CN101876739A - 可调节的光学系统支架 - Google Patents

Abstract

光学系统支架(1)，包括至少两个各自固定一个光学构件(4、5)的分支架(2、3)，所述分支架经由至少两个在平面上间隔开的连接元件(6-8)相互连接，其中，所述连接元件(6-8)沿轴向方向(12)可移动地通过接触面以摩擦力锁合方式连接于相配配置的连接孔(9-11)中，其中，所述连接元件(6-8)和/或所述连接孔(9-11)在接触面内具有至少一个空隙部(22，23a-23d)。

Description

可调节的光学系统支架

技术领域

本发明涉及一种光学系统支架，包括至少两个各自固定一个光学构件的分支架，所述分支架经由至少两个在平面上间隔开的连接元件相互连接，其中，所述连接元件沿轴向方向可移动地通过接触面以摩擦力锁合方式连接于相配配置的连接孔中。

背景技术

激光二极管为使其射出的激光束平行而需要一准直光学系统，它必须相对激光二极管加以调准。在安排构造时，首先将激光二极管和准直光学系统安装于一光学系统支座中，下文称为分支架，接着要调节激光二极管和准直光学系统的相对位置。

按照DE 10 2006 000 343 B3，光学组件具有一个相对一条轴线可调节的光学系统支架，利用它固定连接两个光学构件，例如激光二极管和准直光学系统。该光学系统支架包括至少两个各自固定一个光学构件的分支架。两分支架经由至少三个在平面上间隔开的、轴向细长的、柔性易弯曲的连接元件相互连接，其中，各连接元件轴向可移动地以摩擦力锁合方式固定于相配配置的连接孔中。连接元件和所配置的相配合构造的连接孔设置在分支架的轴向端面上，并且优选构造为圆锥形的或圆柱形的。

已知的光学组件具有这样的缺点，即，必须非常精密地制造各连接元件和各连接孔，以便连接两个分支架。由于各连接元件在各连接孔中全面积地贴合，因此会产生高的表面压力，从而引起粘滑效应(Stick-Slip-Effekt)。相对运动的固体的颤振滑动称为粘滑效应。其导致突然附着、卡紧、分离和导偏等后果。

所述粘滑效应在光学组件的安装和定位时会导致问题。为了固定第一和第二光学构件，将第一分支架的连接元件配装到第二分支架的配置的连接孔中。通过在连接元件区域内一定的力的作用，应该精确地相互调准第一和第二光学构件。粘滑效应导致：尽管有该力作用，连接元件起先并不运动，并且附着在连接孔中。如果增大力，则连接元件从连接孔中松动并且超出所要求的位置在连接孔中运动。由于在相反方向上不可能有力作用到分支架上，因此，连接件的位置改变是不可逆的。该误差可以部分地这样补偿，即，使其他的连接元件通过力作用在配置的连接孔中运动相同的路段。不过，如果连接元件的位置改变过大或者在其他的连接元件之一中同样发生粘滑效应的话，会损坏光学系统支架。

发明内容

针对于此，本发明的目的就在于，改进已知的光学系统支架，使得各连接元件和各配置的连接孔可以通过简单的方式相互挤压。

按照本发明，上述目的对于开头所述光学系统支架是这样达到的，即，连接元件和/或连接孔在接触面内具有至少一个空隙部。通过该至少一个空隙部，减小了连接元件与所配置的连接孔之间的接触面，并从而降低了产生的表面压力。

在一种优选的实施形式中，所述至少一个空隙部构造为沿轴向方向延伸的槽口。特别优选的是，至少一个沿轴向方向延伸的槽口在连接元件和/或连接孔的整个高度上沿轴向方向延伸。

在另一优选的实施形式中，连接元件和/或所配置的连接孔具有至少两个在接触面的圆周上对称分布的沿轴向方向延伸的槽口。轴向槽口的对称设置提供了这样的优点，即，均匀地传力并且应力分布是不变的。

特别优选的是，连接元件和/或所配置的连接孔在矩形横截面的情况下具有偶数个空隙部，这些空隙部在接触面的圆周上对称分布。

在另一优选的实施形式中，所述至少一个空隙部沿一螺旋线延伸或者构造为沿径向方向延伸的槽口。

特别优选的是，分支架和连接元件构造成一体部件。分支架和各连接元件的一体部件实施形式的优点是，在接触面上不产生温度影响。

在一种优选的实施形式中，连接元件在远离分支架的一端上具有一过渡区域。在另一优选的实施形式中，连接孔具有一第一过渡区域和/或一第二过渡区域。

附图说明

由说明书、附图和权利要求书可以得出本发明主题的其他优点和有利设计形式。同样，按照本发明，上文所述的和还要进一步描述的各项特征可以分别单个地或者多个任意组合地加以应用。所图示的和描述的实施形式不应该被理解为最终的穷举，而具体的示例性特征只是为了说明本发明。其中：

