CN111208615A - 光学元件调整架 - Google Patents

Abstract

本发明涉及光学技术领域，公开一种光学元件调整架，以对各维度进行独立调节、锁紧，并在避免光学串扰同时，提高操作的便利性和稳定性。本发明调整架包括：支撑架，设置有平移环、驱动平移环向X轴平移的第一驱动机构、以及驱动平移环向Y轴平移的第二驱动机构；平移环以内螺纹与连接环连接；连接环耦合光学元件安装环、前旋钮、限位环、锁紧环、平移环与后旋钮，限位环与前旋钮之间设有第一顶丝，锁紧环与后旋钮之间设有第二顶丝；当第二顶丝锁紧，第一顶丝松开时，通过旋转前旋钮以驱动光学元件安装环沿Z轴方向平移；当第一顶丝锁紧，第二顶丝松开时，通过旋转后旋钮以驱动光学元件安装环绕Z轴旋转。

Description

光学元件调整架

技术领域

本发明涉及光学技术领域，尤其涉及一种光学元件调整架。

背景技术

光学调整架在光学精密机械领域应用广泛，相关的技术包括但不限于201710000695.7、201610333357.0、201821640358.0、201210300153.9、200820206058.1等专利所公开的现有技术。光学元件通过安装在调整架中，对光轴的方位角，光斑的聚焦等进行微调，从而实现光学系统的功能。

调整架可调自由度越多，光学系统体积越简化，调节也更便利。市场上常见的多维调整架可实现五自由度无光学串扰调节，但缺少了绕Z轴转动的自由度调节，无法兼容偏振片和波片的使用。部分六轴光学调整架可实现六自由度调节，但其Z轴平移不能独立调节，需要同时调后端三个调节器移动同样距离实现，而要保证三个调节器沿Z轴移动距离相同比较困难；同时，调节XY轴的旋转同样需要调后端两个调节器，势必影响Z轴的平移，引起光路的串扰，从而需要调整多次才能达到系统要求。

发明内容

本发明目的在于公开一种光学元件调整架，以对各维度进行独立调节、锁紧，并在避免光学串扰同时，提高操作的便利性和稳定性。

为达上述目的，本发明公开一种光学元件调整架，包括：

支撑架，设置有平移环、驱动所述平移环向X轴平移的第一驱动机构、以及驱动所述平移环向Y轴平移的第二驱动机构；

所述平移环以内螺纹与连接环连接；

所述连接环的左侧设有光学元件安装环、前旋钮、限位环和卡环，所述限位环与所述前旋钮之间设有第一顶丝；所述卡环用于将光学元件卡设于所述光学元件安装环内，所述前旋钮以内螺纹与所述光学元件安装环的前端连接，所述限位环设于所述前旋钮与所述光学元件安装环中后端之间的空腔内，所述光学元件安装环的中后端上还设有一平行于Z轴的凹槽，一限位销的一端容设于所述凹槽内，所述限位销的另一端延伸入所述限位环中；所述连接环与所述限位环螺纹连接，所述前旋钮与所述限位环及所述连接环之间存在配合间隙；

所述连接环的右侧设有锁紧环和后旋钮；所述平移环与所述锁紧环螺纹连接，所述连接环与所述后旋钮螺纹连接，所述后旋钮与所述锁紧环之间存在配合间隙，且所述锁紧环与所述后旋钮之间设有第二顶丝；

其中，所述第一顶丝和所述第二顶丝还用于：

当所述第二顶丝锁紧，所述第一顶丝松开时，通过旋转所述前旋钮以驱动所述光学元件安装环沿Z轴方向平移；以及

当所述第一顶丝锁紧，所述第二顶丝松开时，通过旋转所述后旋钮以驱动所述光学元件安装环绕Z轴旋转。

优选地，所述第二驱动机构的具体结构为：

所述支撑架上设有Y轴手拧螺杆，所述Y轴手拧螺杆与所述支撑架螺纹配合以推动Y轴限位块，所述Y轴限位块的凸台凹槽与所述平移环配合并上下对称分布各一个，下部的Y轴限位块与所述支撑架之间设有用于提供反作用力的宝塔弹簧。

