CN110646907A - 一种光学镜架 - Google Patents

Abstract

本发明涉及光学技术领域，特别涉及一种光学镜架。一种光学镜架，包括光学镜固定机构，包括光学镜和镜子活动板，所述光学镜安装在镜子活动板上，所述镜子活动板上安装有轴承；光学镜调节机构，包括固定板，所述固定板上安装有第一方向旋转机构、第二方向旋转机构、第三方向旋转机构和连接杆，所述三个方向的旋转机构分别抵接镜子活动板，所述连接杆与所述轴承活动连接；以及光学镜滑动支座，所述光学镜滑动支座上安装光学镜调节机构。本发明通过对光学镜三个方向的旋转调节，可以实现光束的聚焦和导向，通过粗调旋钮和精调旋钮可实现光学镜角度的精密调节，结构小巧，成本低廉，更换方便，光学镜架全金属构造，适于真空，提高了试验效率和可靠性。

Description

一种光学镜架

技术领域

本发明涉及光学技术领域，特别涉及一种光学镜架。

背景技术

近年来，同步辐射和极紫外光源的应用极大地推动了物理学和生命科学领域的发展。同步辐射放出的软X射线适合激发光电子，用于物质的电子状态和成分等物性分析；同步辐射放出的硬X射线适合衍射成像，用于物质的晶体构造分析，极紫外光源则是实验室光电子分析的最理想手段，在超导和拓扑材料的分析领域发挥着重要作用。

同步辐射和极紫外光源的应用，离不开对光学镜的应用，光学镜的驱动要完成光束聚焦和导向，而光学镜的驱动核心就是光学镜架，因此要求光学镜架能够完成面内旋转、俯仰旋转和轴向旋转，并且驱动精度要求较高，现有的光学镜架存在驱动精度低，导致试验效率低的技术问题，因此能够实现高精度驱动的光学镜架是一直被期待解决的重大项目。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有的光学镜架驱动精度低，导致实验效率低的技术问题，提供一种光学镜架，通过对光学镜第一方向旋转、第二方向旋转和第三方向旋转三个方向的旋转调节，实现光束的聚焦和导向，通过粗调旋钮和精调旋钮可以实现对光学镜角度的精密调节，结构简单，操作方便，极大提高了试验效率和可靠性。

本发明为实现上述目的所采用的技术方案是：一种光学镜架，光学镜固定机构，包括光学镜和镜子活动板，所述光学镜安装在镜子活动板上，所述镜子活动板上安装有轴承；光学镜调节机构，包括固定板，所述固定板上安装有第一方向旋转机构、第二方向旋转机构、第三方向旋转机构和连接杆，所述三个方向的旋转机构分别抵接镜子活动板，所述连接杆与所述轴承活动连接；以及光学镜滑动支座，所述光学镜滑动支座上安装光学镜调节机构，所述光学镜滑动支座用于光学镜调节机构和光学镜固定机构在第二方向的平移。

进一步地，所述第一方向旋转机构包括第一方向调整杆、第一方向粗调旋钮和第一方向精调旋钮，所述第一方向调整杆安装在固定板上，所述第一方向粗调旋钮穿过第一方向调整杆与镜子活动板抵接，所述第一方向精调旋钮穿过固定板与第一方向调整杆抵接，所述第一方向精调旋钮上套设有弹簧，所述弹簧位于镜子活动板和固定板之间。

进一步地，所述第一方向调整杆本体分为第一固定部和第一调整部，所述第一固定部和第一调整部连接，所述第一固定部安装在固定板上，所述第一方向粗调旋钮穿过第一调整部与镜子活动板抵接，所述第一方向精调旋钮穿过固定板与第一调整部抵接。

进一步地，所述第二方向旋转机构包括第二方向调整杆、第二方向粗调旋钮和第二方向精调旋钮，所述第二方向调整杆安装在固定板上，所述第二方向粗调旋钮穿过第二方向调整杆与镜子活动板抵接，所述第二方向精调旋钮穿过第二方向调整杆与固定板连接，所述第二方向精调旋钮上套设有弹簧，所述弹簧位于镜子活动板和固定板之间。

进一步地，所述第二方向调整杆本体分为第二固定部和第二调整部，所述第二固定部和第二调整部连接，所述第二固定部安装在固定板上，所述第二调整部由横向段和竖向段组成，所述横向段穿过固定板，所述第二方向粗调旋钮穿过横向段与镜子活动板抵接，所述第二方向精调旋钮穿过竖向段与固定板连接。

