CN113031176A - 一种光纤调整机构 - Google Patents

Abstract

一种光纤调整机构，包括调节外筒、调节内筒、光纤安装件、调节板、第一调节组件、第二调节组件和第三调节组件。由于光纤安装件用于安装光纤，光纤安装件相对调节外筒可沿第一方向平移和旋转，调节外筒和调节内筒相对固定连接，调节内筒相对调节板可沿第二方向平移，调节板相对外部光学系统可沿第三方向平移，并且三个调节组件分别调节第一方向平移和旋转、第二方向平移和第三方向的平移，使得本光纤调整机构具有一个旋转调节自由度和三个平移调节自由度，能够调节光纤相对外部光学系统的轴向对齐和轴向旋转角度，保证了光学系统的成像精度，及能够满足不同成像系统的使用需求。

Description

一种光纤调整机构

技术领域

本发明涉及光学领域，具体涉及一种光纤调整机构。

背景技术

在基因测序领域，需要对不同碱基进行荧光成像，荧光受激光激发。所以成像系统中必需有激光照明系统。理想情况下，将照明光纤安装在照明光学系统后，光纤光束中心位于照明光学系统的光路中心，此时，照明光学系统可以输出形状规整、辐照度均匀的照明光斑。而实际上由于光纤及安装装置的加工误差，照明光纤系统输出的光斑并不是理想状态，进而影响照明系统的照明效果以及最终的成像效果。因此激光照明系统需要一种光纤调整机构，调整照明光纤与照明光学系统的相对安装位置，以保证光纤光束与光学系统光轴一致性以及光线输入点在光学系统的物面上，同时，成像系统为TDI线阵相机时，照明系统输出光斑为矩形，光纤安装调整装置应具有角度调整，以保证输出光斑方位正确。

现有的技术方案中，多维的光学调整装置一般采用三个垂直方向的调整模块来实现，这类多维调整机构虽然可以实现多维调整，但调节的自由度仍然偏少，不能满足不同成像系统的需求。

发明内容

本发明提供了一种多自由度调节的光纤调整机构。

一种实施例中提供一种光纤调整机构，包括调节外筒、调节内筒、光纤安装件、调节板、第一调节组件、第二调节组件和第三调节组件；

调节内筒的一端具有径向凸起的连接板，调节外筒套设在调节内筒上，调节外筒的轴向长于调节内筒，调节外筒的内表面未被调节内筒覆盖的区域设有调节孔；

光纤安装件为管状结构，光纤安装件用于安装光纤，光纤安装件的一端插装在调节内筒内，光纤安装件露出于调节内筒的部分位于调节外筒内，光纤安装件露出于调节内筒的外表面具有径向凸起的调节部，调节部穿设在调节外筒的调节孔内；

调节板安装在调节内筒的连接板背向调节外筒的面上，调节板背向连接板的一面用于与外部光学系统的端面连接；

第一调节组件包括第一固定块和安装在第一固定块上的第一平移调节件和旋转调节件，第一固定块安装在调节外筒的外表面上，第一固定块具有通孔，第一固定块的通孔与调节孔对齐，光纤安装件的调节部穿设在第一固定块的通孔内，调节部分别与调节孔和第一固定块的通孔之间均具有沿第一方向转动和平移的间隙，第一方向为调节外筒的轴向，第一平移调节件和旋转调节件分别与调节部连接，第一平移调节件用于调节光纤安装件在第一方向上的位置，旋转调节件用于调节光纤安装件在第一方向上的旋转角度；

第二调节组件包括第二固定块和安装在第二固定块上的第二平移调节件；第二固定块安装在调节板上，第二平移调节件与调节内筒的连接板连接，或者第二固定块安装在调节内筒的连接板上，第二平移调节件与调节板连接；第二平移调节件用于调节连接板相对调节板在第二方向上的位置；

第三调节组件包括第三固定块和安装在第三固定块上的第三平移调节件，第三固定块安装在调节板上，第三平移调节件用于调节调节板相对外部光学系统在第三方向上的位置，第一方向、第二方向和第三方向相互垂直。