优选地，所述第一驱动机构的具体结构为：

所述支撑架上设有X轴手拧螺杆，所述X轴手拧螺杆与所述支撑架螺纹配合以推动X轴限位块，所述X轴限位块的凸台凹槽与所述平移环配合并左右对称分布各一个，与所述X轴手拧螺杆相对一侧的X轴限位块与所述支撑架之间设有用于提供反作用力的宝塔弹簧。

优选地，本发明还包括：与所述支撑架以压缩弹簧连接的旋转架；所述旋转架与所述支撑架通过右俯仰支架、左俯仰支架、圆柱销及固定螺丝连接，所述圆柱销分布于左右两侧；且所述旋转架上还设有螺纹配合的手拧螺杆以推动所述支撑架绕所述圆柱销轴线转动。

优选地，本发明还包括：底座；所述旋转架与所述底座通过转动销连接以实现所述调整架绕Y轴旋转。具体地，所述底座设有采用跷跷板设计的两处凸台，所述跷跷板的支点为所述转动销，所述旋转架上设有相对应的两个凹槽，所述旋转架上设有手拧螺杆以推动所述底座上的一个凸台绕所述转动销轴线转动，另一个凸台连接压缩弹簧以提供反作用力。进一步的，本发明还包括：限制绕Y轴转动角度的限位螺钉；以及对所述调整架绕Y轴旋转状态进行锁定的锁紧块与锁紧螺丝。同理，在其他维度的调整过程中，也可引入类似的限位和固定组件。

本发明具有以下有益效果：

以连接环耦合光学元件安装环、前旋钮、限位环、锁紧环、平移环与后旋钮，结构紧凑实用，通过第一顶丝和第二顶丝两者的配合，可实现光学元件绕Z轴旋转和平移两个维度的调节彼此独立且互不干扰，同时也与XY轴平移彼此独立且互不干扰，在避免光学串扰的同时，提高操作的便利性和稳定性。

下面将参照附图，对本发明作进一步详细的说明。

附图说明

构成本申请的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1是本发明实施例公开的光学元件调整架的结构主视图。

图2是本发明实施例公开的光学元件调整架的结构左视图。

图3是本发明实施例公开的光学元件调整架的结构右视图。

图4是本发明实施例公开的光学元件调整架的结构立视图。

图5是图1中A-A剖视图。

图6是图1中B-B剖视图。

图7是图1中C-C剖视图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的实施例进行详细说明，但是本发明可以由权利要求限定和覆盖的多种不同方式实施。

实施例一

本实施例公开一种光学元件调整架。

如图1至图7所示，本实施例调整架包括：支撑架1、旋转架2、手拧螺杆3、底座4、压缩弹簧5、右俯仰支架6、圆柱销7、锁紧螺丝8、固定螺丝9、锁紧块10、锁紧螺丝11、左俯仰支架12、后盖板13、光学元件安装环14、卡环15、封盖16、前旋钮17、限位环18、第一顶丝19、连接环20、限位块21、平移环22、第二顶丝23、后旋钮24、锁紧环25、宝塔弹簧26、转动销27、压缩弹簧28，限位螺钉29、限位销30。

本实施例光学元件安装在光学元件安装环14中，通过卡环15压紧固定，安装环有定位台阶，当安装环平移到最后位置时，定位台阶面与旋转中心O点重合。

调整架实现XY轴平移功能方式类似，见图1与图5，上端手拧螺杆3与支撑架1为螺纹配合，通过手拧螺杆3拧入支撑架1的深度来推动限位块21，从而依次使平移环22、连接环20、前旋钮17、光学元件安装环14沿Y轴方向平移，宝塔弹簧26提供平移的反作用力，保证整个结构可沿Y轴方向反复运动。限位块21共4块，圆周均布，图5中上下两块限位块21与支撑架1配合，只能沿Y轴方向运动，类似另外两限位块21只能沿X轴方向运动。平移环22与4个限位块21的凸台凹槽配合，可限制其仅沿XY轴方向分别运动，通过力的传递从而带动光学元件安装环14沿XY轴方向的平移。控制XY轴平移的手拧螺杆3可通过锁螺纹方式在调节过程中进行锁紧。