进一步地，所述第三方向旋转机构包括第三方向调整杆、第三方向粗调旋钮和第三方向精调旋钮，所述第三方向调整杆安装在固定板上，所述第三方向粗调旋钮穿过第三方向调整杆与镜子活动板抵接，所述第三方向精调旋钮穿过固定板与第三方向调整杆抵接，所述第三方向精调旋钮上套设有弹簧，所述弹簧位于镜子活动板和固定板之间。

进一步地，所述第三方向调整杆本体分为第三固定部和第三调整部，所述第三固定部和第三调整部连接，所述第三固定部安装在固定板上，所述第三方向粗调旋钮穿过第三调整部与镜子活动板抵接，所述第三方向精调旋钮穿过固定板与第三调整部抵接。

进一步地，还包括光学镜复位机构，所述光学镜复位机构包括复位组件及第二复位弹簧，所述第二复位弹簧悬挂在所述复位组件上，所述复位组件包括弹簧支撑棒和弹簧固定螺杆，所述弹簧支撑棒和弹簧固定螺杆分别安装在镜子活动板和弹簧固定螺杆上，所述第二复位弹簧用于光学镜的复位。

进一步地，所述光学镜通过镜子压块安装在镜子活动板上，所述镜子活动板上设有镜子调节块和顶珠，所述镜子调节块分布在光学镜周围，所述镜子调节块上连接有镜子调节螺杆，用于在安装光学镜时调节光学镜在第一方向、第三方向的平移和第二方向的旋转，所述顶珠凸出镜子活动板与光学镜接触，用于在安装光学镜时减少镜子活动板和固定板的摩擦。

进一步地，所述光学镜滑动支座包括底座，所述底座上滑动连接固定块，所述固定块上安装固定板，所述底座上安装有调节螺杆，所述调节螺杆穿过底座驱动连接固定块，所述固定块上还设置有第一复位弹簧，用于使光学镜调节机构复位。

本发明通过对光学镜第一方向旋转、第二方向旋转和第三方向旋转三个方向的旋转调节，实现光束的聚焦和导向，通过粗调旋钮和精调旋钮可以实现对光学镜角度的精密调节，结构小巧，成本低廉，更换方便，光学镜架全金属构造，适用于真空，可耐200℃的高温烘烤，并可在不破坏真空环境的条件下，通过机械手调整精调旋钮，从而调整光学镜的角度，使得本发明更具延展性，在同步辐射和极紫外光源的应用中，极大提高了试验效率和可靠性。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

图2为本发明的光学镜固定机构结构图。

图3为本发明的光学镜调节机构结构图。

图4为图3的A-A剖视图。

图5为图3的B-B剖视图。

图6为图3的C-C剖视图。

图7为图3的D-D剖视图。

图8为本发明的光学镜滑动支座的剖视图。

图中：1.底座，2.固定块，3. 调节螺杆，4. 第一复位弹簧，5.弹簧，6.镜子活动板，7.镜子压块，8.光学镜，9.镜子调节块，10. 镜子调节螺杆，11. 第一方向粗调旋钮，12. 第一方向调整杆，13.弹簧支撑棒，14.顶珠，15. 第一方向精调旋钮，16. 第三方向精调旋钮，17. 第二方向精调旋钮，18. 第三方向调整杆，19. 第二方向粗调旋钮，20. 第三方向粗调旋钮，21. 第二复位弹簧，22.弹簧固定螺杆，23.固定板，24. 连接杆，25.轴承，26. 第二方向调整杆。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进行详细说明，但本发明并不局限于具体实施例。

如图1所示，为本发明的一种光学镜架，包括光学镜固定机构、光学镜调节机构和光学镜滑动支座，光学镜滑动支座上安装光学镜调节机构，光学镜滑动支座用于光学镜调节机构和光学镜固定机构在第二方向的平移，光学镜固定机构包括光学镜8和镜子活动板6，光学镜8安装在镜子活动板6上，镜子活动板6上安装有轴承25，如图3-4所示，为本发明的光学镜调节机构图，光学镜调节机构包括固定板23，固定板23上安装有第一方向旋转机构（X轴旋转）、第二方向旋转机构（Y轴旋转）、第三方向旋转机构（Z轴旋转）和连接杆24，三个方向的旋转机构分别抵接镜子活动板6，连接杆24与轴承25活动连接，三个方向的旋转机构在调节过程中，都是以轴承25为中心进行转动的，光学镜架还包括光学镜复位机构，光学镜复位机构包括复位组件及第二复位弹簧21，第二复位弹簧21悬挂在复位组件上，复位组件包括弹簧支撑棒13和弹簧固定螺杆22，弹簧支撑棒13和弹簧固定螺杆22分别安装在镜子活动板6和弹簧固定螺杆22上，第二复位弹簧21用于光学镜8的复位。

