CN108897141A - 一种双精度光学调节传动装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及光学元件、系统或仪器的安装、调整装置，具体涉及一种双精度光学调节传动装置，包括固定在光学调整架上的粗牙螺母及其以螺纹连接的粗牙螺杆；粗牙螺杆沿其轴向设有中心孔，中心孔内安装一头为球头的球头光杆，中心孔在球头的另一头膨胀为一腔室，腔室内依次设有穿设在球头光杆外的压簧、与球头光杆相接的滑块和细牙螺母；细牙螺母以螺纹连接有一头为球形的细牙螺杆，细牙螺杆的球头与滑块相接，另一头与调节手柄同心并固定在调节手柄上；粗牙螺杆靠近调节手柄的一头端面上固定设有一限位柱，调节手柄在靠近粗牙螺杆的端面上固定设有一传动柱。本发明具有能够实现粗调和精调双精度调节的功能，具有更高的调节效率，还具有调节过程中光斑跳动小、光束易对准的优点。

Description

一种双精度光学调节传动装置

技术领域

本发明涉及光学元件、系统或仪器的安装、调整装置，具体涉及一种双精度光学调节传动装置。

背景技术

目前，公知的精密光学调整架（参见附图1）包括角度调节和平动调节两种功能，图1所示为二维角度调节架的一种通用型方案，主要包括图示几部分内容，其中固定板一般通过安装孔固定在设备上，在调节一个维度转动时，通过旋转其中一个螺纹副，螺纹副螺母固定在固定板上，螺纹副螺杆前端是一个半球，旋转螺纹副螺杆时，螺纹副螺杆一边旋转一边往前移动，推动活动板绕支撑钢球转动，另一维度调节通过另一个螺纹副调节。反向旋转螺纹副，活动板在拉簧的作用下往回移动。由于螺纹副牙距很小，在调节角度比较大，需要旋转螺纹度很多圈，调节效率低；同时旋转螺纹副，螺纹副球头一直在活动板上转动，会造成活动板轻微抖动，对光学对准有一定不利影响。

例如俯仰和转动光学调整架、XYZ平移光学调整架及精密云台等，这些调整架和云台一般包括固定件、传动件、限位结构、拉簧、螺纹副或测微头。其中，所述的螺纹副或测微头由细牙螺母和顶端为球形的细牙螺杆组成，细牙螺母固定在固定件上，细牙螺杆球头部分顶在传动件上的限位结构上，传动件在拉簧的作用下始终保持和细牙螺杆的点接触。

在此调节过程中，旋动细牙螺杆，细牙螺杆在细牙螺母中旋转前进或后退，带动传动件发生角度或位移变化，实现一个自由度的精密调节。

通常，细牙螺杆牙距固定，如0.25mm，0.2mm；在调节行程较大时，细牙螺杆旋入或旋出深度较大时，需要连续旋转细牙螺杆多圈，才能到达预定位置附近，再进行精调，调节效率低。

同时，在旋转细牙螺杆进行调节时，细牙螺杆顶端球头在前进或后退的同时，在不停的旋转，在细牙螺杆顶端球头和传动件上的限位结构之间存在剪切摩擦力，该旋转运动将使传动件发生摆动，尽管摆动幅度很小，但对于精密光路调节，如干涉光路中干涉效率的调节、光束对准调节影响是有害的。

发明内容

针对现有技术中存在的不足，本发明的技术问题是，提供一种双精度光学调节传动装置，该传动装置具有更高的调节效率，还具有调节过程中光斑跳动小、光束易对准的优点。

本发明解决上述技术问题的技术方案是：

一种双精度光学调节传动装置，该传动装置包括固定在光学调整架上的粗牙螺母和与所述的粗牙螺母以螺纹连接的粗牙螺杆；

其特征在于，

所述的粗牙螺杆的沿其轴向设有中心孔，所述的中心孔内动配合安装有一头为球头的球头光杆，该中心孔在所述的球头光杆的球头的另一头膨胀为一腔室，所述的腔室内沿远离球头光杆的球头方向依次设有压簧、滑块和细牙螺母；其中，所述的压簧穿设在球头光杆外，所述的滑块与球头光杆相接，所述的细牙螺母与粗牙螺杆相互接触的部位设有一只或多只止滑螺丝；