进一步地，光纤安装件露出于调节内筒的外表面上具有环形凸起，环形凸起的外径大于调节内筒的内径并小于调节外筒的内径。

进一步地，光纤安装件的环形凸起背向调节内筒的轴向侧面上安装有调节连接件，调节连接件包括圆环和连接在圆环的外圆周侧面上的连接杆，连接杆为光纤安装件的调节部。

进一步地，连接杆为方形杆，方形杆的轴向四个侧面分别朝向第一方向和第二方向。

进一步地，调节外筒和调节内筒为一体化结构。

进一步地，调节外筒上设有锁紧孔，调节外筒的锁紧孔内安装有第一锁紧螺钉，第一锁紧螺钉的端部抵靠在光纤安装件上；调节内筒的连接板和调节板上设有对齐的锁紧孔，调节内筒的连接板和调节板的锁紧孔内安装有第二锁紧螺钉，第二锁紧螺钉的端部用于与外部光学系统连接。

进一步地，调节内筒的连接板和调节板分别设有沿第二方向的导轨和导槽，调节板和外部光学系统分别设有沿第三方向的导轨和导槽，导轨卡在导槽内。

进一步地，第一固定块上设有沿第一方向和第二方向的螺纹孔，第二固定块上设有第二方向的螺纹孔，第三固定块上设有第三方向的螺纹孔，第一平移调节件、第二平移调节件、第三平移调节件和旋转调节件为微调螺杆，第一平移调节件安装在第一固定块上沿第一方向的螺纹孔内，旋转调节件安装在第一固定块上沿第二方向的螺纹孔内，第二平移调节件安装在第二固定块上沿第二方向的螺纹孔内，第三平移调节件安装在第三固定块上沿第三方向的螺纹孔内。

进一步地，调节板为圆板，并且调节板的圆周上均匀分布有四个切面，调节板的四个切面上安装有对称的两个第二调节组件和对称的两个第三调节组件。

进一步地，微调螺杆上用于抵靠调节的端部设有凹槽，凹槽内镶嵌有滚珠。

依据上述实施例的光纤调整机构，由于光纤安装件用于安装光纤，光纤安装件相对调节外筒可沿第一方向平移和旋转，调节外筒和调节内筒相对固定连接，调节内筒相对调节板可沿第二方向平移，调节板相对外部光学系统可沿第三方向平移，并且三个调节组件分别调节第一方向平移和旋转、第二方向平移和第三方向的平移，使得本光纤调整机构具有一个旋转调节自由度和三个平移调节自由度，能够调节光纤相对外部光学系统的轴向对齐和轴向旋转角度，保证了光学系统的成像精度，及能够满足不同成像系统的使用需求。

附图说明

图1为一种实施例中光纤调整机构的结构示意图；

图2为一种实施例中光纤调整机构的剖视图；

图3为一种实施例中调节内筒、调节板和第二调节组件的爆炸结构视图；

图4为一种实施例中调节板、第二调节组件和外部光学系统的镜管的爆炸结构视图。

具体实施方式

下面通过具体实施方式结合附图对本发明作进一步详细说明。其中不同实施方式中类似元件采用了相关联的类似的元件标号。在以下的实施方式中，很多细节描述是为了使得本申请能被更好的理解。然而，本领域技术人员可以毫不费力的认识到，其中部分特征在不同情况下是可以省略的，或者可以由其他元件、材料、方法所替代。在某些情况下，本申请相关的一些操作并没有在说明书中显示或者描述，这是为了避免本申请的核心部分被过多的描述所淹没，而对于本领域技术人员而言，详细描述这些相关操作并不是必要的，他们根据说明书中的描述以及本领域的一般技术知识即可完整了解相关操作。

另外，说明书中所描述的特点、操作或者特征可以以任意适当的方式结合形成各种实施方式。同时，方法描述中的各步骤或者动作也可以按照本领域技术人员所能显而易见的方式进行顺序调换或调整。因此，说明书和附图中的各种顺序只是为了清楚描述某一个实施例，并不意味着是必须的顺序，除非另有说明其中某个顺序是必须遵循的。

本文中为部件所编序号本身，例如“第一”、“第二”等，仅用于区分所描述的对象，不具有任何顺序或技术含义。而本申请所说“连接”、“联接”，如无特别说明，均包括直接和间接连接(联接)。

