主镜和主镜镜框构成，其中N为2以上的正整数：
所述的螺纹套筒是一段一定壁厚的圆筒，该圆筒的内壁具有内螺纹，外圆面沿圆周方向均匀地分布N个完全相同的长腰槽形通孔；
所述的调节凸台由N块圆弧形的调节块构成，每一调节块的外圆面具有与所述的螺纹套筒的内螺纹相匹配的外螺纹，在该外螺纹圆面上离右端一定距离有一个垂直于轴线的螺纹通孔，在该调节块右端面有一个沿轴向的螺纹沉孔；
所述的主镜镜框是具有主镜安装结构和主镜通光孔的框座，在所述的主镜镜框边框上的一个以该主镜镜框的主镜通光孔的对称轴为圆心的圆周上并沿该圆周均匀地分布着N个短腰槽形通孔；
所述的主镜安装并固定在所述的主镜镜框中，N个固定螺钉分别通过所述的主镜镜框的N个短腰槽形通孔拧入所述的调节凸台的N块圆弧形的调节块端面的螺纹沉孔，所述的调节凸台的外螺纹与所述的螺纹套筒的内螺纹相互嵌套，N个调节螺栓依次套入弹簧垫圈和球面垫圈后，通过所述的长腰槽形通孔并拧入所述的螺纹通孔中。
所述的N＝3。
所述的长腰槽形通孔是宽度大于所述的调节螺栓的直径，长度方向为圆心指向角度20°的槽孔。
上述的干涉仪主镜调整机构的制备方法，该方法包括下列步骤：
①主镜镜框的制备；根据所需调整的干涉仪主镜的通光口径D7，制备具有主镜安装结构和主镜通光孔的主镜镜框，在所述的主镜镜框边框上的一个以该主镜镜框主镜通光孔的对称轴为圆心的圆周上并沿该圆周均匀地加工N个短腰槽形通孔，所述的圆周的直径为D8；
②将所述的主镜安装在所述的主镜镜框中，使所述的主镜的球心像光轴基本上通过所述的主镜镜框的对称中心，然后固定之；
③螺纹套筒制备：根据所需调整的干涉仪主镜的直径，加工具有适当内径的和一定壁厚的圆筒，该螺纹套筒的内径为D2，外径为D1，其内壁加工内螺纹，外圆面离右端一定长度沿同一圆周均匀地垂直于该圆筒的轴线加工N个完全相同的长腰槽形通孔；
④所述的调节凸台的制备：取一段具有一定壁厚的圆筒，该圆筒的内径为D3，外径为D4，该内径D3应不小于所述的干涉仪主镜的通光口径D7，该外径D4与所述的螺纹套筒的内径D2相匹配，该圆筒的外圆面加工出外螺纹与所述的螺纹套筒的内螺纹相匹配，将该圆筒的外螺纹拧入所述的螺纹套筒的内螺纹中，使之相互嵌套自由旋转，定位后，通过所述的螺纹套筒上的N个长腰槽形通孔的中心位置，在所述的调节圆筒的外螺纹圆面各加工一个螺纹通孔，而且在该圆筒的右端的端面的直径为D8的同一圆周上垂直于该端面并对应所述的N个螺纹通孔的位置加工N个螺纹沉孔，然后分别以所述的螺纹沉孔为中心的一定圆弧宽度沿该圆筒的轴线依序号切割出N块调节块，所述的一定圆弧宽度应<360°/N；
⑤利用固定螺钉穿过所述的主镜镜框的短腰槽形通孔按所述的调节块的序号依次拧入所述的调节块的螺纹沉孔，将所述的N块调节块依次与所述的主镜镜框相垂直地连接在一起，使所述的N块调节块的外螺纹处在同一螺纹升角圆周外圆面上；
⑥将所述的调节凸台的外螺纹旋入所述的螺纹套筒的内螺纹中，使所述的调节凸台的N块调节块的螺纹通孔与所述的螺纹套筒(101)的长腰槽形通孔相对应，将N个调节螺栓依次穿入弹簧垫圈和球面垫圈后，通过所述的长腰槽形通孔并拧入所述的螺纹通孔中。
本发明干涉仪主镜调整机构的优点：
1、本发明干涉仪主镜调整机构不同于以往干涉仪主镜调整机构，它不需要机械修配，利用一组内外螺纹的配合及调节螺栓的吊紧实现主镜垂直于光轴Z方向的两维角度微量调整，保证主镜球心像光轴与棱镜组光轴在同一理想光轴上拟合，是实现主镜球心像光轴与棱镜组光轴拟合的比较稳定可靠，方便简单的一种办法。
2、本发明干涉仪主镜调整机构主要应用于各类高精度干涉仪中主镜安装与调整，其中主镜镜片为透射式标准镜与球面或非球面透镜一体式结构，本发明为干涉仪后续对光学工件进行高精度干涉测量提供了高精度和高稳定性保证。
3、本发明调整机构加工方便，安装便捷，制造成本低，易调整，精度高，稳定性好；
4、本发明干涉仪主镜调整机构适用于各类干涉仪主镜的安装调整，也可适用于其他装置中透镜的调整与安装，应用范围广泛。
附图说明