图1按照本发明的光学系统支架，包括第一和第二分支架，它们经由三个连接元件和三个配置的连接孔相连接；

图2图1的第一和第二分支架的圆柱形连接元件和所配置的圆柱形连接孔的调准的状态，其中，连接孔构造为阶梯孔，包括第一和第二圆柱形部分；

图3包括四个对称设置的沿轴向方向的空隙部的圆柱形连接元件和一圆柱形连接孔的调准的状态；

图4a、b包括螺旋线形的空隙部(图4a)的圆柱形连接元件和一圆柱形连接孔(图4b)的未调准的状态；以及

图5a、b正方形连接元件，包括在一个垂直于轴向方向的横截面内的四个轴向的空隙部，其中，各空隙部是设置在正方形边的中心(图5a)和设置在正方形角中(图5b)。

具体实施方式

图1示出了按照本发明的光学系统支架1，包括第一和第二分支架2、3，它们分别固定一个光学构件4、5。第一分支架2具有三个在平面上间隔开的连接元件6、7、8，第二分支架3具有三个为各连接元件6-8配置的连接孔9、10、11。为了彼此调准第一和第二光学构件4、5并固定所调准的状态，将第一分支架2的连接元件6-8配装到第二分支架3的所配置的连接孔9-11中。通过在连接元件6-8的接触面与连接孔9-11的接触面之间的摩擦力锁合而实现固定。连接元件和所配置的连接孔的区域定义为接触面，它们通过摩擦力锁合相接触。各连接元件配装到各连接孔中的状态称为调准的状态。

连接元件6-8由柔性易弯曲的材料构成。连接元件6-8在下端连接于第一分支架2。第一分支架2和连接元件6-8在图1的实施形式中构造成一体部件。或者，第一分支架2和连接元件6-8也可以构造成多个部件的形式。一体部件实施形式相对于多个部件实施形式具有这样的优点，即，可以在一次夹装中制造该构件(为了保持所要求的位置精度这是必需的)并且在接合部分的接触面上不产生温度影响。

在图1所示的实施形式中，连接元件6-8和所配置的连接孔9-11构造为圆柱形的。或者，第一分支架2的连接元件和第二分支架3的连接孔也可以具有矩形的或正方形的横截面。优选采用沿轴向方向(箭头12)对称的横截面，这样还可以简单、精确和经济地制造。对称横截面的优点是，能均匀地实现力或应力分布。第一分支架2的连接元件6-8定向的方向是定义为轴向方向12。垂直于该轴向方向12的平面13定义为径向方向。

图2示出了图1的光学系统支架1的第一分支架2的圆柱形连接元件6和第二分支架3的所配置的连接孔9在调准的状态的放大图。圆柱形连接孔9构造为阶梯孔，包括一第一圆柱形部分21和一第二圆柱形部分22。第一圆柱形部分21的直径这样匹配于连接元件6的直径，即，第一圆柱形部分21和连接元件6在连接状态下形成一种间隙配合。第二圆柱形部分22和连接元件6在调准状态下不相互接触。

第二圆柱形部分22构成沿径向方向13延伸的径向的槽口，将其称为径向槽口。为了降低表面压力，在连接元件中或在所配置的连接孔中可以设置多个沿轴向方向12设置的径向槽口，其中，径向槽口的数目和宽度匹配于产生的表面压力。径向槽口可以在径向方向沿连接元件或连接孔的全圆周延伸或者构造成中断的。径向槽口的在径向方向13沿着接触面对称的结构形式具有这样的优点，即，均匀地传力并且应力分布是不变的。

为了降低在第一圆柱形部分21与连接元件6之间产生的表面压力，在第一圆柱形部分21中设置四个沿轴向方向12延伸的槽口形的空隙部23a-23d，将它们称为轴向槽口。四个轴向槽口23a-23d对称地分布设置在第一圆柱形部分21的圆周上。轴向槽口23a-23d的对称的设置提供了这样的优点，即，均匀地传力并且应力分布是不变的。

轴向槽口的形状是由沿轴向方向12的长度和沿垂直于轴向方向12的径向方向13的横截面来确定的。将轴向槽口的横截面选择为，使得可以简单和成本低地(例如通过铣削)制造轴向槽口。

图2示出了一径向槽口22与多个轴向槽口23a-23d的组合，其中，径向槽口22和轴向槽口23a-23d是设置在连接孔9的沿轴向方向12错开的圆柱形部分21、22中。轴向和径向槽口也可以设置在连接元件或连接孔的相同的部分中并且相交。此外，轴向和/或径向槽口可以与其他的(例如与螺旋形的)空隙部相组合。

图3示出了按照本发明的光学系统支架30的另一实施形式的局部部分，包括一圆柱形连接元件31和一配置的圆柱形连接孔32，处于调准的状态。圆柱形连接元件31具有四个在圆周上对称分布的槽口33a-33d，它们沿轴向方向12延伸。光学系统支架30与按图2的实施形式的区别在于，各空隙部以轴向槽口33a-33d的形式设置在第一分支架的连接元件中，而不是象在图2中那样设置在第二分支架的连接孔中。