本申请提供了一种光纤调整机构，光纤调整机构用于连接和调节光纤。

本申请的光纤调整机构中，光纤安装件用于安装光纤，光纤安装件相对调节外筒可沿第一方向平移和旋转，调节外筒和调节内筒固定连接，调节内筒相对调节板可沿第二方向平移，调节板相对外部光学系统可沿第三方向平移，并且三个调节组件分别调节第一方向平移和旋转、第二方向平移和第三方向的平移，使得本光纤调整机构具有一个旋转调节自由度和三个平移调节自由度，能够调节光纤相对光学系统的轴向对齐和轴向旋转角度，保证了光学系统的成像精度，及能够满足不同成像系统的使用需求，例如能够满足矩形光纤照明系统的方位调整。

如图1和图2所示，本实施例的光纤调整机构包括调节外筒10、调节内筒20、光纤安装件30、调节板40、第一调节组件50、第二调节组件60和第三调节组件70。本实施例中采用更为直观的X轴、Y轴和Z轴来描述光纤调整机构的调节方向，其中，Z轴为第一方向，即调节外筒10和调节内筒20的轴向，Y轴为第二方向，X轴为第三方向，第一方向、第二方向和第三方向相互垂直。

调节外筒10为一个直筒结构，调节内筒20包括直筒部分和法兰部分，调节内筒20的直筒部分的一端具有径向凸起的连接板21，连接板21形成一个法兰盘。调节外筒10套装在调节内筒20上，并且调节外筒10的轴向比调节内筒20长，调节外筒10通过固定螺钉11与调节内筒20固定相对位置。在其他实施例中，调节外筒10与调节内筒20为一体化结构，或直接焊接固定。

本实施例中，调节外筒10上设有调节孔12，调节孔12与调节内筒20错开，调节孔12位于调节外筒10的内表面未被调节内筒20覆盖的区域上，调节孔12径向设置，调节孔12从调节外筒10的内表面延伸至外表面。

本实施例中，光纤安装件30为管状结构，光纤安装件30由大管和小管对接而成，大管和小管为一体化结构。光纤安装件30的小管一端用于插装光纤90，光纤安装件30的大管一端插装在调节内筒20内，光纤安装件30的小管一端露出于调节内筒20并位于调节外筒10内。光纤安装件30可沿着调节内筒20轴向移动。光纤安装件30的大管和小管的连接处设有环形凸起31，环形凸起31的外径大于调节内筒20的内径并小于调节外筒10的内径。优选的，环形凸起31的外径略小于调节外筒10的内径，环形凸起31能够起到轴向限位和径向限位的作用，进而提高光纤安装件30安装精度及轴向移动和平移的稳定性。

光纤安装件30的环形凸起31背向调节内筒20的轴向侧面上通过螺钉安装有调节连接件32，调节连接件32包括圆环321和连接杆322，圆环321通过螺钉固定在环形凸起31上，连接杆322连接在圆环321的外圆周侧面上，连接杆322穿设在调节外筒10的调节孔12内，连接杆322作为光纤安装件30的调节部，用于调节光纤安装件30沿着Z轴旋转和平移。圆环321和连接杆322可为一体化结构，环形凸起31与调节连接件32也可为一体化结构。

本实施例中，在调节外筒10的外表面安装有第一调节组件50，第一调节组件50包括第一固定块51、第一平移调节件52和旋转调节件53，第一固定块51通过螺钉固定在调节外筒10的外表面上，第一固定块51的中部具有通孔，第一固定块51的通孔和调节外筒10的调节孔对齐，并且均为方形孔。连接杆322为方形杆，连接杆322的轴向四个侧面分别沿着Z轴和Y轴方向设置，即连接杆322沿着X轴向设置，第一固定块51的通孔和调节外筒10的调节孔12同样沿着X轴方向设置，连接杆322同时穿设在第一固定块51的通孔和调节外筒10的调节孔12，第一固定块51的通孔和调节外筒10的调节孔12大于连接杆322，第一固定块51的通孔和调节外筒10的调节孔12与连接杆322之间具有Z轴向移动和转动的间隙。第一固定块51沿着Z轴和Y轴方向沿着通孔对称的两对螺纹孔，第一平移调节件52和旋转调节件53均为微调螺钉，第一平移调节件52和旋转调节件53分别安装在第一固定块51的螺纹孔内，并且第一平移调节件52和旋转调节件53的端部分别抵靠在连接杆322的轴向侧面上。两个第一平移调节件52用于调节光纤安装件30沿着Z轴移动，两个旋转调节件53用于调节光纤安装件30沿着Z轴转动。

