CN106371189A - 一种折转光路光学系统的机械结构 - Google Patents

Abstract

本发明属于光学精密器械领域，涉及一种折转光路光学系统的机械结构。该结构包括折转镜架、前置镜组、后置镜组以及平面反射镜组；折转镜架包括竖直镜筒与水平镜筒；平面反射镜组安装在竖直镜筒和水平镜筒的交汇处；前置镜组安装在竖直镜筒内；后置镜组安装在水平镜筒内；竖直镜筒或者水平镜筒内安装连接镜筒；平面反射镜组通过背拉的方式固定在折转镜架上，平面反射镜通过粘结柱粘接；平面反射镜和胶接柱的粘接胶内填充有空心玻璃微珠；本发明的结构不仅保证了前置镜组或后置镜组共轴性调节精度高，并且能够避免平面反射镜出现镜面变化的问题。

Description

一种折转光路光学系统的机械结构

技术领域

本发明属于光学精密器械领域，涉及一种折转光路光学系统的机械结构。

背景技术

在光学仪器设计中，根据实际光路的需要，往往通过平面镜改变系统光轴的位置和方向。平面镜姿态的调整是光学系统装调中一个重要的环节，同时也是一个难点。

以往折转光路的结构设计思路是将经过光学定心加工的前置镜组与后置镜组装入折转镜架后不再调节，通过平面镜的调节使得前后光组共轴，这种设计思想在折转镜架的加工精度较高，且前后光组位姿精度要求较低的情况下是可行的，但对于前后光组的共轴精度要求较高时，是很难保证的。除此之外，将平面镜作为调整环节，常常因调整过程中产生的应力引起平面镜面形的变化，最终会导致系统波前变差。

发明内容

为解决背景技术中所提到的问题，本发明提出一种前置镜组或后置镜组共轴性调节精度高，并且能够避免平面反射镜出现镜面变化的折转光路光学系统的机械结构。

本发明具体的技术方案为：

本发明提出了一种折转光路光学系统的机械结构，包括折转镜架、前置镜组、后置镜组以及平面反射镜组；

所述折转镜架由竖直布置的竖直镜筒与水平布置的水平镜筒截交所成，平面反射镜组安装在竖直镜筒和水平镜筒的交汇处；竖直镜筒与水平镜筒的中心轴线共面且其交点在平面反射镜组的镜面上；

所述前置镜组安装在竖直镜筒内；所述后置镜组安装在水平镜筒内；

其改进之处是：

还包括连接螺钉、修切垫、压圈以及连接镜筒；所述连接镜筒包括筒体以及设置在筒体开口端的翻边；所述筒体内靠近翻边的位置刻设有内螺纹；所述连接螺钉依次穿过翻边和修切垫将连接镜筒固定安装在竖直镜筒或者水平镜筒内；所述压圈外壁上刻设有外螺纹；通过将压圈的外螺纹与筒体的内螺纹相适配将前置镜组或者后置镜组压紧；所述筒体与竖直镜筒之间或者筒体与水平镜筒之间均为间隙配合；连接镜筒的筒体上安装前置镜组的位置开设有顶丝孔；安装连接镜筒的竖直镜筒或水平镜筒相对于顶丝孔的位置开设有小孔。

另外，为了使平面反射镜一次装调到位，避免了将平面反射镜作为调整环节所引起的平面镜面形的变化，提出平面镜采用多点胶粘且通过不同直径的空心玻璃微珠来控制胶层厚度的胶粘方式；具体是：平面反射镜组由平面反射镜、胶粘柱、拉紧螺钉、平面镜座、平面镜框以及紧固螺钉组成；

平面反射镜安装平面镜框内并且为间隙配合；所述胶粘柱通过拉紧螺钉与平面镜座固连；所述胶粘柱至少为3个；所述平面反射镜胶接在胶粘柱的端面；至少3个胶接柱与平面镜粘接的端面共面；

所述平面镜框与平面镜座为止口配合，平面镜框与折转镜架为止口配合，紧固螺钉依次穿过平面镜座、平面镜框与折转镜架固连。

上述平面反射镜和胶接柱的粘接胶内填充有空心玻璃微珠。

本发明的优点是：

1、本发明的前置镜组或后置镜组采用二级联接，并将调整环节设置二级联接处，从而通过前镜组或后镜组的可调环节可精确调节前后镜组的共轴性，即使折转镜架前后镜组镜孔有较大的位置误差，比如垂直度，甚至异面误差均可以通过二级联接调整环节来消除。第二，避免了将平面镜作为调整环节所引起的平面镜面形的变化。

