CN110596848A - 抗振二维光学调整架和使用方法 - Google Patents

抗振二维光学调整架和使用方法 Download PDF

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Abstract

一种抗振二维光学调整架和使用方法，该调整架包括镜框、底座和调节机构，该结构适用于振动环境中光学元件的夹持与调整，采用三组挡片与垫片，实现光学元件的固定，采用两个螺栓配合，实现光学元件的调节。旋转调节螺栓，调节螺栓带动镜框框架在竖直方向运动，分别转动三个调节螺栓，可实现光学元件俯仰、偏摆的调节。该支撑架便于调节、抗振动并且低应力变形，适用于光学设备装配时对光学元件进行一次性调整，在实现光学系统的功能后对调整机构进行固定，并且支撑调节结构产生的应力变形尽可能小。

Description

抗振二维光学调整架和使用方法
技术领域
本发明光学调整架，特别是一种抗振二维光学调整架和使用方法。
背景技术
在光学系统中，光学元件需要按照一定位置进行放置，从而实现一定的功能，通常来说在光学设备中对光学元件的位置要求较高，在装配过程中光学元器件的安装总会从在一定的偏差，因此还需要对光学元器件进行微调。光学元件设置在光学调整架上，使光学调整架对光轴的方位角进行微调，以实现光学系统的功能。
目前，现有技术的光学调整架一般由固定板(镜座)、活动板(镜框)和将其相连接的置于同径圆周上的钢珠、弹簧以及螺杆构成，其中钢珠起支撑作用，弹簧起拉紧作用，螺杆用于对活动板进行相对于固定板的方位调整。这种光学调整架由于弹簧和螺杆组合的结构调整方便，但是导致抗振动能力差。
为实现对光轴的方位角进行调整，需要对调整架施加不同方向上的力与约束，通过不同作用力的配合，从而实现光学元件角度的调整。但是施加的力会导致调整架的形变，因此降低安装应力对光学元件面形的影响尤为重要。
为了提高光学元件在非实验室环境中工作的稳定性，避免在振动环境中光学调整架调整螺钉受力松动位移，需要对光学调整架的工作原理与工艺参数进行改进和优化，提高光学元件在光学设备中的稳定性是非常重要的。
因此设计出一款抗振的光学调整架是必要的。
发明内容
本发明的目的在于提供一种抗振二维光学调整架和使用方法，该方法使用三组调节机构，每组调节机构由螺栓与球面垫圈组成，球面垫圈有利于螺栓调节时结构内应力的释放，通过调节镜框框架三点的升降，实现光学元件俯仰偏摆的调节。
为达到上述目的，本发明采用的技术方案如下：
一种抗振二维光学调整架，其特点在于包括镜框、底座和调节机构，
在所述的底座的前方设有两个调节螺孔，后方设有一个调节螺孔；
所述的镜框包括后挡片、聚四氟乙烯薄片、螺丝、前挡块、镜框框架，所述的镜框框架具有置放光学元件镜孔，在所述的镜框框架的镜孔周沿三个均布的定位机构，每个定位机构包括所述的螺丝连接固定的后挡片、前挡块，在所述的镜框框架底端的前方设有两个调节螺孔，后方设有一个调节螺孔，与所述的底座的调节螺孔相对应；所述的后挡片安装在镜框框架的背面，所述的前挡块固定在所述的镜框框架的前面，在前挡块的内侧添加聚四氟乙烯薄片；
所述的调节机构包括三组：每组调节机构包括压紧螺栓、弹簧垫圈、上球面垫圈、调节螺栓、下球面垫圈和球面凸台，所述的调节机构的位置关系为：所述的球面凸台插入所述的底座的调节螺孔内的凹槽中，将所述的下球面垫圈放置在所述的球面凸台之上，两球面相接触，可自由滑动，所述的调节螺栓顶在所述的下球面垫圈的上平面，所述的镜框框架与所述的调节螺栓通过螺纹相连接，旋转调节螺栓可带动镜框框架的上下移动，再将所述的上球面垫圈置于所述的调节螺栓上端的凹球面内，在所述的上球面垫圈上添加所述的弹簧垫圈，将所述的压紧螺栓穿过所述的弹簧垫圈、上球面垫圈、调节螺栓、下球面垫圈、球面凸台并拧入所述的底座的调节螺孔中，将上述所有结构压紧。
上述抗振二维光学调整架的使用方法，包括下列步骤：
1)使用所述的螺丝将后挡片固定在镜框框架的背面，再将光学元件放入所述的镜框框架的镜孔内，靠在后挡片上，将聚四氟乙烯薄片置于所述的前档片的内侧并用螺丝固定在所述的镜框框架的正面，将所述的光学元件压紧；
2)将三个调节螺栓拧入镜框框架底端的三个调节螺孔内，拧入调节螺栓长度的一半，将三个球面凸台置于底座位于三个调节螺孔内的三个凹槽处，在球面凸台的上端放置下球面垫圈，调节螺栓的底端支撑在下球面垫圈的上平面，在调节螺栓的上端凹球面处放置上球面垫圈，在所述的上球面垫圈上添加所述的弹簧垫圈，将所述的压紧螺栓穿过所述的弹簧垫圈、上球面垫圈、调节螺栓、下球面垫圈、球面凸台并拧入所述的底座的调节螺孔中，暂时先不压紧；