如图2所示，为本发明光学镜固定机构结构图，光学镜8通过镜子压块7安装在镜子活动板6上，镜子活动板6上设有镜子调节块9和顶珠14，镜子调节块9有三个，分别设置在光学镜8的下方和侧方，下方有两个，侧方有一个，镜子调节块9上连接有镜子调节螺杆10，镜子调节螺杆10采用加滚珠螺杆，镜子调节螺杆10通过M3螺母紧固，设置在光学镜8侧方的镜子调节块9用于在安装光学镜8时调节光学镜8在第一方向的平移，设置在光学镜8下方的两个镜子调节块9用于在安装光学镜8时调节光学镜8在第三方向的平移和第二方向的旋转，顶珠14有三个，顶珠14凸出镜子活动板6与光学镜8接触，顶珠14用于在安装光学镜8时减少镜子活动板6和固定板23的摩擦，便于调节。

如图5所示，为本发明的第一方向旋转机构（X轴旋转）的剖视图，第一方向旋转机构包括第一方向调整杆12、第一方向粗调旋钮11和第一方向精调旋钮15，第一方向调整杆12本体分为第一固定部和第一调整部，第一固定部和第一调整部连接，第一固定部安装在固定板23上，第一方向粗调旋钮11穿过第一调整部与镜子活动板6抵接，第一方向精调旋钮15穿过固定板23与第一调整部抵接，第一方向精调旋钮15上套设有弹簧5，弹簧5位于镜子活动板6和固定板23之间。

如图6所示，为本发明的第二方向旋转机构（Y轴旋转）的剖视图，第二方向旋转机构包括第二方向调整杆26、第二方向粗调旋钮19和第二方向精调旋钮17，第二方向调整杆26本体分为第二固定部和第二调整部，第二固定部和第二调整部连接，第二固定部安装在固定板23上，第二调整部由横向段和竖向段组成，横向段穿过固定板23，第二方向粗调旋钮19穿过横向段与镜子活动板6抵接，第二方向精调旋钮17穿过竖向段与固定板23连接，第二方向精调旋钮17上套设有弹簧5，所述弹簧5位于镜子活动板6和固定板23之间。

如图7所示，为本发明的第三方向旋转机构（Z轴旋转）的剖视图，第三方向旋转机构包括第三方向调整杆18、第三方向粗调旋钮20和第三方向精调旋钮16，第三方向调整杆18本体分为第三固定部和第三调整部，第三固定部和第三调整部连接，第三固定部安装在固定板23上，第三方向粗调旋钮20穿过第三调整部与镜子活动板6抵接，第三方向精调旋钮16穿过固定板23与第三调整部抵接，第三方向精调旋钮16上套设有弹簧5，弹簧5位于镜子活动板6和固定板23之间。

如图8所示，为本发明的光学镜滑动支座的剖视图，光学镜滑动支座包括底座1，底座1上通过滑动轨道滑动连接固定块2，固定块2上安装固定板23，底座1上安装有调节螺杆3，调节螺杆3采用加滚珠长螺杆，调节螺杆3穿过底座1驱动连接固定块2，固定块2上还设置有第一复位弹簧4，用于使光学镜调节机构复位。

