CN109358401A - 一种光学镜架 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种用于光路调节的多自由度光学镜架，包括：俯仰、偏摆装置，上下移动装置，左右移动装置以及前后移动装置。本发明提供的调节镜架具备模块化特性，能够截取其关键结构，生产适用于反射镜或者透射镜的调节镜架。克服传统技术提供的手动光学调节镜架的缺点，改进了复位机构，不再采用复位弹簧而是采用螺钉固定的方式，当光路调节完成后通过螺钉将镜架主体部分的移动板、固定板连接在一起，这样增加了镜架的长期稳定性，可以作为激光器的工程化应用。方案成本低且易于实现，采用该调节镜架能够对激光光路进行调试和维护，快速、方便地对激光进行准直，获得高精度的激光输出。

Description

一种光学镜架
技术领域
本发明涉及光学技术领域，特别是指一种用于光路调节的光学镜架。
背景技术
在激光领域光路调节是重要的一环，其主要作用是使镜片按照光路的方位、俯仰与角度进行调节，使光路按照预定的方向传播。
传统常用的手动光学调节镜架主要分为主体部分(移动板、固定板)、驱动机构(螺纹副)、导向机构(导轨)、复位机构(复位弹簧)、锁紧机构等几部分。其工作原理是由驱动机构的螺纹副，把旋转运动转化为移动板的直线移动从而带动镜片的移动，在调节过程中螺纹副驱动移动板产生的压力与复位弹簧产生的弹力是大小相等、方向相反，这样能保证固定在移动板上的镜片能停留在行程内的任何位置，从而达到镜片调节的目的。
可调镜架一般分为两类：一是针对于平面反射镜/凹面/凸面反射镜的调节镜架，其调节功能为俯仰、偏摆2个自由度。由所承载的反射镜光学性质可知，调节镜架上下、左右、前后3个自由度，平动和滚动角一般不考虑。
二是针对于凸透镜/凹透镜的透射式镜架，其调节功能需要同时考虑俯仰、偏摆、上下、左右、前后5个自由度。其中俯仰、偏摆自由度调整将引起光线从凸透镜/凹透镜的副光轴入射；上下、左右自由度调整将引起光线从凸透镜/凹透镜的傍轴入射；前后自由度调整将改变光线通过凸透镜/凹透镜的焦点所在位置。当且仅当5个自由度调节，均满足光线从凸透镜/凹透镜主光轴中心入射时，效果最好。
传统的手动光学镜架确实能够完成5个自由度的调节，其优点很明显即调节方便，常常用在试验室内使用。但是也存在很大的缺点，其锁紧方式是通过复位弹簧与螺纹副驱动移动板产生的压力保持一致达到的，在整个调节过程弹簧的复位力一直是变化的，作为工程应用的激光器调节是不适用的，其长期稳定性较差。
发明内容
有鉴于此，本申请提供一种用来解决现有技术中传统手动光学调节镜架长期稳定性较差问题。现提出如下解决方案：
一方面，提供一种光学镜架，包括：俯仰、偏摆装置，上下移动装置，左右移动装置以及前后移动装置；其中，
所述俯仰、偏摆装置包括：放置凸透镜/凹透镜的第一镜架、与所述第一镜架相连接的第一镜座、控制所述凸透镜/凹透镜俯仰调节的第一、第二调节螺钉以及控制所述凸透镜/凹透镜偏摆调节的第三、第四调节螺钉；
所述上下移动装置包括：与所述第一镜座相配合的第一调节旋钮、与所述第一调节旋钮相连接的第二镜座以及放置所述第二镜座的第一导轨，以旋转所述第一调节旋钮时调节所述第一镜架、所述第二镜架带动所述凸透镜/凹透镜进行上下移动；
所述左右移动装置包括：与所述第二镜座相配合的第二调节旋钮、与所述第二调节旋钮相连接的第三镜座以及放置所述第三镜座的第二导轨，以旋转所述第二调节旋钮时调节所述第二镜架、所述第三镜架带动所述凸透镜/凹透镜进行左右移动；
