CN110568576B - 一种透镜柔性支撑装置 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种透镜柔性支撑装置，包括底座、定位组件、轴向调节组件以及径向弹性支撑组件，所述定位组件、所述轴向调节组件以及所述径向弹性支撑组件均安装在所述底座上，且分布于透镜的外周部；所述径向弹性支撑组件包括沿所述透镜的周部切向延伸的径向弹片，所述径向弹片的一端与所述透镜连接，另一端与所述定位组件或所述轴向调节组件连接。本申请所提供的支撑装置，利用所述定位组件对所述透镜进行定位，然后利用所述轴向调节组件和所述径向弹性支撑组件实现对所述透镜的轴向和径向的限位和调节，各组件与底座分散加工，降低了机械件的加工难度，应用范围广，特别适合口径大面形精度要求高的透镜以及有特殊要求的反射镜。

Description

一种透镜柔性支撑装置

技术领域

本申请涉及高精密光学元件支撑设备领域，特别是涉及一种透镜柔性支撑装置。

背景技术

透镜是组成各种光学系统的基本元件，为了使光学系统成像质量达到最佳，对其中单个透镜的位置精度和面形精度的要求也越来越高。

现有技术中，透镜安装模式是框架式结构，镜座和透镜之间满足一定的配合精度。其优点是结构简单，装调便利，但是为了达到高质量成像要求，对透镜和镜座的加工以及装调提出了很高的要求，尤其是大口径透镜，而且这种透镜安装方式抗抖动和适应环境温度变化能力差。

在专利CN 102854596A中，提到一种高精度透镜支撑结构，镜座上设计有若干个弹片用于支撑透镜，弹片与镜座为整体结构，所以镜座结构整体在径向存在一定的挠性，从而可以实现光学透镜的高精度支撑。

然而，对于大口径透镜而言，一体化弹性镜座的加工难度大，成本高，而且如果单个弹片的误差超差，就可能导致整个镜座报废，故现有技术中的方案，不适用于大口径透镜的支撑结构中。

因此，如何提高大口径透镜的支撑稳定性，是本领域技术人员目前需要解决的技术问题。

申请内容

本申请的目的是提供一种透镜柔性支撑装置，该透镜柔性支撑装置能够有效降低机械件的加工难度，应用范围广。

为实现上述目的，本申请提供如下技术方案：

一种透镜柔性支撑装置，包括底座、若干个定位组件、轴向调节组件以及径向弹性支撑组件，所述定位组件、所述轴向调节组件以及所述径向弹性支撑组件均安装在所述底座上，且分布于透镜的外周部；所述径向弹性支撑组件包括沿所述透镜的周部切向延伸的径向弹片，所述径向弹片的一端与所述透镜连接，另一端与所述定位组件或所述轴向调节组件连接。

优选的，所述定位组件包括定位支撑件和径向定位螺钉，所述定位支撑件的一端与所述底座连接，另一端悬置于所述透镜的外周部，所述径向定位螺钉可贯穿所述定位支撑件后与所述透镜的外周部抵接；所述径向弹性支撑组件安装在所述定位支撑件上。

优选的，所述径向定位螺钉与所述透镜抵接的接触端为塑料接触端或橡胶接触端。

优选的，所述定位支撑件的侧面还设有周向定位台阶，所述周向定位台阶上设有与所述透镜的表面卡接的轴向定位面。

优选的，所述轴向调节组件包括轴向连接底座、轴向支撑件、升降螺杆和调整螺母，所述轴向连接底座安装在所述底座上，所述升降螺杆的一端与所述轴向连接底座连接，另一端与所述轴向支撑件连接，所述调整螺母套设在所述升降螺杆上，所述调整螺母转动可带动所述升降螺杆的两个螺杆单体靠近或分离；所述径向弹性支撑组件安装在所述轴向支撑件上。