采用上述发明的一种光学镜架的工作原理：将光学镜8通过镜子压块7安装在镜子活动板6上，在安装的过程中，可以通过设置在镜子活动板6上的镜子调节块9来调节光学镜8的位置，设置在侧方的镜子调节块9，通过调节M3螺母和镜子调节螺杆10，可以调节光学镜8在第一方向的平移，设置在下方的两个镜子调节块9，调节M3螺母和镜子调节螺杆10，当两个镜子调节块9在同一水平线时，可以调节光学镜8在第三方向的平移，当两个镜子调节块9不在同一水平线时，可以调节光学镜8在第二方向的旋转，在调节光学镜8时，三个顶珠14的作用是减少光学镜8和镜子活动板6的摩擦，便于调节，安装好光学镜8后，就可以通过三个方向的旋转机构及光学镜滑动支座来调节光学镜8，三个方向的旋转机构在调节过程中，都是以轴承25为中心进行转动的，调整第一方向旋转机构，即俯仰旋转机构，第一方向调整杆12分为第一固定部和第一调整部，第一调整部的端部分为固定端和自由端，固定端与第一固定部连接，第一方向粗调旋钮11与第一调整部螺纹连接，第一方向粗调旋钮11的头部带有顶珠与镜子活动板6接触，调整第一方向粗调旋钮11，推动镜子活动板6活动，达到第一方向旋转粗调的作用，调整第一方向精调旋钮15，使第一方向调整杆12的第一调整部变形，同时第一调整部的自由端相对于第一固定部活动，从而带动第一方向粗调旋钮11推动镜子活动板6活动，达到第一方向旋转精调的作用，弹簧5的作用是在第一方向精调旋钮15不在挤压第一方向调整杆12的第一调整部时，使光学镜8复位；调整第二方向旋转机构，即面内旋转机构，第二方向调整杆26分为第二固定部和第二调整部，第二调整部分为横向段和竖向段，第二方向粗调旋钮19与横向段螺纹连接，第二方向粗调旋钮19的头部带有顶珠与镜子活动板6接触，调整第二方向粗调旋钮19，推动镜子活动板6活动，达到第二方向旋转粗调的作用，调整第二方向精调旋钮17，使第二调整部的竖向段变形，带动第二调整部的横向段变形，从而带动第二方向粗调旋钮19推动镜子活动板6活动，达到第二方向旋转精调的作用，弹簧5的作用是在第二方向精调旋钮17不在挤压第二方向调整杆26的第二调整部时，使光学镜8复位；调整第三方向旋转机构，即轴向旋转机构，第三方向调整杆18分为第三固定部和第三调整部，第三调整部的端部分为固定端和自由端，固定端与第三固定部连接，第三方向粗调旋钮20与第三调整部螺纹连接，第三方向粗调旋钮20的头部带有顶珠与镜子活动板6接触，调整第三方向粗调旋钮20，推动镜子活动板6活动，达到第三方向旋转粗调的作用，调整第三方向精调旋钮16，使第三方向调整杆18的第三调整部变形，同时第三调整部的自由端相对于第三固定部活动，从而带动第三方向粗调旋钮20推动镜子活动板6活动，达到第三方向旋转精调的作用，弹簧5的作用是在第二方向精调旋钮17不在挤压第二方向调整杆26时，使光学镜8复位。调整调节螺杆3，带动固定块2移动，固定块2的移动可以使光学镜调节机构进行第二方向的平移，从而带动光学镜在第二方向的平移，第二复位弹簧4可以使光学镜复位。

本发明通过对光学镜第一方向旋转、第二方向旋转和第三方向旋转三个方向的旋转调节，实现光束的聚焦和导向，通过粗调旋钮和精调旋可以实现对光学镜角度的精密调节，第一方向旋转微调可达到±0.2度，微调精度0.1度/转，第二方向旋转微调可达到±0.5度，微调精度0.25度/转，第三方向旋转微调可达到±0.5度，微调精度0.25度/转，第二方向平移范围为±5mm，精度为0.1mm，本发明结构小巧，成本低廉，更换方便，光学镜架全金属构造，可适用于真空中，可耐200℃的高温烘烤，并可在不破坏真空环境的条件下，通过机械手调整精调旋钮，从而调整光学镜的角度，使得本发明更具延展性，在同步辐射和极紫外光源的应用中，极大提高了试验效率和可靠性。

以上内容是结合优选技术方案对本发明所做的进一步详细说明，不能认定发明的具体实施仅限于这些说明。对本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明的构思的前提下，还可以做出简单的推演及替换，都应当视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种光学镜架，其特征在于：包括

光学镜固定机构，包括光学镜（8）和镜子活动板（6），所述光学镜（8）安装在镜子活动板（6）上，所述镜子活动板（6）上安装有轴承（25）；

光学镜调节机构，包括固定板（23），所述固定板（23）上安装有第一方向旋转机构、第二方向旋转机构、第三方向旋转机构和连接杆（24），所述三个方向的旋转机构分别抵接镜子活动板（6），所述连接杆（24）与所述轴承（25）活动连接；以及

光学镜滑动支座，所述光学镜滑动支座上安装所述光学镜调节机构，所述光学镜滑动支座用于光学镜调节机构和光学镜固定机构在第二方向的平移。

2.根据权利要求1所述的一种光学镜架，其特征在于：所述第一方向旋转机构包括第一方向调整杆（12）、第一方向粗调旋钮（11）和第一方向精调旋钮（15），所述第一方向调整杆（12）安装在固定板（23）上，所述第一方向粗调旋钮（11）穿过第一方向调整杆（12）与镜子活动板（6）抵接，所述第一方向精调旋钮（15）穿过固定板（23）与第一方向调整杆（12）抵接，所述第一方向精调旋钮（15）上套设有弹簧（5），所述弹簧（5）位于镜子活动板（6）和固定板（23）之间。