调整架实现Z轴平移功能见图5，平移环22与锁紧环25螺纹连接紧固，平移环22仅能沿XY方向运动，因此锁紧环25不能转动，只能跟随平移环22运动，锁紧环25上有第二顶丝23，能将其与后旋钮24锁紧，后旋钮24与连接环20螺纹连接紧固，连接环20与限位环18螺纹连接紧固，因此锁紧第二顶丝23，可将限位环18、连接环20、后旋钮24与平移环22、锁紧环25连接成一体，前旋钮17与限位环18、连接环20存在适当的间隙配合，前旋钮17与光学元件安装环14螺纹配合，光学元件安装环14与限位环18、连接环20也存在适当的间隙配合，光学元件安装环14中的纵向槽(即平行于Z轴的凹槽)被限位环18中限位销30(见图6)限制了转动，因此，在前旋钮17转动时，光学元件安装环14的螺纹配合不能跟随其转动，仅能沿Z轴方向平移，同样限位销30在光学元件安装环14中的纵向槽中平移。封盖16与连接环20的台阶控制了光学元件安装环14平移的行程，且可通过第一顶丝19锁定前旋钮17达到Z轴运动锁紧。

调整架实现绕Z轴旋转功能见图5，松开第二顶丝23，锁紧第一顶丝19，后旋钮24与锁紧环25间隙配合，连接环20与支撑架1、平移环22、锁紧环25同样存在适当的间隙配合，因此，旋转后旋钮24，通过连接环20、限位环18、限位销30、光学元件安装环14、第一顶丝19，前旋钮17实现整个结构的绕Z轴旋转，且不发生平移，通过第二顶丝23可在调节过程中进行锁紧。

调整架实现绕X轴旋转功能见图1、2、3，旋转架2与支撑架1通过右俯仰支架6、左俯仰支架12、圆柱销7、固定螺丝9连接，圆柱销7左右两侧都有，支撑架1可绕圆柱销7轴线转动，图1中旋转架2左边的手拧螺杆3推动支撑架1绕圆柱销7轴线转动来实现调整架绕X轴的转动，压缩弹簧5提供反作用力，锁紧螺丝8与右俯仰支架6一起可在调节过程中进行锁紧，并限制绕X轴转动的角度。

调整架实现绕Y轴旋转功能见图1、5、7，旋转架2与底座4通过带螺纹的转动销27连接。见图7，底座4上有两处凸台，并装有限位螺钉29，相应的旋转架2上有对应的凹槽，旋转架2可绕转动销27轴线转动，图7中右边的手拧螺杆3推动底座4上的凸台绕转动销27轴线转动，压缩弹簧28提供反作用力，限位螺钉29可限制绕Y轴转动的角度,锁紧块10与锁紧螺丝11一起可在调节过程中进行锁紧。

藉此，本发明实施例具有以下有益效果：

1、调整架使光学元件可单独沿XYZ轴平移，绕XYZ轴旋转并锁紧的功能结构与使用装配方式，特别是即可沿Z轴平移，又可使其绕Z轴360度旋转。

2、旋转中心轴线固定，平移方向轴线与光学元件几何轴线始终重合的结构形式，有效的避免了光路调整中的串扰。

3、调整架中手拧螺杆的螺纹配合为超精细螺纹，可精确控制螺杆顶出的行程，达到精细调节的目的。

4、可通过调整XYZ轴平移将光学元件安装面调整至XYZ轴中心圆点O，光学元件几何中心与调整架回转中心完全重合，此时，调整光路单一转动自由度时，不引起其它自由度方向上的变化，实现完全无窜扰调整。