图1为本发明干涉仪主镜调整机构实施例的正视剖面示意图。
图2为本发明干涉仪主镜调整机构实施例的右视外观示意图。
图3为图1的A-A剖面示意图。
图4为本发明干涉仪主镜调整机构实施例的俯视外观示意图。
图5为本发明干涉仪主镜调整机构实施例中主镜镜框左视图中短腰槽形通孔示意图。
图6为本发明干涉仪主镜调整机构实施例中单块凸台上螺纹孔位置示意图。
图7为本发明干涉仪主镜调整机构实施例中螺纹套筒上长腰槽形通孔位置示意图。
图8为本发明主镜与棱镜组成像检测示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明，但不应以此限制本发明的保护范围。
参阅图1，并结合参阅图2、图3、图4、图5、图6和图7，图1为本发明干涉仪主镜调整机构实施例的正视剖面示意图，由图可见，本发明干涉仪主镜调整机构，由螺纹套筒101、调节凸台102、N个调节螺栓103、N个球面垫圈104、N个弹簧垫圈105、N个固定螺钉106、主镜107和主镜镜框108构成，本实施例的N＝3：
所述的螺纹套筒101是一段一定壁厚的圆筒，该圆筒的内壁具有内螺纹，外圆面沿圆周方向均匀地分布N个完全相同的长腰槽形通孔101-1；
所述的调节凸台102由N块圆弧形的调节块构成，每一调节块的外圆面具有与所述的螺纹套筒101的内螺纹相匹配的外螺纹，在该外螺纹圆面上离右端一定距离有一个垂直于轴线的螺纹通孔102-1，在该调节块右端面有一个沿轴向的螺纹沉孔102-2；
所述的主镜镜框108是具有主镜107安装结构和主镜通光孔的框座，在所述的主镜镜框108边框上的一个以该主镜镜框主镜通光孔的对称轴为圆心的圆周上并沿该圆周均匀地分布着N个短腰槽形通孔108—1；
所述的主镜107安装并固定在所述的主镜镜框108中，N个固定螺钉106分别通过所述的主镜镜框108的N个短腰槽形通孔108—1拧入所述的调节凸台102的N块圆弧形的调节块端面的螺纹沉孔102-2，所述的调节凸台102的外螺纹与所述的螺纹套筒101的内螺纹相互嵌套，N个调节螺栓103依次套入弹簧垫圈105和球面垫圈104后，通过所述的长腰槽形通孔101-1并拧入所述的螺纹通孔102-1中。所述的长腰槽形通孔101-1是宽度大于所述的调节螺栓103的直径，长度方向为圆心指向角度20°的槽孔。
上述的干涉仪主镜调整机构的制备方法，包括下列步骤：
①主镜镜框108的制备；根据所需调整的干涉仪主镜107的通光口径D7，制备具有主镜107安装结构和主镜通光孔的主镜镜框108，在所述的主镜镜框108边框上的一个以该主镜镜框主镜通光孔的对称轴为圆心的圆周上并沿该圆周均匀地加工N个短腰槽形通孔108—1，所述的圆周的直径为D8；
②将所述的主镜107安装在所述的主镜镜框108中，使所述的主镜107的球心像光轴基本上通过所述的主镜镜框108的对称中心，然后固定之；
④螺纹套筒101制备：根据所需调整的干涉仪主镜107的直径，加工具有适当内径的和一定壁厚的圆筒，该螺纹套筒101的内径为D2，外径为D1，其内壁加工内螺纹MD×1(D为直径，1是螺距t＝1mm，以下相同)，外圆面离右端一定长度沿同一圆周均匀地垂直于该圆筒的轴线加工N个完全相同的长腰槽形通孔101-1；
⑤所述的调节凸台102的制备：取一段具有一定壁厚的圆筒，该圆筒的内径为D3，外径为D4，该内径D3应不小于所述的干涉仪主镜107的通光口径D7，该外径D4与所述的螺纹套筒101的内径D2相匹配，该圆筒的外圆面加工出外螺纹MD×1与所述的螺纹套筒101的内螺纹MD×1相匹配，将该圆筒的外螺纹拧入所述的螺纹套筒101的内螺纹中，使之相互嵌套自由旋转，定位后，通过所述的螺纹套筒101上的N个长腰槽形通孔101-1的中心位置，在所述的调节圆筒的外螺纹圆面各加工一个螺纹通孔102-1，而且在该圆筒的右端的端面的直径为D8的同一圆周上垂直于所述的端面并对应所述的N个螺纹通孔102-1的位置加工N个螺纹沉孔102-2，然后分别以所述的螺纹沉孔102-2为中心的按所确定的圆弧宽度沿该圆筒的轴线依序号1、2、3、…、N切割出N块调节块，所述的一定圆弧宽度应<360°/N；