所述前后移动装置包括：第四镜架以及放置所述第四镜架的第三导轨，调节所述第四镜架在导轨中滑动以实现所述凸透镜/凹透镜的前后移动。
优选地，所述上下移动装置还包括第一锁紧螺钉，当需要进行凸透镜/凹透镜上下移动时，旋转所述第一调节旋钮移动至预定位置时拧紧所述第一锁紧螺钉将所述上下移动装置进行锁紧；所述左右移动装置还包括第二锁紧螺钉，当需要进行凸透镜/凹透镜左右移动时，旋转所述第二调节旋钮移动至预定位置时拧紧所述第二锁紧螺钉将所述左右移动装置进行锁紧；所述前后移动装置还包括第三锁紧螺钉，当需要进行凸透镜/凹透镜前后移动时，调整光线通过凸透镜/凹透镜的焦点位置时拧紧所述第三锁紧螺钉将所述前后移动装置进行锁紧。
优选地，所述俯仰、偏摆装置中，所述凸透镜/凹透镜通过硅橡胶粘贴在所述第一镜架相应位置处，所述第一镜架与所述第一镜座之间为球面接触且通过调节螺钉连接。
优选地，所述上下移动装置中，所述第一调节旋钮和所述第二镜座通过螺纹连接，所述第一调节旋钮与所述第一镜座为间隙配合，端面通过弹簧卡圈进行固定。
优选地，所述左右移动装置中，所述第二调节旋钮和第三镜座通过螺纹连接，所述第二调节旋钮与所述第二镜座为间隙配合，端面通过弹簧卡圈固定。
优选地，所述俯仰、偏摆装置具体用于，
当需要对凸透镜/凹透镜进行俯仰调节，顺时针转动所述第一调节螺钉和逆时针旋转所述调节螺钉，或者逆时针转动所述第一调节螺钉和顺时针旋转所述第一调节螺钉，可实现凸透镜/凹透镜俯仰调整。
当需要对凸透镜/凹透镜进行偏摆调节，顺时针转动所述第二调节螺钉和逆时针旋转所述第二调节螺钉，或者逆时针转动所述第二调节螺钉和顺时针旋转所述第二调节螺钉，可实现凸透镜/凹透镜偏摆调整。
优选地，所述上下移动装置具体用于，
当需要对凸透镜/凹透镜进行向上移动，逆时针转动所述第一调节旋钮，通过光学观测系统判断到预定位置时，停止转动所述第一调节旋钮；当需要对凸透镜/凹透镜进行向下移动，顺时针转动所述第一调节旋钮，通过光学观测系统判断到预定位置时，停止转动所述第一调节旋钮。
优选地，所述左右移动装置具体用于，
当需要对凸透镜/凹透镜进行向左移动，顺时针转动所述第二调节旋钮，通过光学观测系统判断到预定位置时，停止转动所述第二调节旋钮；当需要对凸透镜/凹透镜进行向右移动，逆时针转动所述第二调节旋钮，通过光学观测系统判断到预定位置时，停止转动所述第二调节旋钮。
本发明的实施例具有以下有益效果：
上述方案中，克服传统技术提供的手动光学调节镜架的缺点，改进了复位机构，不再采用复位弹簧而是采用螺钉固定的方式，当光路调节完成后通过螺钉将镜架主体部分的移动板、固定板连接在一起，这样增加了镜架的长期稳定性，可以作为激光器的工程化应用。本发明提供的调节镜架具备模块化特性，能够截取其关键结构，生产适用于反射镜或者透射镜的调节镜架。方案成本低且易于实现，采用该调节镜架能够对激光光路进行调试和维护，快速、方便地对激光进行准直，获得高精度的激光输出。
附图说明
图1为本发明实施例提供的一种用于光路调节的多自由度光学镜架结构示意图；
图2为本发明实施例提供的一种俯仰、偏摆装置结构示意图；
图3为本发明实施例提供的一种上下移动装置结构示意图；
图4为本发明实施例提供的一种左右移动装置结构示意图；
图5为本发明实施例提供的一种前后移动装置结构示意图。
具体实施方式
为使本发明的实施例要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。