优选的，所述升降螺杆与所述轴向支撑件之间通过柔性铰链连接。

优选的，所述径向弹性支撑组件还包括设置在所述径向弹片上的固定孔和微调块，所述固定块与所述定位组件或所述轴向调节组件之间设有可使所述径向弹片复位的弹性部件，所述定位组件或所述轴向调节组件上还设有可使所述微调块沿所述透镜的切向移动的切向微调部件。

优选的，所述径向弹片上开设有导向槽，所述导向槽的延伸方向与所述径向弹片的延伸方向相同，所述定位组件或所述轴向调节组件上还设有导向块，所述导向块可沿所述导向槽的长度方向滑动并且宽度方向限位。

优选的，所述定位组件或所述轴向调节组件上均设有限位板，所述切向微调部件为切向微调螺钉，可贯穿所述限位板后与所述微调块抵接。

优选的，所述径向弹片远离所述定位组件或所述轴向调节组件的一端设有侧向粘接块，所述侧向粘接块粘设在所述透镜的外周部，所述径向弹片与所述侧向粘接块可拆卸固定连接。

本申请所提供的透镜柔性支撑装置，包括底座、定位组件、轴向调节组件以及径向弹性支撑组件，所述定位组件、所述轴向调节组件以及所述径向弹性支撑组件均安装在所述底座上，且分布于透镜的外周部；所述径向弹性支撑组件包括沿所述透镜的周部切向延伸的径向弹片，所述径向弹片的一端与所述透镜连接，另一端与所述定位组件或所述轴向调节组件连接。本申请所提供的支撑装置，利用所述定位组件对所述透镜进行定位，然后利用所述轴向调节组件和所述径向弹性支撑组件实现对所述透镜的轴向和径向的限位和调节，各组件与底座分散加工，降低了机械件的加工难度，应用范围广，特别适合口径大面形精度要求高的透镜以及有特殊要求的反射镜。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，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，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本申请所提供的透镜柔性支撑装置一种具体实施方式的结构示意图；

图2A为图1所示的透镜柔性支撑装置的A-A剖视图；

图2B为图2A所示的透镜柔性支撑装置的B部位的放大结构示意图；

图2C为图2A所示的透镜柔性支撑装置的C部位的放大结构示意图；

图3为本申请所提供的透镜柔性支撑装置中径向弹性支撑组件的结构示意图；

图4为本申请所提供的透镜柔性支撑装置中轴向调节组件的结构示意图；

图5A为图3所示的径向弹性支撑组件的主视图；

图5B为图3所示的径向弹性支撑组件的俯视图；

其中：1-透镜、2-径向弹性支撑组件、3-轴向调节组件、4-定位组件、5-底座、6-限位板、21-侧向粘接块、22-径向弹片、23-微调块、24-导向槽、25-固定块、31-轴向连接底座、32-调整螺母、33-升降螺杆、34-柔性铰链、35-导向块、36-切向微调螺钉、37-锁紧螺母、38-轴向支撑件、41-径向定位螺钉、42-轴向定位面、43-接触端、44-定位支撑件、51-轴向定位凸台、52-径向定位凸台。

具体实施方式

本申请的核心是提供一种透镜柔性支撑装置，该透镜柔性支撑装置能够有效的使用大口径透镜的微小变形，提高支撑稳定性，加工方便，制作成本低。

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

请参考图1至图5，图1为本申请所提供的透镜柔性支撑装置一种具体实施方式的结构示意图；图2A为图1所示的透镜柔性支撑装置的A-A剖视图；图2B为图2A所示的透镜柔性支撑装置的B部位的放大结构示意图；图2C为图2A所示的透镜柔性支撑装置的C部位的放大结构示意图；图3为本申请所提供的透镜柔性支撑装置中径向弹性支撑组件的结构示意图；图4为本申请所提供的透镜柔性支撑装置中轴向调节组件的结构示意图；图5A为图3所示的径向弹性支撑组件的主视图；图5B为图3所示的径向弹性支撑组件的俯视图。