2、本发明平面反射镜采用背拉式多点胶粘柱胶粘的结构方式，点胶位置分布在多个可拆胶粘柱的端面处，胶层的厚度通过不同直径的空心玻璃微珠来控制；首先，背拉式结构可实现平面反射镜的快速拆胶；其次，通过不同直径的空心玻璃微珠来控制胶层厚度的方法，胶粘时不需要额外的定位工装或测量仪器，因此简化了胶粘工艺；第三，依靠空心玻璃微珠的直径保证胶层的厚度，提高了胶层控制的精度；第四，通过控制空心玻璃微珠与胶的混合比例可以提高粘结强度。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

图2为本发明的外观图。

图3为本发明的平面镜胶粘示意图。

图4为本发明的自准穿心原理图。

附图标记如下：

1-折转镜架、2-前置镜组、3-后置镜组、4-平面反射镜组、5-竖直镜筒、6-水平镜筒、7-第一前置镜组、8-第一前置隔圈、9-第二前置镜组、10-前置隔圈、11-第三前置镜组、12-连接法兰、13-连接螺钉、14-修切垫、15-压圈、16-连接镜筒、17-筒体、18-翻边、19-内螺纹、20-外螺纹、21-顶丝孔、22-小孔、23-空心玻璃微珠、24-平面反射镜、25-胶粘柱、26-拉紧螺钉、27-平面镜座、28-平面镜框、29-紧固螺钉、30-前置镜片、31-前置十字分划板、32-经纬仪。

具体实施方式

参见图1-4，一种折转光路光学系统的机械结构包括折转镜架1、前置镜组2、后置镜组3以及平面反射镜组4；

折转镜架1由竖直布置的竖直镜筒5与水平布置的水平镜筒6截交所成，平面反射镜组4安装在竖直镜筒5和水平镜筒6的交汇处；竖直镜筒5与水平镜筒6的中心轴线共面且其交点在平面反射组4的镜面上；

前置镜组2安装在竖直镜筒5内；后置镜组3安装在水平镜筒6内；

前置镜组2至少包含一个镜组，此处由三个镜组组成；具体为：前置镜组由下至上安装的第一前置镜组7、第一前置隔圈8、第二前置镜组9、第二前置隔圈10、第三前置镜组11组成；

第一前置镜组7、第二前置镜组8、第三前置镜组9的外圆柱面与竖直镜筒11的筒体内圆柱面为间隙配合；

其中，第一前置镜组7、第二前置镜组8、第三前置镜组9均包括前置镜片30以及安装在前置镜片30内的前置十字分划板31；

后置镜组的结构与前置镜组结构相同；

折转镜架水平镜筒6右端设置有连接法兰12，用于同其它光学组件的连接；

为了使前置镜组2和后置镜组3的共轴性调节精度更高，同时避免平面反射镜组作为调节环节会使平面反射镜的镜面产生形变；本发明采用了二级联接用来固定前置镜组或者后置镜组；

具体结构是：还包括连接螺钉13、修切垫14、压圈15以及连接镜筒16；连接镜筒16包括筒体17以及设置在筒体17开口端的翻边18；筒体17内靠近翻边18的位置刻设有内螺纹19；连接螺钉13依次穿过翻边18和修切垫14将连接镜筒16固定安装在竖直镜筒11或者水平镜筒12内；压圈15外壁上刻设有外螺纹20；通过将压圈15的外螺纹20与筒体的内螺纹19相适配将前置镜组2或者后置镜组3压紧；筒体17与竖直镜筒5之间或者筒体17与水平镜筒6之间均为间隙配合；连接镜筒16的筒体17上安装前置镜组2的位置开设有顶丝孔21；安装连接镜筒16的竖直镜筒5或水平镜筒6相对于顶丝孔21的位置开设有小孔22。

另外，为了使平面反射镜一次装调到位，避免了将平面反射镜作为调整环节所引起的平面镜面形的变化，提出平面镜采用多点胶粘且通过不同直径的空心玻璃微珠23来控制胶层厚度的胶粘方式；具体是：平面反射镜组4由平面反射镜24、胶粘柱25、拉紧螺钉26、平面镜座27、平面镜框28以及紧固螺钉29组成；

平面反射镜24安装平面镜框28内并且为间隙配合；胶粘柱25通过拉紧螺钉与26平面镜座27固连；胶粘柱25至少为3个；平面反射镜24胶接在胶粘柱25的端面；至少3个胶接柱25与平面反射镜24粘接的端面共面；