3)将调整架置于光路中，依靠中空的调节螺栓和压紧螺栓之间的间隙调节镜框框架的升降，使所述的光学元件处于所述的光路中，再观察光斑的变化，使用三组螺栓的配合，调节光学元件的俯仰和偏摆，当调节完毕后，拧紧另外两个压紧螺栓，调节完毕。
本发明的技术效果如下：
1、通过螺钉提供拉力，相较弹簧提供拉力，该结构在振动环境中的稳定性好。
2、该调节机构实现了拉压同轴，减少了力矩的产生，进而减小了调整架的形变量，避免了其形变对光学元件面形的影响。
3、使用双垫圈结构有利于应力的释放，减少了对空心螺钉的约束，避免了三点调节固定时调整架产生应力。
附图说明
图1为本发明抗振二维光学调整架调整架背面示意图。
图2为本发明抗振二维光学调整架调整架正面示意图。
图3为本发明抗振二维光学调整架的调节机构剖视图。
图中：1-光学元件；2-后挡片；3-聚四氟乙烯薄片；4-螺丝；5-前挡块；6-镜框框架；7-底座；8-压紧螺栓；9-弹簧垫圈；10-上球面垫圈；11-调节螺栓；12-下球面垫圈；13-球面凸台；
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步详细阐述，但不应以此限制本发明的保护范围。
请参阅图1、图2和图3，由图可见，本发明抗振二维光学调整架，其特征在于包括镜框、底座7和调节机构，
在所述的底座7的前方设有两个调节螺孔，后方设有一个调节螺孔；
所述的镜框包括后挡片2、聚四氟乙烯薄片3、螺丝4、前挡块5、镜框框架6，所述的镜框框架6具有置放光学元件1镜孔，在所述的镜框框架6镜孔的周沿三个均布的定位机构，每个定位机构包括所述的螺丝4连接固定的后挡片2、前挡块5，在所述的镜框框架6底端的前方设有两个调节螺孔，后方设有一个调节螺孔，与所述的底座7的调节螺孔相对应；所述的后挡片2安装在镜框框架6的背面，所述的前挡块5固定在所述的镜框框架6的前面，在前挡块5的内侧添加所述的聚四氟乙烯薄片3；
所述的调节机构包括三组：每组调节机构包括压紧螺栓8、弹簧垫圈9、上球面垫圈10、调节螺栓11、下球面垫圈12和球面凸台13，所述的调节机构的位置关系为：所述的球面凸台13插入所述的底座7的调节螺孔内的凹槽中，将所述的下球面垫圈12放置在所述的球面凸台13之上，两球面相接触，可自由滑动，所述的调节螺栓11顶在所述的下球面垫圈12的上平面，所述的镜框框架6与所述的调节螺栓11通过螺纹相连接，旋转调节螺栓11可带动镜框框架6的上下移动，再将所述的上球面垫圈10置于所述的调节螺栓11上端的凹球面内，在所述的上球面垫圈10上添加所述的弹簧垫圈9，将所述的压紧螺栓8穿过所述的弹簧垫圈9、上球面垫圈10、调节螺栓11、下球面垫圈12、球面凸台13并拧入所述的底座7的调节螺孔中，将上述所有结构压紧。
所述的抗振二维光学调整架的使用方法，包括下列步骤：
1)使用所述的螺丝4将后挡片2固定在镜框框架6的背面，再将光学元件1放入所述的镜框框架6的镜孔内并靠在后挡片2上，将所述的聚四氟乙烯薄片3置于所述的前档片5的内侧，用螺丝4固定在镜框框架6的正面，将所述的光学元件1压紧；
2)将三个调节螺栓8拧入镜框框架6底端的三个调节螺孔内，拧入调节螺栓8长度的一半，将三个球面凸台13置于底座7位于三个调节螺孔内的三个凹槽处，在球面凸台13的上端放置所述的下球面垫圈12，调节螺栓11的底端支撑在下球面垫圈12的上平面，在调节螺栓11上端的凹球面处放置上球面垫圈10，在所述的上球面垫圈10上添加所述的弹簧垫圈9，将所述的压紧螺栓8穿过所述的弹簧垫圈9、上球面垫圈10、调节螺栓11、下球面垫圈12、球面凸台13并拧入所述的底座7的调节螺孔中，暂时先不压紧；
3)将调整架置于光路中，依靠中空的调节螺栓11和压紧螺栓8之间的间隙调节所述的镜框框架6的升降，使所述的光学元件1处于所述的光路中，再观察光斑的变化，使用三组螺栓的配合，调节所述的光学元件1的俯仰和偏摆，当调节完毕后，拧紧另外两个压紧螺栓，调节完毕。
在前挡块5与光学元件1之间添加聚四氟乙烯薄片3，避免在压紧光学元件1时对光学元件1造成损伤。
实验表明，本发明使用三组调节机构，每组调节机构由螺栓与球面垫圈组成，球面垫圈有利于螺栓调节时结构内应力的释放，通过调节镜框框架三点的升降，同时可实现光学元件俯仰偏摆的调节。