在该实施方式中，透镜柔性支撑装置包括底座5、定位组件4、轴向调节组件3以及径向弹性支撑组件2，定位组件4、轴向调节组件3以及径向弹性支撑组件2均具有若干个。

其中，定位组件4用于对透镜1进行定位，定位组件4的个数优选为3个，优选沿透镜1的周向均匀分布，定位组件4用于约束透镜1的位置，透镜1放置于定位组件4上，圆周面与定位组件4的径向定位螺钉41接触。

优选的，为了提高透镜1支撑结构的温度适应性，径向定位螺钉41与透镜1的接触端43材料为有一定强度的软接触材料，具体可以塑料接触端43或橡胶接触端43。

进一步，轴向调节组件3具有微调和锁紧功能，可以对透镜1的轴向进行支撑，并且可以在透镜1的轴向进行调节，以适用不同规格的透镜1；径向弹性支撑组件2可以对透镜1的径向进行支撑。轴向调节组件3分为沿圆周均布的3组，径向弹性支撑组件2一端与定位组件4或轴向调节组件3连接，另外一端连接透镜1。同样的，轴向调节组件3优选为三组，沿透镜1的圆周均布。

进一步，定位组件4、轴向调节组件3以及径向弹性支撑组件2均安装在底座5上，且分布于透镜1的外周部；径向弹性支撑组件2包括沿透镜1的周部切向延伸的径向弹片22，径向弹片22的一端与透镜1连接，另一端与定位组件4或轴向调节组件3连接，径向弹片22优选采用高弹性材料，加工完成后进行消应力处理，在透镜1光轴方向沿透镜1的中性面对称；上述径向弹片22的设置，可以适应透镜1的尺寸变化，避免刚性连接下，温度发生变化时导致的透镜1损坏。

本申请所提供的支撑装置，利用定位组件4对透镜1进行定位，然后利用轴向调节组件3和径向弹性支撑组件2实现对透镜1的轴向和径向的限位和调节，各组件与底座5分散加工，降低了机械件的加工难度，应用范围广，特别适合口径大面形精度要求高的透镜1以及有特殊要求的反射镜。

在上述各实施方式的基础上，定位组件4包括定位支撑件44和径向定位螺钉41，定位支撑件44的一端与底座5连接，另一端悬置于透镜1的外周部，径向定位螺钉41可贯穿定位支撑件44后与透镜1的外周部抵接；径向弹性支撑组件2安装在定位支撑件44上。

在上述各实施方式的基础上，定位支撑件44的侧面还设有周向定位台阶，周向定位台阶上设有与透镜1的表面卡接的轴向定位面42，定位组件4与透镜1的接触面相吻合，二者之间为面接触，即轴向定位面42与透镜1表面为面接触。

在上述各实施方式的基础上，轴向调节组件3包括轴向连接底座31、轴向支撑件38和调整组件。其中，调整组件包括升降螺杆33和调整螺母32，调整组件可轴向移动，从而消除各径向支撑组件之间由于加工和装调在轴向产生的相对位置误差；轴向连接底座31安装在底座5上，升降螺杆33的一端与轴向连接底座31连接，另一端与轴向支撑件38连接，调整螺母32套设在升降螺杆33上，调整螺母32转动可带动升降螺杆33的两个螺杆单体靠近或分离；径向弹性支撑组件2安装在轴向支撑件38上。

具体的，升降螺杆33包括第一螺杆单体和第二螺杆单体，第一螺杆单体和第二螺杆单体的相互靠近的位置套设有调整螺母32，当调整螺母32转动时，第一螺杆单体和第二螺杆单体可同时向中间移动或者同时向两侧移动，实现靠近或分离。

进一步，调整组件还包括锁紧螺母37，锁紧螺母37可以套设在调节螺母的两端，当调节位置合适后，锁紧螺母37可以紧固，保证连接强度。

在上述各实施方式的基础上，升降螺杆33与轴向支撑件38之间通过柔性铰链34连接。具体的，柔性铰链34用于减小轴向调节组件3和径向弹性支撑组件2之间弯曲变形对透镜1产生的应力。