所述的细牙螺母以螺纹连接有细牙螺杆，所述的细牙螺杆的一头为球头，并与所述的滑块相接，另一头与调节手柄同心并固定在调节手柄上；

所述的粗牙螺杆的靠近调节手柄的一头端面上固定设有一限位柱，所述的调节手柄在靠近粗牙螺杆的端面上固定设有一传动柱，所述的传动柱和所述的限位柱的轴心线与所述的粗牙螺杆的轴心线距离相等。

本实发明的有益效果是，采用本发明所述的双精度光学调节传动装置作为光学调整架和/或精密云台的传动部件，将提高光学调整架和/或精密云台的调节稳定性，同时本发明还具有快速粗调和精调的功能，在大行程精密光学调节中能够提高调节效率。

附图说明

图1是现有精密光学调整架二维角度的一种通用型方案。

图2～3是本发明所述的一种双精度光学调节传动装置的结构示意图，其中，图1是主视图（剖视图），图2是图1的A-A剖视图。

图4是使用本发明所述双精度光学调节传动装置作为配件的一种平移光学调整架的示意图。

图5是采用现有技术的螺纹副或测微头作为配件的平移光学调整架进行光束沿光轴平移调节时，光斑位置跳动散点图。

图6是采用本发明所述双精度光学调节传动装置作为配件的平移光学调整架进行光束沿光轴平移调节时，光斑位置跳动散点图。

具体实施方式

参见图2和与3，本发明所述的双精度光学调节传动装置，包括固定在光学调整架上的粗牙螺母1和与所述的粗牙螺母1以螺纹连接的粗牙螺杆2。

所述的粗牙螺杆2的沿其轴向设有中心孔，所述的中心孔内动配合安装有一头为球头的球头光杆3，该中心孔在所述的球头光杆3的球头的另一头膨胀为一腔室，所述的腔室内沿远离球头光杆3的球头方向依次设有压簧4、滑块5和细牙螺母8；其中，所述的压簧4穿设在球头光杆3外，所述的滑块8与球头光杆3相接，所述的细牙螺母8与粗牙螺杆2相互接触的部位，设有两只止滑螺丝11，止滑螺丝11通过螺纹安装在粗牙螺杆上，并压紧细牙螺母8。

所述的细牙螺母8以螺纹连接有细牙螺杆7，所述的细牙螺杆7的一头为球头，并与所述的滑块5相接，另一头与调节手柄6同心并固定在调节手柄6上。

所述的粗牙螺杆2的靠近调节手柄6的一头端面上固定设有一限位柱9，所述的调节手柄6在靠近粗牙螺杆2的端面上固定设有一传动柱10，所述的传动柱10和所述的限位柱9的轴心线与所述的粗牙螺杆2的轴心线距离相等，当旋转调节手柄6时，调节手柄将带动传动柱10转动，当传动柱10旋转到与限位柱接触时，继续旋转手柄6，将通过限位柱9带动粗牙螺杆2转动。

图2中示出的实施例中包括粗牙螺母1，粗牙螺母1一般被安装在公知的光学调整架和/或云台固定板上12，粗牙螺杆2旋入在粗牙螺母1中，粗牙螺杆2牙形和牙距与粗牙螺母1配套；粗牙螺杆2内部还有一个球头光杆3，球头光杆3可在粗牙螺杆2中的空心导槽内前后移动。

图3中示出的实施例水平方向的剖视图中显示了粗牙螺杆2和调节手柄6内部结构，其中，粗牙螺杆2中部空心结构中，包含一个压簧4和位移滑块5，压簧4一端顶在粗牙螺杆2孔壁上，另一端顶在位移滑块5前端面上，球头光杆3末端为一平面，顶在位移滑块5的前端面上。

上述粗牙螺杆2尾部安装细牙螺母8，细牙螺母8通过止滑螺丝11锁死；粗牙螺杆2尾部端面上安装一只限位柱9。调节手柄6内部中心部分安装一只细牙螺杆7，细牙螺杆7的牙形和牙距与细牙螺母8配套，细牙螺杆7顶端为球头结构，顶在位移滑块5尾部；调节手柄6内部安装一个传动螺柱10，旋转调节手柄6带动传动螺柱10转动到一定角度后，传动螺柱10将于限位柱9相切接触。