⑥利用固定螺钉106穿过所述的主镜镜框108的短腰槽形通孔108—1按调节块的序号依次拧入所述的调节块的螺纹沉孔102-2，将所述的N块调节块依次与所述的主镜镜框108相垂直地连接在一起，使所述的N块调节块的外螺纹处在同一螺纹升角圆周外圆面上；
⑦将所述的调节凸台102的外螺纹旋入所述的螺纹套筒101的内螺纹中，使所述的调节凸台102的N块调节块的螺纹通孔102-1与所述的螺纹套筒101的长腰槽形通孔101-1相对应，将N个调节螺栓103依次穿入弹簧垫圈105和球面垫圈104后，通过所述的长腰槽形通孔101-1并拧入所述的螺纹通孔102-1中。
螺纹套筒101的长腰槽形通孔101-1的圆周方向20°角尺寸范围，确定了主镜镜框108和主镜107的两维角度微量调整范围，使得主镜107的球心像光轴与棱镜组2光轴调至完全重合成为较易实现的目标。同时螺纹套筒101上的三个长腰槽形通孔101-1与调节凸台102上的三个螺纹沉孔102-1及调节螺钉103的配合使用、螺纹套筒101与调节凸台102之间一定长度螺纹配合使得整体装配刚性得到加强，稳定性提高。
所述的调节螺钉103，及配合使用的球面垫片104和弹簧垫圈105，与套筒101及调节凸台102一起，实现垂直于Z轴方向平面内两维高精度微量角度调节，即实现主镜107高精度微量两维角度调节。其球面垫圈104作用为角度调节时有球面圆弧过渡不至于在调整时卡死，其弹簧垫圈105作用为调节时有适量预紧力。
所述的主镜镜框108上安装有我们需要使用的主镜107，同时主镜镜框108通过三颗螺钉106将调节凸台102按编好的序号固定成一体形成了完整的干涉仪主镜调整机构。
本发明干涉仪主镜调整机构的安装与调整流程如下：
1、将点光源3、棱镜组2和平行光管4按图8所示安装架在同一水平高度，首先点亮点光源3，点光源3发出的光束经棱镜组2的反射由所述的平行光管4接收，并记录此时棱镜组2在平行光管4中所形成十字叉丝像点位置(X，Y方向的坐标)，以棱镜组2在平行光管4中所成像点为基准；
2、将所述的干涉仪主镜调整机构移入棱镜组2和平行光管4之间的光路中，按所述的干涉仪放大倍率，设定的主镜107与棱镜组2之间距离，调整主镜107的位置；
3、观察平行光管4中主镜107球心像点与初始状态棱镜组2所成基准像点的重合度，如果不重合，记下平行光管4中的读数与初始棱镜组2基准像点读数的偏差量，固定干涉仪主镜调整机构中的螺纹套筒101使其不动，缓慢旋转调节凸台102，调节凸台102带着主镜107及主镜镜框108一起旋转一定角度，适量吊紧长腰槽形通孔101-1中的三颗调节螺钉103，对主镜107进行与读数偏差量反方向的角度调整补偿，即按需要调整的方向旋转调节凸台102旋转角度量并调整调节螺钉103的吊紧量，连续调整，直至使主镜107球心像点调整到与棱镜组2基准像点在平行光管4中所成的十字叉丝像坐标重合，即保证了主镜107球心像光轴与棱镜组2光轴在同一理想光轴上拟合；
经试用表明，本发明干涉仪主镜调整机构能实现对主镜进行高精度微量角度调整。而且具有调节机构简单、安装调节方便、制造成本低、较高的结构稳定性、外形美观等优点，适用于各种干涉仪的主镜安装与调节。
Claims (4)
1、一种干涉仪主镜调整机构，其特征在于：该机构由螺纹套筒(101)、调节凸台(102)、N个调节螺栓(103)、N个球面垫圈(104)、N个弹簧垫圈(105)、N个螺钉(106)、主镜(107)和主镜镜框(108)构成，其中N为2以上的正整数：
所述的螺纹套筒(101)是一段一定壁厚的圆筒，该圆筒的内壁具有内螺纹，外圆面沿圆周方向均匀地分布N个完全相同的长腰槽形通孔(101-1)；
所述的调节凸台(102)由N块圆弧形的调节块构成，每一调节块的外圆面具有与所述的螺纹套筒(101)的内螺纹相匹配的外螺纹，在该外螺纹圆面上离右端一定距离有一个垂直于轴线的螺纹通孔(102-1)，在该调节块右端面有一个沿轴向的螺纹沉孔(102-2)；
