CN102902034A

CN102902034A - 一种光学元件二维调节机构

Info

Publication number: CN102902034A
Application number: CN2012104149976A
Authority: CN
Inventors: 吴文镜; 张瑭; 赵江艳
Original assignee: Institute of Microelectronics of CAS; BEIOPTICS Tech CO Ltd
Current assignee: Institute of Microelectronics of CAS; BEIOPTICS Tech CO Ltd
Priority date: 2012-10-25
Filing date: 2012-10-25
Publication date: 2013-01-30
Anticipated expiration: 2032-10-25
Also published as: CN102902034B

Abstract

本发明公开了一种在光学仪器装校过程中对光学元件进行位置调整的光学元件调节机构，属于光学元件技术领域。该二维调节机构包括光学元件座，光学元件座内具有容置空间，该容置空间底部设有光学元件接触面，该接触面呈球形，当光学元件在光学元件座内任意旋转时，光学元件的底面圆周始终与接触面相切。该二维调节机构体积较小，能够在较小的空间完成二维微调节，并且能够广泛应用于与电机相连的光学元件调节，结构简单、操作方便。

Description

一种光学元件二维调节机构

技术领域

本发明涉及光学元件技术领域，特别涉及一种在光学仪器装校过程中对光学元件进行位置调整的光学元件调节机构。

背景技术

在光学仪器装校过程中经常需要对光学元件的位置沿空间X、Y、Z三个轴向进行调整，这样的调整通常是借助调节机构实现的。例如，轴向位移可以采用导轨机构完成，转角调整可以采用倾斜机构完成。如果需要对多个自由度进行调整，就需要对由这些调节机构组成的组合机构进行叠加调整。但是，在有些结构紧凑地方没有足够的空间放置这种组合机构。这时，就需要一种能够实现叠加调节的体积较小的机构。

此外，在有些光学仪器中，部分光学元件不仅需要调整方位，在测量过程中还需要连接电机，使光学元件进行旋转或移动。例如，在利用椭圆偏振法测量样品薄膜结构时，就需要对椭圆偏振仪中起偏器、检偏器和相位补偿器中其中一个仪器进行旋转。以旋转相位补偿器为例，在测量前需要调节相位补偿器的方位，以使其表面与电机旋转轴垂直，这时，就需要在相位补偿器座上安装一个二维调节机构，调节相位补偿器的方位，以保证其在转动时以电机旋转轴方向为轴。

现有技术中有一种二维微调机构，在该机构中心设置有钢球，钢球的上、下分别设置有两块平行的板，该两块板通过弹簧联结；在以钢球的球心为原点的X、Y两个方向上分别设有螺纹副a，b，分别调节螺纹副a，b即可对X、Y两个方向进行微调节。由于该微调节机构通过弹簧联结，其结构在动态不够稳定，在与转动电机相连的情况下，电机的振动会导致与该电机相连的光学元件也发生振动，导致椭圆偏振仪系统的测量结果信噪比受到影响。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提出了一种体积较小，能够在较小的空间完成二维微调节，结构简单稳定、操作方便的光学元件二维调节机构。

本发明提供的光学元件二维调节机构包括光学元件座，所述光学元件座上具有容置空间，所述容置空间底部设有光学元件接触面，所述接触面呈球形，所述光学元件的底面圆周能够以所述光学元件上表面的一条直径为轴旋转，当光学元件在所述光学元件座内任意旋转时，所述光学元件的底面圆周始终与所述接触面相切。

本发明提供的光学元件二维调节机构体积较小，能够在较小的空间完成二维微调节，结构简单稳定、操作方便。

附图说明

图1为本发明实施例提供的光学元件二维调节机构的光学元件座在一个方向上的剖视图；

图2为本发明实施例提供的光学元件二维调节机构中固定件与光学元件相配合后的剖视结构示意图；

图3为本发明实施例提供的光学元件二维调节机构中调节螺钉在固定件上呈三角形分布的结构示意图；

图4为本发明实施例提供的光学元件二维调节机构中调节螺钉在固定件上呈菱形分布的结构示意图；

图5为本发明实施例提供的光学元件二维调节机构中连接片的结构示意图；

图6为本发明实施例提供的光学元件二维调节机构中具有三个调节螺钉的固定件与具有连接片的光学元件相配合后的典型剖视结构示意图；

图7为本发明实施例提供的光学元件二维调节机构中具有四个调节螺钉的固定件与具有连接片的光学元件相配合后的典型剖视结构示意图；

图8为本发明实施例提供的光学元件二维调节机构的爆炸图。

具体实施方式

为了深入了解本发明，下面结合附图及具体实施例对本发明进行详细说明。

参见附图1，本发明提供的光学元件二维调节机构包括光学元件座1，该光学元件座1内具有容置空间，该容置空间底部设有光学元件接触面1-1，该接触面1-1呈球形，当光学元件在光学元件座1内任意旋转时，光学元件的底面圆周始终与该接触面1-1相切。