本发明采用的技术方案是：用于光路调节的多自由度光学镜架设计。其主要包括：俯仰、偏摆装置，上下移动装置，左右移动装置和前后移动装置，如图1所示，为本发明实施例提供的一种用于光路调节的多自由度光学镜架结构示意图。将光学镜架放入光路中，调整俯仰、偏装置可改变光线从凸透镜/凹透镜的入射角度；调整上下，左右移动装置可引起光线从凸透镜/凹透镜的傍轴入射；调整前后自由度可改变光线通过凸透镜/凹透镜的焦点所在位置。从而可以实现5个自由度调节，满足输入光线从凸透镜/凹透镜主光轴中心入射时，达到最佳的调节效果。
本发明实施例提供的一种用于光路调节的多自由度的光学镜架，包括：俯仰、偏摆装置，上下移动装置，左右移动装置以及前后移动装置；其中，
俯仰、偏摆装置包括：放置凸透镜/凹透镜的第一镜架、与所述第一镜架相连接的第一镜座、控制所述凸透镜/凹透镜俯仰调节的第一、第二调节螺钉以及控制所述凸透镜/凹透镜偏摆调节的第三、第四调节螺钉；上下移动装置包括：与所述第一镜座相配合的第一调节旋钮、与所述第一调节旋钮相连接的第二镜座以及放置所述第二镜座的第一导轨，以旋转所述第一调节旋钮时调节所述第一镜架、所述第二镜架带动所述凸透镜/凹透镜进行上下移动；左右移动装置包括：与所述第二镜座相配合的第二调节旋钮、与所述第二调节旋钮相连接的第三镜座以及放置所述第三镜座的第二导轨，以旋转所述第二调节旋钮时调节所述第二镜架、所述第三镜架带动所述凸透镜/凹透镜进行左右移动；前后移动装置包括：第四镜架以及放置所述第四镜架的第三导轨，调节所述第四镜架在导轨中滑动以实现所述凸透镜/凹透镜的前后移动。
具体地，上下移动装置还包括第一锁紧螺钉，当需要进行凸透镜/凹透镜上下移动时，旋转所述第一调节旋钮移动至预定位置时拧紧所述第一锁紧螺钉将所述上下移动装置进行锁紧；左右移动装置还包括第二锁紧螺钉，当需要进行凸透镜/凹透镜左右移动时，旋转所述第二调节旋钮移动至预定位置时拧紧所述第二锁紧螺钉将所述左右移动装置进行锁紧；前后移动装置还包括第三锁紧螺钉，当需要进行凸透镜/凹透镜前后移动时，调整光线通过凸透镜/凹透镜的焦点位置时拧紧所述第三锁紧螺钉将所述前后移动装置进行锁紧。
具体地，如图2所示，为本发明实施例提供的一种俯仰、偏摆装置结构示意图。俯仰、偏摆结构示意图如图2所示，包括：镜架1(即第一镜架)、镜座1(即第一镜座)、调节螺钉(上)(即第一调节螺钉)、调节螺钉(下)(即第二调节螺钉)、调节螺钉(左)(即第三调节螺钉)和调节螺钉(右)(即第四调节螺钉)。
如图2中所示，凸透镜/凹透镜通过硅橡胶粘贴在镜架1相应的位置处，镜架1与镜座1之间为球面接触，两者通过调节螺钉连接。
若需要对凸透镜/凹透镜进行俯仰调节，顺时针转动调节螺钉(上)和逆时针旋转调节螺钉(下)，或者逆时针转动调节螺钉(上)和顺时针旋转调节螺钉(下)，可实现凸透镜/凹透镜俯仰调整。
若需要对凸透镜/凹透镜进行偏摆调节，顺时针转动调节螺钉(左)和逆时针旋转调节螺钉(右)，或者逆时针转动调节螺钉(右)和顺时针旋转调节螺钉(左)，可实现凸透镜/凹透镜偏摆调整。
具体地址，如图3所示，为本发明实施例提供的一种上下移动装置结构示意图。上下移动装置结构示意图如图3所示，包括：调节旋钮(上下移动装置)(即第一调节旋钮)、镜座2(即第二镜座)、导轨(上下移动装置)(即第一导轨)和锁紧螺钉(上下移动装置)(即第一锁紧螺钉)。