轴向槽口33a-33d沿轴向方向12在连接元件31的整个高度上延伸。或者，轴向槽口33a-33d的高度也可以限制于连接元件31与连接孔32的接触面的高度或限制于该接触面的高度的一部分。图3中所示的实施形式包括在连接元件31的整个高度上延伸的轴向槽口33a-33d，(与仅仅沿连接元件的某一限定的高度延伸的轴向槽口相比)该实施结构能通过铣削更加简单地制造。

为了在组装时可以更简单地将连接元件31配装到连接孔32中，连接元件31在相反于分支架的一端34上具有一个直径减小的过渡区域35。

圆柱形连接孔32在对置的两端上具有一第一过渡区域36和一第二过渡区域37。如同连接元件31的过渡区域35那样，第一过渡区域36导致：可以更容易地将连接元件31配装到连接孔32中。连接孔32的第二过渡区域37用于将连接元件31这样固定就位置，即，使材料可以膨胀。

图4a、b示出了按照本发明的连接元件41(图4a)和所配置的连接孔42(图4b)的另一实施形式的未调准的状态。连接元件41和所配置的连接孔42都构造成圆柱形的。连接孔42类似于图3的连接孔32设计有第一和第二过渡区域43、44。在连接元件41的外部的圆柱形表面上，亦即在对连接孔42的接触面内，具有一个成螺旋形构造的空隙部45。连接元件41的保留下来的螺旋形外表面46在调准的状态下与连接孔42的圆柱形内表面47相接触。

螺旋线的螺距和宽度选择为，将连接元件41与配置的连接孔42的接触面减小所要求的份额，并且另一方面能简单地制造该空隙部45。螺旋形构造的空隙部45可以与沿轴向方向12延伸的空隙部相组合。

图5a、b示出了按照本发明的连接元件51、61的其他实施形式，其具有一种正方形的横截面，包括在一个垂直于轴向方向12的横截面内的四个轴向槽口。

图5a示出一种正方形连接元件51，包括四个轴向槽口52a-52d，它们对称地分布在连接元件51的圆周上。轴向槽口52a-52d分别设置在连接元件51的四个正方形边的中心并且构造为矩形的。

图5b示出一种正方形连接元件61，包括四个轴向槽口62a-62d，它们对称地分布在连接元件61的圆周上。轴向槽口62a-62d分别设置在连接元件61的四个正方形角上并且构造为三角形的。

Claims (10)

1.光学系统支架(1)，包括至少两个各自固定一个光学构件(4、5)的分支架(2、3)，所述分支架经由至少两个在平面上间隔开的连接元件(6-8，31，41，51，61)相互连接，其中，所述连接元件(6-8，31，41，51，61)沿轴向方向(12)可移动地通过接触面以摩擦力锁合方式连接于相配配置的连接孔(9-11，32，42)中；其特征在于，所述连接元件(6-8，31，41，51，61)和/或所述连接孔(9-11，32，42)在接触面内具有至少一个空隙部(22，23a-23d，33a-33d，44，52a-52d，62a-62d)。

2.按照权利要求1所述的光学系统支架，其特征在于，所述至少一个空隙部构造为沿轴向方向(12)延伸的槽口(23a-23d，33a-33d，52a-52d，62a-62d)。

3.按照权利要求2所述的光学系统支架，其特征在于，至少一个沿轴向方向(12)延伸的槽口(33a-33d)在所述连接元件(31)和/或所述连接孔的整个高度上沿轴向方向(12)延伸。

4.按照权利要求2至3之一项所述的光学系统支架，其特征在于，所述连接元件(6-8，31)和/或配置的连接孔(9-11，32)具有至少两个在接触面的圆周上对称分布的、沿轴向方向(12)延伸的槽口(23a-23d，33a-33d，52a-52d，62a-62d)。

5.按照权利要求2至4之一项所述的光学系统支架，其特征在于，所述连接元件(51，61)和/或配置的连接孔在矩形横截面的情况下具有偶数个空隙部(52a-52d，62a-62d)，这些空隙部在接触面的圆周上对称分布。

6.按照权利要求1所述的光学系统支架，其特征在于，所述至少一个空隙部(45)沿着一螺旋线延伸。

7.按照权利要求1所述的光学系统支架，其特征在于，所述至少一个空隙部构造为沿径向方向(13)延伸的槽口(22)。

8.按照上述权利要求之一项所述的光学系统支架，其特征在于，分支架(2)和连接元件(6-8)构造成一体部件。

9.按照上述权利要求之一项所述的光学系统支架，其特征在于，所述连接元件(31)在远离分支架的一端(34)上具有一过渡区域(35)。

10.按照上述权利要求之一项所述的光学系统支架，其特征在于，所述连接孔(32，42)具有一第一过渡区域(36，43)和/或一第二过渡区域(37，44)。

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