参见附图2，光学元件调节机构还可以包括固定件3，该固定件3连接于光学元件座1，该固定件3上穿设有抵顶于光学元件4表面的调节螺钉3-2，从而使光学元件4固定于容置空间内，该调节螺钉3-2可对光学元件4进行二维调节，由于在调节过程中光学元件4的底面圆周始终与球形的接触面1-1相切，则可以使本发明的二维调节机构结构较为稳定。本实施例中，固定件3通过螺纹副3-1连接于光学元件座1上。

参见附图3，固定件3上设有第Ⅰ螺孔3-2-11，第Ⅱ螺孔3-2-12，第Ⅲ螺孔3-2-13，第Ⅰ螺孔3-2-11中穿设有第Ⅰ调节螺钉3-2-11’，第Ⅱ螺孔3-2-12中穿设有第Ⅱ调节螺钉3-2-12’，第Ⅲ螺孔3-2-13中穿设有第Ⅲ调节螺钉3-2-13’，参见附图2，调节螺钉3-2-11’，3-2-12’，和3-2-13’抵顶于光学元件的上表面。本实施例中，以调节机构中心为原点，第Ⅰ螺孔3-2-11在Y轴上，第Ⅱ螺孔3-2-12和第Ⅲ螺孔3-2-13对称分布在Y轴两侧。从图中可知，当反对称调节螺钉3-2-12’和3-2-13’时，可使光学元件4沿Y轴方向转动，当同向调节螺钉3-2-12’和3-2-13’，反向调节螺钉3-2-11’时，可使光学元件4沿X轴方向转动，即本实施例可以实现光学元件的二维调节。其中，第Ⅰ螺孔3-2-11，第Ⅱ螺孔3-2-12，第Ⅲ螺孔3-2-13可以对称地分布在固定件3表面，构成等边三角形，由此，通过上述螺孔和螺钉的调节，从而实现在对称的角度上对光学元件4进行二维调节。

本实施例中，若光学元件4的上表面经过球形接触面1-1的球心，则可以使光学元件4的二维调节更为简洁。例如，当光学元件沿X轴方向转动到合适位置后，反对称调节螺钉3-2-12’和3-2-13’时（即向下调节螺钉3-2-12’，向上调节螺钉3-2-13’，或者向上调节螺钉3-2-12’，向下调节螺钉3-2-13’），可在保持螺钉3-2-11’不动的情况下，使光学元件4的底面圆周贴着接触面1-1，沿Y轴方向转动，也就是说，Y轴方向的调节不影响X轴方向已完成的调节。

参见附图4，固定件3上还可以设有第Ⅳ螺孔3-2-24，第Ⅳ螺孔3-2-24中穿设有第Ⅳ调节螺钉3-2-24’，第Ⅳ调节螺钉3-2-24’抵顶于光学元件的上表面，第Ⅰ螺孔3-2-21、第Ⅱ螺孔3-2-22、第Ⅲ螺孔3-2-23和第Ⅳ螺孔3-2-24对称地分布在固定件3表面，构成菱形。本实施例中，第Ⅰ螺孔3-2-21、第Ⅱ螺孔3-2-22、第Ⅲ螺孔3-2-23和第Ⅳ螺孔3-2-24构成正方形，以调节机构中心为原点，在Y轴上有两个螺孔3-2-21和3-2-23，在X轴上有两个螺孔3-2-23和3-2-24。当反向调节螺钉3-2-21’和3-2-23’时，可使光学元件4沿X轴方向转动；同样，当反向调节螺钉3-2-22’和3-2-24’时，可使光学元件4沿Y轴方向转动。即本实施例可以实现光学元件的二维调节。