所述的主镜镜框(108)是具有主镜(107)安装结构和主镜通光孔的框座，在所述的主镜镜框(108)边框上的一个以该主镜镜框主镜通光孔的对称轴为圆心的圆周上并沿该圆周均匀地分布着N个短腰槽形通孔(108—1)；
所述的主镜(107)安装并固定在所述的主镜镜框(108)中，N个固定螺钉(106)分别通过所述的主镜镜框(108)的N个短腰槽形通孔(108—1)拧入所述的调节凸台(102)的N块圆弧形的调节块端面的螺纹沉孔(102-2)将所述的N块圆弧形的调节块与所述的调节凸台(102)形成一体，所述的调节凸台(102)的外螺纹与所述的螺纹套筒(101)的内螺纹相互嵌套，N个调节螺栓(103)依次套入弹簧垫圈(105)和球面垫圈(104)后，通过所述的长腰槽形通孔(101-1)并拧入所述的螺纹通孔(102-1)中。
2、根据权利要求1所述的干涉仪主镜调整机构，其特征在于所述的N＝3。
3、根据权利要求1所述的干涉仪主镜调整机构，其特征在于所述的长腰槽形通孔(101-1)是宽度大于所述的调节螺栓(103)的直径，长度方向为圆心指向角度20°的槽孔。
4、权利要求1所述的干涉仪主镜调整机构的制备方法，其特征在于该方法包括下列步骤：
①主镜镜框(108)的制备；根据所需调整的干涉仪主镜(107)的通光口径D7，制备具有主镜(107)安装结构和主镜通光孔的主镜镜框(108)，在所述的主镜镜框(108)边框上的一个以该主镜镜框主镜通光孔的对称轴为圆心的圆周上并沿该圆周均匀地加工N个短腰槽形通孔(108—1)，所述的圆周的直径为D8；
②将所述的主镜(107)安装在所述的主镜镜框(108)中，使所述的主镜(107)的球心像光轴基本上通过所述的主镜镜框(108)的对称中心，然后固定之；
③螺纹套筒(101)制备：根据所需调整的干涉仪主镜(107)的直径，加工具有适当内径的和一定壁厚的圆筒，该螺纹套筒(101)的内径为D2，外径为D1，其内壁加工内螺纹MD×1，外圆面离右端一定长度沿同一圆周均匀地垂直于该圆筒的轴线加工N个完全相同的长腰槽形通孔(101-1)；
④所述的调节凸台(102)的制备：取一段具有一定壁厚的圆筒，该圆筒的内径为D3，外径为D4，该内径D3应不小于所述的干涉仪主镜(107)的通光口径D7，该外径D4与所述的螺纹套筒(101)的内径D2相匹配，所述的圆筒的外圆面加工出外螺纹与所述的螺纹套筒(101)的内螺纹相匹配，将该圆筒的外螺纹拧入所述的螺纹套筒(101)的内螺纹中，使之相互嵌套自由旋转，定位后，通过所述的螺纹套筒(101)上的N个长腰槽形通孔(101-1)的中心位置，在所述的调节圆筒的外螺纹圆面各加工一个螺纹通孔(102-1)，而且在该圆筒的右端的端面的直径为D8的同一圆周上垂直于该端面并对应所述的N个螺纹通孔(102-1)的位置加工N个螺纹沉孔(102-2)，然后分别以所述的螺纹沉孔(102-2)为中心的一定圆弧宽度沿该圆筒的轴线依序号(1、2、3、…、N)切割出N块调节块，所述的一定圆弧宽度应<360°/N；
⑤利用固定螺钉(106)穿过所述的主镜镜框(108)的短腰槽形通孔(108—1)按调节块的序号依次拧入所述的调节块的螺纹沉孔(102-2)，将所述的N块调节块依次与所述的主镜镜框(108)相垂直地连接在一起，使所述的N块调节块的外螺纹处在同一螺纹升角圆周外圆面上；
⑥将所述的调节凸台(102)的外螺纹旋入所述的螺纹套筒(101)的内螺纹中，使所述的调节凸台(102)的N块调节块的螺纹通孔(102-1)与所述的螺纹套筒(101)的长腰槽形通孔(101-1)相对应，将N个调节螺栓(103)依次穿入弹簧垫圈(105)和球面垫圈(104)后，通过所述的长腰槽形通孔(101-1)并拧入所述的螺纹通孔(102-1)中。
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