在上述各实施方式的基础上，底座5上设有用于安装定位组件4和轴向调节组件3的轴向定位凸台51和用于限位定位组件4的径向定位凸台52，轴向定位凸台51的设置可以方便定位组件4和轴向调节组件3快速安装，径向定位凸台52可实现定位组件4的快速径向限位，径向定位凸台52仅设置在与定位组件4对应的位置即可。

在上述各实施方式的基础上，径向弹性支撑组件2还包括设置在径向弹片22上的固定孔和微调块23，固定块25与定位组件4或轴向调节组件3之间设有可使径向弹片22复位的弹性部件，定位组件4或轴向调节组件3上还设有可使微调块23沿透镜1的切向移动的切向微调部件。

在上述各实施方式的基础上，径向弹片22上开设有导向槽24，导向槽24的延伸方向与径向弹片22的延伸方向相同，定位组件4或轴向调节组件3上还设有导向块35，导向块35可沿导向槽24的长度方向滑动并且宽度方向限位。具体的，导向块35与径向弹性支撑组件2的导向槽24配合，协同切向微调螺钉36使径向弹片22沿切向微动，以容许较大的加工和装配误差。

在上述各实施方式的基础上，定位组件4或轴向调节组件3上均设有限位板6，弹性部件的一端连接在限位板6上，另一端设置在径向弹性的固定块25上，切向微调部件优选为切向微调螺钉36，可贯穿限位板6后与微调块23抵接，当切向微调螺钉36向靠近微调块23的方向转动时，微调块23带动径向弹片22沿径向弹片22的延伸方向移动，当切向微调螺钉36反向转动时，弹性部件可将径向弹片22拉回。

在上述各实施方式的基础上，径向弹片22远离定位组件4或轴向调节组件3的一端设有侧向粘接块21，侧向粘接块21粘设在透镜1的外周部，径向弹片22与侧向粘接块21可拆卸固定连接。

优选的，侧向粘接块21的材料热膨胀系数与光学透镜1的材料热膨胀系数一致或接近，通过低应力胶将侧向粘接块21与透镜1固定，粘接位置沿透镜1圆周均布。

在一种具体实施例中，的底座5上设置若干个沿圆周均布的轴向定位凸台51和3个沿圆周均布的径向定位凸台52，轴向定位凸台51与定位组件4和轴向调节组件3连接，径向定位凸台52与定位组件4径向配合；的3个定位组件4沿圆周均布，用于约束透镜1的位置，透镜1上粘贴侧向粘接块21后，放置于定位组件4上，透镜1的圆周面与定位组件4的径向定位螺钉41接触；为了提高透镜1支撑结构的温度适应性，径向定位螺钉41与透镜1的接触端43材料为聚四氟乙烯；轴向调节组件3分为沿圆周均布的3组，径向弹性支撑组件2一端与定位组件4或轴向调节组件3连接，另外一端连接透镜1；定位组件4的轴向定位面42与透镜1的接触面相吻合，二者之间为面接触；轴向调节组件3包括轴向连接底座31、调整螺母32、升降螺杆33、柔性铰链34、导向块35和切向微调螺钉36，柔性铰链34用于减小轴向调节组件3和径向弹性支撑组件2之间弯曲变形对透镜1产生的应力；旋转调整螺母32使升降螺杆33轴向移动，从而消除各径向支撑组件之间由于加工和装调在轴向产生的相对位置误差；导向块35与径向弹性支撑组件2的导向槽24配合，协同切向微调螺钉36使径向弹片22沿切向微动，以容许较大的加工和装配误差；径向弹性支撑组件2沿圆周均布，每组径向弹性支撑组件2包括侧向粘接块21、径向弹片22、微调块23和固定块25；径向弹片22对透镜1提供弹性侧面支撑，上面设有导向槽24；侧向粘接块21材料热膨胀系数与透镜1材料热膨胀系数一致或接近，通过低应力胶将侧向粘接块21与透镜1固定，粘接位置沿透镜1圆周均布；径向弹片22采用TC4，加工完成后进行消应力处理，在透镜1光轴方向沿透镜1的中心面对称；径向弹片22数量为3的整数倍；周向可调式支撑组件带有锁紧螺母37，轴向连接底座31和升降螺杆33的螺距设计不一致以实现微调。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