其中，调节旋钮(上下移动装置)和镜座2通过螺纹连接，调节旋钮(上下移动装置)与镜座1为间隙配合，端面通过弹簧卡圈固定，镜座2放置在导轨内。这样做的结果就是旋转调节旋钮，可以使镜座2与镜座1产生上下的移动。
若需要对凸透镜/凹透镜进行向上移动，逆时针转动调节旋钮(上下移动装置)，通过光学观测系统判断到达合适的位置(即预定位置)时，停止转动调节旋钮(上下移动装置)，然后拧紧锁紧螺钉(上下移动装置)，这样可实现凸透镜/凹透镜的向上移动。
若需要对凸透镜/凹透镜进行向下移动，顺时针转动调节旋钮(上下移动装置)，通过光学观测系统判断到达合适的位置(即预定位置)时，停止转动调节旋钮(上下移动装置)，然后拧紧锁紧螺钉(上下移动装置)，这样可实现凸透镜/凹透镜的向下移动。
具体地，如图4所示，为本发明实施例提供的一种左右移动装置结构示意图。左右移动装置结构示意图如图4所示，包括：调节旋钮(左右移动装置)(即第二调节旋钮)、镜座3(即第三镜座)、导轨(左右移动装置)(即第二导轨)和锁紧螺钉(左右移动装置)(即第二锁紧螺钉)。
调节旋钮(左右移动装置)和镜座3通过螺纹连接，调节旋钮(左右移动装置)与镜座2为间隙配合，端面通过弹簧卡圈固定，镜座3放置在导轨内，这样做的结果就是旋转调节旋钮，可以使镜座3与镜座2产生左右的移动。
若需要对凸透镜/凹透镜进行向左移动，顺时针转动调节旋钮(左右移动装置)，通过光学观测系统判断到达合适的位置时，停止转动调节旋钮(左右移动装置)，然后拧紧锁紧螺钉(左右移动装置)，这样可实现凸透镜/凹透镜的向左移动。
若需要对凸透镜/凹透镜进行向右移动，逆时针转动调节旋钮(左右移动装置)，通过光学观测系统判断到达合适的位置时，停止转动调节旋钮(左右移动装置)，然后拧紧锁紧螺钉(左右移动装置)，这样可实现凸透镜/凹透镜的向右移动。
如图5所示，为本发明实施例提供的一种前后移动装置结构示意图。前后移动装置结构示意图如图5所示，包括：镜座4(即第四镜座)、导轨(前后移动装置)(即第三导轨)和锁紧螺钉(前后移动装置)(即第三锁紧螺钉)。通过前后移动调整将改变光线通过凸透镜/凹透镜的焦点所在位置，到达合适的位置(即预定位置)时，然后拧紧锁紧螺钉(前后移动装置)，这样可实现凸透镜/凹透镜的前后移动。
本发明提供的用于光路调节的多自由度的光学镜架克服传统技术提供的手动光学调节镜架的缺点，改进了复位机构，不再采用复位弹簧而是采用螺钉固定的方式，当光路调节完成后通过螺钉将镜架主体部分的移动板、固定板连接在一起，这样增加了镜架的长期稳定性，可以作为激光器的工程化应用。本发明提供的调节镜架具备模块化特性，能够截取其关键结构，生产适用于反射镜或者透射镜的调节镜架。方案成本低且易于实现，采用该调节镜架能够对激光光路进行调试和维护，快速、方便地对激光进行准直，获得高精度的激光输出。
在本发明各方法实施例中，所述各步骤的序号并不能用于限定各步骤的先后顺序，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，对各步骤的先后变化也在本发明的保护范围之内。
以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明所述原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种光学镜架，其特征在于，包括：俯仰、偏摆装置，上下移动装置，左右移动装置以及前后移动装置；其中，