Claims (2)

1.一种抗振二维光学调整架，其特征在于包括镜框、底座(7)和调节机构，
在所述的底座(7)的前方设有两个调节螺孔，后方设有一个调节螺孔；
所述的镜框包括后挡片(2)、聚四氟乙烯薄片(3)、螺丝(4)、前挡块(5)、镜框框架(6)，所述的镜框框架(6)具有置放光学元件(1)镜孔，在所述的镜框框架(6)镜孔的周沿三个均布的定位机构，每个定位机构包括所述的螺丝(4)连接固定的后挡片(2)、前挡块(5)，在所述的镜框框架(6)底端的前方设有两个调节螺孔，后方设有一个调节螺孔，与所述的底座(7)的调节螺孔相对应；所述的后挡片(2)安装在镜框框架(6)的背面，所述的前挡块(5)固定在所述的镜框框架(6)的前面，在前挡块(5)的内侧添加所述的聚四氟乙烯薄片(3)；
所述的调节机构包括三组：每组调节机构包括压紧螺栓(8)、弹簧垫圈(9)、上球面垫圈(10)、调节螺栓(11)、下球面垫圈(12)和球面凸台(13)，所述的调节机构的位置关系为：所述的球面凸台(13)插入所述的底座(7)的调节螺孔内的凹槽中，将所述的下球面垫圈(12)放置在所述的球面凸台(13)之上，两球面相接触，可自由滑动，所述的调节螺栓(11)顶在所述的下球面垫圈(12)的上平面，所述的镜框框架(6)与所述的调节螺栓(11)通过螺纹相连接，旋转调节螺栓(11)可带动镜框框架(6)的上下移动，再将所述的上球面垫圈(10)置于所述的调节螺栓(11)上端的凹球面内，在所述的上球面垫圈(10)上添加所述的弹簧垫圈(9)，将所述的压紧螺栓(8)穿过所述的弹簧垫圈(9)、上球面垫圈(10)、调节螺栓(11)、下球面垫圈(12)、球面凸台(13)并拧入所述的底座(7)的调节螺孔中，将上述所有结构压紧。
2.权利要求1所述的抗振二维光学调整架的使用方法，其特征在于包括下列步骤：
1)使用所述的螺丝(4)将后挡片(2)固定在镜框框架(6)的背面，再将光学元件(1)放入所述的镜框框架(6)的镜孔内并靠在后挡片(2)上，将所述的聚四氟乙烯薄片(3)置于所述的前档片(5)的内侧，用螺丝(4)固定在镜框框架(6)的正面，将所述的光学元件(1)压紧；
2)将三个调节螺栓(8)拧入镜框框架(6)底端的三个调节螺孔内，拧入调节螺栓(8)长度的一半，将三个球面凸台(13)置于底座(7)位于三个调节螺孔内的三个凹槽处，在球面凸台(13)的上端放置所述的下球面垫圈(12)，调节螺栓(11)的底端支撑在下球面垫圈(12)的上平面，在调节螺栓(11)上端的凹球面处放置上球面垫圈(10)，在所述的上球面垫圈(10)上添加所述的弹簧垫圈(9)，将所述的压紧螺栓(8)穿过所述的弹簧垫圈(9)、上球面垫圈(10)、调节螺栓(11)、下球面垫圈(12)、球面凸台(13)并拧入所述的底座(7)的调节螺孔中，暂时先不压紧；
3)将调整架置于光路中，依靠中空的调节螺栓(11)和压紧螺栓(8)之间的间隙调节所述的镜框框架(6)的升降，使所述的光学元件(1)处于所述的光路中，再观察光斑的变化，使用三组螺栓的配合，调节所述的光学元件(1)的俯仰和偏摆，当调节完毕后，拧紧另外两个压紧螺栓，调节完毕。
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