图示4中示出的采用本发明调节装置安装在光学调整架12上的应用示例，其中，调节手柄6中心通过螺纹安装细牙螺杆7，侧面通过螺纹安装传动螺丝10，粗牙螺母1插入到光学调整架12安装座上，并通过螺丝锁死，球头光杆3球头部分顶在平移台滑块11上的耐磨片上。

上述粗牙螺母1、粗牙螺杆2、球头光杆3、位移滑块5、细牙螺杆7、调节手柄6同心。

在精密调节时，所述实施例提供了以限位柱9为中点，正负一圈为调节量的调节范围，调节精度取决于细牙螺母8和细牙螺杆7的牙距，一般但不限于为0.2mm或0.25mm；

在精调范围内，正向旋转调节手柄6，将带动细牙螺杆7在细牙螺母8中转动，细牙螺杆7将向前平移，推动位移滑块5在沿着粗牙螺杆2中部空腔向前移动，位移滑块5向前移动将压缩压簧4，并推动球头光杆3沿着粗牙螺杆2前部空腔向前移动，球头光杆3推动光学调整架和/或云台固定板上的传动件12移动，实现一个维度的正向调节；

在精调范围内，反向旋转调节手柄6，将带动细牙螺杆7在细牙螺母8中转动，细牙螺杆7将向后平移，位移滑块5受到压簧4的压力作用，将沿着粗牙螺杆2中部空腔向后移动，球头光杆3受到光学调整架和/或云台传动件12压力作用发生向后移动，恢复光学调整架和/或云台传动件的位置，完成一个维度的反向调节。球头光杆3向前或向后移动时不发生转动，而仅平移运动，光学调整架和/或云台传动件限位结构12与球头光杆3间无相对转动，实现稳定调节。

在大行程快速粗调时，所述实施例通过旋转调节手柄6，使传动螺柱10与限位柱9相接触，再继续旋转调节手柄6，传动螺柱10将带动粗牙螺杆2在粗牙螺母1中转动，使粗牙螺母2向前或向后移动，当粗牙螺母2向前移动时，快速推动球头光杆3向前平移，当粗牙螺母2向后移动时，球头光杆3受到光学调整架和/或云台传动件12压力作用发生向后平移，平移过程中球头光杆3不发生转动，通过上述方法可快速实现大行程快速粗调，提高调节效率。

图5是图4结构采用传统调节螺杆、螺纹副、测微头进行激光平移调节时，测量的激光光斑平移时在垂直平移路径平面上光斑的抖动情况散点分布；图6是采用图4结构（调节螺杆更换为本发明装置）进行激光平移调节时，测量的激光光斑平移时在垂直平移路径平面上光斑的抖动情况散点分布；通过图5、6对比可以看出，利用本发明装置提高了光路调节的稳定性，解决了使用传统调节螺杆导致的调节架由于调节杆旋转摩擦产生的抖动不稳定的影响。

Claims (1)

1.一种双精度光学调节传动装置，该传动装置包括固定在光学调整架上的粗牙螺母（1）和与所述的粗牙螺母（1）以螺纹连接的粗牙螺杆（2）；

其特征在于，

所述的粗牙螺杆（2）的沿其轴向设有中心孔，所述的中心孔内动配合安装有一头为球头的球头光杆（3），该中心孔在所述的球头光杆（3）的球头的另一头膨胀为一腔室，所述的腔室内沿远离球头光杆（3）的球头方向依次设有压簧（4）、滑块（5）和细牙螺母（8）；其中，所述的压簧（4）穿设在球头光杆（3）外，所述的滑块（8）与球头光杆（3）相接，所述的细牙螺母（8）与粗牙螺杆（2）相互接触的部位设有两只止滑螺丝（11）；

所述的细牙螺母（8）以螺纹连接有细牙螺杆（7），所述的细牙螺杆（7）的一头为球头，并与所述的滑块（5）相接，另一头与调节手柄（6）同心并螺纹安装在调节手柄（6）上；

所述的粗牙螺杆（2）的靠近调节手柄（6）的一头端面上固定设有一限位柱（9），所述的调节手柄（6）在靠近粗牙螺杆（2）的端面上固定设有一传动柱（10），所述的传动柱（10）和所述的限位柱（9）的轴心线与所述的粗牙螺杆（2）的轴心线距离相等。