所述俯仰、偏摆装置包括：放置凸透镜/凹透镜的第一镜架、与所述第一镜架相连接的第一镜座、控制所述凸透镜/凹透镜俯仰调节的第一、第二调节螺钉以及控制所述凸透镜/凹透镜偏摆调节的第三、第四调节螺钉；
所述上下移动装置包括：与所述第一镜座相配合的第一调节旋钮、与所述第一调节旋钮相连接的第二镜座以及放置所述第二镜座的第一导轨，以旋转所述第一调节旋钮时调节所述第一镜架、所述第二镜架带动所述凸透镜/凹透镜进行上下移动；
所述左右移动装置包括：与所述第二镜座相配合的第二调节旋钮、与所述第二调节旋钮相连接的第三镜座以及放置所述第三镜座的第二导轨，以旋转所述第二调节旋钮时调节所述第二镜架、所述第三镜架带动所述凸透镜/凹透镜进行左右移动；
所述前后移动装置包括：第四镜架以及放置所述第四镜架的第三导轨，调节所述第四镜架在导轨中滑动以实现所述凸透镜/凹透镜的前后移动。
2.根据权利要求1所述的光学镜架，其特征在于，所述上下移动装置还包括第一锁紧螺钉，当需要进行凸透镜/凹透镜上下移动时，旋转所述第一调节旋钮移动至预定位置时拧紧所述第一锁紧螺钉将所述上下移动装置进行锁紧；所述左右移动装置还包括第二锁紧螺钉，当需要进行凸透镜/凹透镜左右移动时，旋转所述第二调节旋钮移动至预定位置时拧紧所述第二锁紧螺钉将所述左右移动装置进行锁紧；所述前后移动装置还包括第三锁紧螺钉，当需要进行凸透镜/凹透镜前后移动时，调整光线通过凸透镜/凹透镜的焦点位置时拧紧所述第三锁紧螺钉将所述前后移动装置进行锁紧。
3.根据权利要求1所述的光学镜架，其特征在于，所述俯仰、偏摆装置中，所述凸透镜/凹透镜通过硅橡胶粘贴在所述第一镜架相应位置处，所述第一镜架与所述第一镜座之间为球面接触且通过调节螺钉连接。
4.根据权利要求1所述的光学镜架，其特征在于，所述上下移动装置中，所述第一调节旋钮和所述第二镜座通过螺纹连接，所述第一调节旋钮与所述第一镜座为间隙配合，端面通过弹簧卡圈进行固定。
5.根据权利要求1所述的光学镜架，其特征在于，所述左右移动装置中，所述第二调节旋钮和第三镜座通过螺纹连接，所述第二调节旋钮与所述第二镜座为间隙配合，端面通过弹簧卡圈固定。
6.根据权利要求1-5任一项所述的光学镜架，其特征在于，所述俯仰、偏摆装置具体用于，
当需要对凸透镜/凹透镜进行俯仰调节，顺时针转动所述第一调节螺钉和逆时针旋转所述调节螺钉，或者逆时针转动所述第一调节螺钉和顺时针旋转所述第一调节螺钉，可实现凸透镜/凹透镜俯仰调整。
当需要对凸透镜/凹透镜进行偏摆调节，顺时针转动所述第二调节螺钉和逆时针旋转所述第二调节螺钉，或者逆时针转动所述第二调节螺钉和顺时针旋转所述第二调节螺钉，可实现凸透镜/凹透镜偏摆调整。
7.根据权利要求1-5任一项所述的光学镜架，其特征在于，所述上下移动装置具体用于，
当需要对凸透镜/凹透镜进行向上移动，逆时针转动所述第一调节旋钮，通过光学观测系统判断到预定位置时，停止转动所述第一调节旋钮；当需要对凸透镜/凹透镜进行向下移动，顺时针转动所述第一调节旋钮，通过光学观测系统判断到预定位置时，停止转动所述第一调节旋钮。
8.根据权利要求1-5任一项所述的光学镜架，其特征在于，所述左右移动装置具体用于，
当需要对凸透镜/凹透镜进行向左移动，顺时针转动所述第二调节旋钮，通过光学观测系统判断到预定位置时，停止转动所述第二调节旋钮；当需要对凸透镜/凹透镜进行向右移动，逆时针转动所述第二调节旋钮，通过光学观测系统判断到预定位置时，停止转动所述第二调节旋钮。
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