本实施例中，若光学元件4的上表面经过球形接触面1-1的球心，则当反对称调节螺钉3-2-21’和3-2-23’时（即向下调节螺钉3-2-21’，向上调节螺钉3-2-23’，或者向上调节螺钉3-2-21’，向下调节螺钉3-2-23’），可在保持螺钉3-2-22’和3-2-24’不动的情况下，使光学元件4的底面圆周贴着接触面1-1，沿X轴方向转动，也就是说，Y轴方向的调节不影响X轴方向已完成的调节；同样，当反对称调节螺钉3-2-22’和3-2-24’时（即向下调节螺钉3-2-22’，向上调节螺钉3-2-24’，或者向上调节螺钉3-2-24’，向下调节螺钉3-2-22’），可在保持螺钉3-2-21’和3-2-23’不动的情况下，使光学元件4的底面圆周贴着接触面1-1，沿Y轴方向转动，也就是说，X轴方向的调节不影响Y轴方向已完成的调节。即本实施例可以通过更简单的操作，实现光学元件4的二维调节。

参见附图5、6和7，光学元件4上还固定连接有连接片2，光学元件4上表面为连接片2的上表面，同样，为了实现较简单的调节，可使连接片2的上表面经过球形接触面1-1的球心。连接片2上设有一个凹槽2-1，调节螺钉中的一个抵顶于凹槽2-1中，可以防止连接片2与光学元件座1之间的滑动，从而使光学元件4固定件3的位置相对固定，即使光学元件4保持较好的稳定性。

参见附图2、6和7，调节螺钉的自由端可以为圆弧面，从而避免光学元件4被调节螺钉自由端划伤，并且使调节过程更为流畅。

本发明提供的光学元件二维调节机构的爆炸图如图8所述，该二维调节机构体积较小，能够在较小的空间完成二维微调节，结构简单、操作方便。同时，由于本发明提供的光学元件二维调节机构中没有弹簧，在与转动电机相连的情况下，电机的振动并不会导致与该电机相连的光学元件也发生振动，能够避免椭圆偏振仪系统的测量受信噪比的影响。

以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种光学元件二维调节机构，包括光学元件座，所述光学元件座内具有容置空间，其特征在于，所述容置空间底部设有光学元件接触面，所述接触面呈球形，当光学元件在所述光学元件座内任意旋转时，所述光学元件的底面圆周始终与所述接触面相切。

2.根据权利要求1所述的二维调节机构，其特征在于，所述光学元件调节机构还包括固定件，所述固定件连接于所述光学元件座，所述固定件上穿设有用于使所述光学元件固定于所述容置空间内，并可对所述光学元件进行二维调节的调节螺钉，所述调节螺钉抵顶于所述光学元件上表面。

3.根据权利要求1所述的二维调节机构，其特征在于，所述光学元件的上表面经过所述球形接触面的球心。

4.根据权利要求2所述的二维调节机构，其特征在于，所述固定件上设有第Ⅰ螺孔，第Ⅱ螺孔，第Ⅲ螺孔，所述第Ⅰ螺孔中穿设有第Ⅰ调节螺钉，所述第Ⅱ螺孔中穿设有第Ⅱ调节螺钉，第Ⅲ螺孔中穿设有第Ⅲ调节螺钉，所述第Ⅰ调节螺钉、第Ⅱ调节螺钉和第Ⅲ调节螺钉抵顶于所述光学元件的上表面。

5.根据权利要求4所述的二维调节机构，其特征在于，所述第Ⅰ螺孔，第Ⅱ螺孔，第Ⅲ螺孔对称地分布在所述固定件表面，构成等边三角形。

6.根据权利要求4所述的二维调节机构，其特征在于，还包括第Ⅳ螺孔，所述第Ⅳ螺孔中穿设有第Ⅳ调节螺钉，所述第Ⅳ调节螺钉抵顶于所述光学元件的上表面，所述第Ⅰ螺孔、第Ⅱ螺孔、第Ⅲ螺孔和第Ⅳ螺孔，对称地分布在所述固定件表面，构成菱形。

7.根据权利要求4～6中任一所述的二维调节机构，其特征在于，所述光学元件上还固定连接有连接片，所述光学元件上表面为所述连接片的上表面，所述连接片上设有一个凹槽，所述调节螺钉中的一个抵顶于所述凹槽中。

8.根据权利要求4～6中任一所述的二维调节机构，其特征在于，所述调节螺钉的自由端为圆弧面。

9.根据权利要求7所述的二维调节机构，其特征在于，所述调节螺钉的自由端为圆弧面。