以上对本申请所提供的透镜柔性支撑装置进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本申请的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本申请的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请原理的前提下，还可以对本申请进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本申请权利要求的保护范围内。

Claims (7)

1.一种透镜柔性支撑装置，其特征在于，包括底座(5)、若干个定位组件(4)、轴向调节组件(3)以及径向弹性支撑组件(2)，所述定位组件(4)、所述轴向调节组件(3)以及所述径向弹性支撑组件(2)均安装在所述底座(5)上，且分布于透镜(1)的外周部；所述径向弹性支撑组件(2)包括沿所述透镜(1)的周部切向延伸的径向弹片(22)，所述径向弹片(22)的一端与所述透镜(1)连接，另一端与所述定位组件(4)或所述轴向调节组件(3)连接；所述径向弹性支撑组件(2)还包括设置在所述径向弹片(22)上的固定孔和微调块(23)，所述固定块(25)与所述定位组件(4)或所述轴向调节组件(3)之间设有可使所述径向弹片(22)复位的弹性部件，所述定位组件(4)或所述轴向调节组件(3)上还设有可使所述微调块(23)沿所述透镜(1)的切向移动的切向微调部件；

所述定位组件(4)包括定位支撑件(44)和径向定位螺钉(41)，所述定位支撑件(44)的一端与所述底座(5)连接，另一端悬置于所述透镜(1)的外周部，所述径向定位螺钉(41)可贯穿所述定位支撑件(44)后与所述透镜(1)的外周部抵接；所述径向弹性支撑组件(2)安装在所述定位支撑件(44)上；

所述轴向调节组件(3)包括轴向连接底座(31)、轴向支撑件(38)、升降螺杆(33)和调整螺母(32)，所述轴向连接底座(31)安装在所述底座(5)上，所述升降螺杆(33)的一端与所述轴向连接底座(31)连接，另一端与所述轴向支撑件(38)连接，所述调整螺母(32)套设在所述升降螺杆(33)上，所述调整螺母(32)转动可带动所述升降螺杆(33)的两个螺杆单体靠近或分离；所述径向弹性支撑组件(2)安装在所述轴向支撑件(38)上。

2.根据权利要求1所述的透镜柔性支撑装置，其特征在于，所述径向定位螺钉(41)与所述透镜(1)抵接的接触端(43)为塑料接触端(43)或橡胶接触端(43)。

3.根据权利要求1所述的透镜柔性支撑装置，其特征在于，所述定位支撑件(44)的侧面还设有周向定位台阶，所述周向定位台阶上设有与所述透镜(1)的表面卡接的轴向定位面(42)。

4.根据权利要求1所述的透镜柔性支撑装置，其特征在于，所述升降螺杆(33)与所述轴向支撑件(38)之间通过柔性铰链(34)连接。

5.根据权利要求1所述的透镜柔性支撑装置，其特征在于，所述径向弹片(22)上开设有导向槽(24)，所述导向槽(24)的延伸方向与所述径向弹片(22)的延伸方向相同，所述定位组件(4)或所述轴向调节组件(3)上还设有导向块(35)，所述导向块(35)可沿所述导向槽(24)的长度方向滑动并且宽度方向限位。

6.根据权利要求1所述的透镜柔性支撑装置，其特征在于，所述定位组件(4)或所述轴向调节组件(3)上均设有限位板(6)，所述切向微调部件为切向微调螺钉(36)，可贯穿所述限位板(6)后与所述微调块(23)抵接。

7.根据权利要求1所述的透镜柔性支撑装置，其特征在于，所述径向弹片(22)远离所述定位组件(4)或所述轴向调节组件(3)的一端设有侧向粘接块(21)，所述侧向粘接块(21)粘设在所述透镜(1)的外周部，所述径向弹片(22)与所述侧向粘接块(21)可拆卸固定连接。

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