平面镜框28与平面镜座27为止口配合，平面镜框28与折转镜架1为止口配合，紧固螺钉28依次穿过平面镜座27、平面镜框28与折转镜架1固连。

平面反射镜24和胶接柱25的粘接胶内填充有空心玻璃微珠24。

该折转光路光学系统的机械结构的装调过程是：

1、平面镜胶粘

如图1与图3所示，该平面反射镜组4由平面反射镜24、胶粘柱25、拉紧螺钉26、平面镜座27、平面镜框28及紧固螺钉29组成；拉紧螺钉26穿过平面镜座27将胶粘柱25其固连于平面镜座27上，为了保证各胶粘面共面，须在胶粘柱25固连后对胶粘面进行手工推研保证各个胶粘面共面，要求其平面度达到0.005㎜。之后安装平面镜框28，完成后即可进入平面反射镜24胶粘程序。第一步，配胶。将粘接胶与适当直径的空心玻璃微珠23按一定比例混合搅拌均匀待用，依靠空心玻璃微珠23精确控制胶层厚度；第二步，点胶。点胶前确保粘接面的清洁，按分析确定的点胶量点胶；第三步，平面反射镜24入框。将平面反射镜24轻轻放入平面镜框28，用塞尺调整平面镜框28与平面反射镜24各侧边间隙，确保间隙均匀。第四步，胶斑固化与面形检测。静置，待胶固化后检测平面镜面形。此处设计特点有二，第一，使用空心玻璃微珠精确控制胶层厚度；第二，胶粘柱背拉式结构确保反射镜胶粘后也可快速拆胶。

2、前置、后置十字分划板组件的定心加工

如图4所示，首先对竖直镜筒5与各镜组的配合面进行精车，包括连接镜筒16的圆柱配合面与底部台阶面。之后，对前置十字分划板31进行定心加工，加工内容包括前置十字分划板31的外圆柱面与配合端面，前置十字分划板31的外圆柱面与镜筒配合间隙控制在0.010ˉ0.015；同样，对折转镜架1的水平镜筒6与各镜组的配合面(包括圆柱配合面与底部台阶面)进行精车，之后，对后置十字分划板进行定心加工，加工内容包括后置十字分划板外圆柱面与配合端面，后置十字分划板外圆柱面与镜筒配合间隙控制在0.010-0.015。

3、穿心

如图4所示，将平面反射镜组4、前置镜组2、后置镜组3按图装配，并用压圈15压紧；在合适位置架设自准直仪或经纬仪32，调整经纬仪32使其与后置镜组的十字分划板自准穿心，通过修切垫14的修切保证前置镜组2与经纬仪自准，通过调节顶丝孔21内的顶丝使得前置镜组的十字分划板31与经纬仪32穿心，这一步保证了两镜筒经过反射镜转折后依然共轴。

4、前置镜组与后置镜组定心加工

根据折转镜架1水平镜筒6内圆柱面实测直径尺寸对后置镜组3进行光学定心加工；根据竖直镜筒5内圆柱面实测直径尺寸对前置镜组2进行光学定心加工；光学定心加工的目的是保证圆柱配合面与光轴的同轴度及端面与光轴的垂直度，各镜框外圆柱面与镜筒配合间隙控制0.010ˉ0.015。

5、间隔测量与精装

对各镜组光学间隔进行测量，根据测量结果修研隔圈厚度保证光学间隔符合要求。精装各镜组，完成整个折转镜头的装配。

Claims (3)

1.一种折转光路光学系统的机械结构，包括折转镜架、前置镜组、后置镜组以及平面反射镜组；

所述折转镜架由竖直布置的竖直镜筒与水平布置的水平镜筒截交所成，平面反射镜组安装在竖直镜筒和水平镜筒的交汇处；竖直镜筒与水平镜筒的中心轴线共面且其交点在平面反射镜组的镜面上；

所述前置镜组安装在竖直镜筒内；所述后置镜组安装在水平镜筒内；

其特征在于：

还包括连接螺钉、修切垫、压圈以及连接镜筒；所述连接镜筒包括筒体以及设置在筒体开口端的翻边；所述筒体内靠近翻边的位置刻设有内螺纹；所述连接螺钉依次穿过翻边和修切垫将连接镜筒固定安装在竖直镜筒或者水平镜筒内；所述压圈外壁上刻设有外螺纹；通过将压圈的外螺纹与筒体的内螺纹相适配将前置镜组或者后置镜组压紧；所述筒体与竖直镜筒之间或者筒体与水平镜筒之间均为间隙配合；连接镜筒的筒体上安装前置镜组的位置开设有顶丝孔；安装连接镜筒的竖直镜筒或水平镜筒相对于顶丝孔的位置开设有小孔。

2.根据权利要求1所述的折转光路光学系统的机械结构，其特征在于：所述平面反射镜组由平面反射镜、胶粘柱、拉紧螺钉、平面镜座、平面镜框以及紧固螺钉组成；

平面反射镜安装于平面镜框内并且为间隙配合；所述胶粘柱通过拉紧螺钉与平面镜座固连；所述胶粘柱至少为3个；所述平面反射镜胶接在胶粘柱的端面；至少3个胶接柱与平面镜粘接的端面共面；

所述平面镜框与平面镜座为止口配合，平面镜框与折转镜架为止口配合，紧固螺钉依次穿过平面镜座、平面镜框与折转镜架固连。

3.根据权利要求2所述的折转光路光学系统的机械结构，其特征在于：所述平面反射镜和胶接柱的粘接胶内填充有空心玻璃微珠。