3.根据权利要求2所述的一种光学镜架，其特征在于：所述第一方向调整杆（12）本体分为第一固定部和第一调整部，所述第一固定部和第一调整部连接，所述第一固定部安装在固定板（23）上，所述第一方向粗调旋钮（11）穿过第一调整部与镜子活动板（6）抵接，所述第一方向精调旋钮（15）穿过固定板（23）与第一调整部抵接。

4.根据权利要求1所述的一种光学镜架，其特征在于：所述第二方向旋转机构包括第二方向调整杆（26）、第二方向粗调旋钮（19）和第二方向精调旋钮（17），所述第二方向调整杆（26）安装在固定板（23）上，所述第二方向粗调旋钮（19）穿过第二方向调整杆（26）与镜子活动板（6）抵接，所述第二方向精调旋钮（17）穿过第二方向调整杆（26）与固定板（23）连接，所述第二方向精调旋钮（17）上套设有弹簧（5），所述弹簧（5）位于镜子活动板（6）和固定板（23）之间。

5.根据权利要求4所述的一种光学镜架，其特征在于：所述第二方向调整杆（26）本体分为第二固定部和第二调整部，所述第二固定部和第二调整部连接，所述第二固定部安装在固定板（23）上，所述第二调整部由横向段和竖向段组成，所述横向段穿过固定板（23），所述第二方向粗调旋钮（19）穿过横向段与镜子活动板（6）抵接，所述第二方向精调旋钮（17）穿过竖向段与固定板（23）连接。

6.根据权利要求1所述的一种光学镜架，其特征在于：所述第三方向旋转机构包括第三方向调整杆（18）、第三方向粗调旋钮（20）和第三方向精调旋钮（16），所述第三方向调整杆（18）安装在固定板（23）上，所述第三方向粗调旋钮（20）穿过第三方向调整杆（18）与镜子活动板（6）抵接，所述第三方向精调旋钮（16）穿过固定板（23）与第三方向调整杆（18）抵接，所述第三方向精调旋钮（16）上套设有弹簧（5），所述弹簧（5）位于镜子活动板（6）和固定板（23）之间。

7.根据权利要求6所述的一种光学镜架，其特征在于：所述第三方向调整杆（18）本体分为第三固定部和第三调整部，所述第三固定部和第三调整部连接，所述第三固定部安装在固定板（23）上，所述第三方向粗调旋钮（20）穿过第三调整部与镜子活动板（6）抵接，所述第三方向精调旋钮（16）穿过固定板（23）与第三调整部抵接。

8.根据权利要求1~7任一所述的一种光学镜架，其特征在于：还包括光学镜复位机构，所述光学镜复位机构包括复位组件及第二复位弹簧（21），所述第二复位弹簧（21）悬挂在所述复位组件上，所述复位组件包括弹簧支撑棒（13）和弹簧固定螺杆（22），所述弹簧支撑棒（13）和弹簧固定螺杆（22）分别安装在镜子活动板（6）和弹簧固定螺杆（22）上，所述第二复位弹簧（21）用于光学镜（8）的复位。

9.根据权利要求1~7任一所述的一种光学镜架，其特征在于：所述光学镜（8）通过镜子压块（7）安装在镜子活动板（6）上，所述镜子活动板（6）上设有镜子调节块（9）和顶珠（14），所述镜子调节块（9）分布在光学镜（8）周围，所述镜子调节块（9）上连接有镜子调节螺杆（10），用于在安装光学镜（8）时调节光学镜（8）在第一方向、第三方向的平移和第二方向的旋转，所述顶珠（14）凸出镜子活动板（6）与光学镜（8）接触，用于在安装光学镜（8）时减少镜子活动板（6）和固定板（23）的摩擦。

10.根据权利要求1~7任一所述的一种光学镜架，其特征在于：所述光学镜滑动支座包括底座（1），所述底座（1）上滑动连接固定块（2），所述固定块（2）上安装固定板（23），所述底座（1）上安装有调节螺杆（3），所述调节螺杆（3）穿过底座（1）驱动连接固定块（2），所述固定块（2）上还设置有第一复位弹簧（4），用于使光学镜调节机构复位。

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