综上，本发明实施例公开一种六轴独立调节、锁紧，无光学串扰的调整架。该调整架结构紧凑，功能集成性高，适用范围广，可实现所安装光学元件三维平移和三维角度旋转调节。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种光学元件调整架，其特征在于，包括：

支撑架，设置有平移环、驱动所述平移环向X轴平移的第一驱动机构、以及驱动所述平移环向Y轴平移的第二驱动机构；

所述平移环以内螺纹与连接环连接；

所述连接环的左侧设有光学元件安装环、前旋钮、限位环和卡环，所述限位环与所述前旋钮之间设有第一顶丝；所述卡环用于将光学元件卡设于所述光学元件安装环内，所述前旋钮以内螺纹与所述光学元件安装环的前端连接，所述限位环设于所述前旋钮与所述光学元件安装环中后端之间的空腔内，所述光学元件安装环的中后端上还设有一平行于Z轴的凹槽，一限位销的一端容设于所述凹槽内，所述限位销的另一端延伸入所述限位环中；所述连接环与所述限位环螺纹连接，所述前旋钮与所述限位环及所述连接环之间存在配合间隙；

所述连接环的右侧设有锁紧环和后旋钮；所述平移环与所述锁紧环螺纹连接，所述连接环与所述后旋钮螺纹连接，所述后旋钮与所述锁紧环之间存在配合间隙，且所述锁紧环与所述后旋钮之间设有第二顶丝；

其中，所述第一顶丝和所述第二顶丝还用于：

当所述第二顶丝锁紧，所述第一顶丝松开时，通过旋转所述前旋钮以驱动所述光学元件安装环沿Z轴方向平移；以及

当所述第一顶丝锁紧，所述第二顶丝松开时，通过旋转所述后旋钮以驱动所述光学元件安装环绕Z轴旋转。

2.根据权利要求1所述的光学元件调整架，其特征在于，所述第二驱动机构的具体结构为：

所述支撑架上设有Y轴手拧螺杆，所述Y轴手拧螺杆与所述支撑架螺纹配合以推动Y轴限位块，所述Y轴限位块的凸台凹槽与所述平移环配合并上下对称分布各一个，下部的Y轴限位块与所述支撑架之间设有用于提供反作用力的宝塔弹簧。

3.根据权利要求1所述的光学元件调整架，其特征在于，所述第一驱动机构的具体结构为：

所述支撑架上设有X轴手拧螺杆，所述X轴手拧螺杆与所述支撑架螺纹配合以推动X轴限位块，所述X轴限位块的凸台凹槽与所述平移环配合并左右对称分布各一个，与所述X轴手拧螺杆相对一侧的X轴限位块与所述支撑架之间设有用于提供反作用力的宝塔弹簧。

4.根据权利要求1至3任一所述的光学元件调整架，其特征在于，还包括：

与所述支撑架以压缩弹簧连接的旋转架；

所述旋转架与所述支撑架通过右俯仰支架、左俯仰支架、圆柱销及固定螺丝连接，所述圆柱销分布于左右两侧；且所述旋转架上还设有螺纹配合的手拧螺杆以推动所述支撑架绕所述圆柱销轴线转动。

5.根据权利要求4所述的光学元件调整架，其特征在于，还包括：

底座；

所述旋转架与所述底座通过转动销连接以实现所述调整架绕Y轴旋转。

6.根据权利要求5所述的光学元件调整架，其特征在于，还包括：

所述底座设有采用跷跷板设计的两处凸台，所述跷跷板的支点为所述转动销，所述旋转架上设有相对应的两个凹槽，所述旋转架上设有手拧螺杆以推动所述底座上的一个凸台绕所述转动销轴线转动，另一个凸台连接压缩弹簧以提供反作用力。

7.根据权利要求6所述的光学元件调整架，其特征在于，还包括：

限制绕Y轴转动角度的限位螺钉；以及

对所述调整架绕Y轴旋转状态进行锁定的锁紧块与锁紧螺丝。

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