为了锁紧调节后的位置，在调节外筒10的外表面上设有锁紧孔，在调节外筒10的锁紧孔内安装有第一锁紧螺钉81，第一锁紧螺钉81的端部抵靠在光纤安装件30的环形凸起31的环形侧面上，防止光纤安装件30的松动。需要调节光纤90沿着Z轴移动和Z轴偏转角度时，先松开第一锁紧螺钉81，再通过第一调节组件50调节，调节完成后，再次锁紧第一锁紧螺钉81。

本实施例中，调节板40安装在调节内筒20的连接板21背向调节外筒10的面上。调节板40和连接板21上设有对齐的锁紧孔，调节板40和连接板21的安装孔内安装有第二锁紧螺钉82，第二锁紧螺钉82的端部用于与光学系统的镜管100连接，第二锁紧螺钉82将调节板40和连接板21锁紧在外部光学系统的镜管100上。调节板40和连接板21的安装孔大于第二锁紧螺钉82，使得调节板40和连接板21可相对第二锁紧螺钉82具有X轴向和Y轴向移动的间隙。

调节板40为中心具有通孔的圆盘结构，中心的通孔用于避让照明光路，圆盘的外圆周表面设有均匀的四个切面，四个切面上分别安装有一对第二调节组件60和一对第三调节组件70，一对第二调节组件60位于Y轴方向上，一对第三调节组件70位于X轴方向上。第二调节组件60用于调节连接板21相对调节板40在Y轴上的位置，第三调节组件70用于调节调节板40相对外部光学系统的镜管100在X轴上的位置。

如图1和图3所示，第二调节组件60包括第二固定块61和第二平移调节件62，第二固定块61通过螺钉固定在调节板40的切面上，第二固定块61的部分与连接板21相对设置，第二固定块61上设有一个螺纹孔，螺纹孔与连接板21的圆周侧面对齐，第二固定块61的螺纹孔内安装有第二平移调节件62，第二平移调节件62为微调螺钉，第二平移调节件62的端部抵靠在连接板21的圆周侧面上，通过调节连接板21两侧的第二平移调节件62，能够调节连接板21相对调节板40沿着Y轴移动。

在其他实施例中，第二固定块61也可安装在连接板21上，第二平移调节件62与调节板40抵靠连接，同样可实现连接板21相对调节板40沿着Y轴移动。

本实施例中，为了提高第二调节组件60的调节精度和稳定性，连接板21设有两个对称的切面，第二平移调节件62的端部抵靠在连接板21的切面上，并且与切面垂直。

如图1和图4所示，第三调节组件70包括第三固定块71和第三平移调节件72，第三固定块71通过螺钉固定在调节板40的切面上，第三固定块71的部分与外部光学系统的镜管100相对设置，第三固定块71上设有一个螺纹孔，螺纹孔与外部光学系统的镜管100的圆周侧面对齐，第三固定块71的螺纹孔内安装有第三平移调节件72，第三平移调节件72为微调螺钉，第三平移调节件72的端部抵靠在外部光学系统的镜管100的圆周侧面上，通过调节外部光学系统的镜管100两侧的第三平移调节件72，能够调节调节板40相对外部光学系统的镜管100沿着Z轴移动。

在其他实施例中，第二调节组件60和第三调节组件70也可对调调节方向，第二调节组件60用于调节X轴向的位置，第三调节组件70用于调节Y轴向的位置，同样可实现光纤90相对外部光学系统的镜管100沿着X轴和Y轴的平移调节。

本实施例中，为了提高第二调节组件60和第三调节组件70的调节精度和稳定性，在连接板21和调节板40之间设有导轨和导槽，连接板21的表面上设有沿Y轴方向的导轨，调节板40的面上设有沿Y轴方向的导槽，连接板21的导轨卡在调节板40的导槽内，Y轴方向的导轨和导槽限位了连接板21和调节板40之间仅能沿着Y轴方向相互滑动。在调节板40和外部光学系统的镜管100之间同样设有导轨和导槽，调节板40的表面上设有沿X轴方向的导轨，外部光学系统的镜管100的轴向端面上设有沿X轴方向的导槽，调节板40的导轨卡在外部光学系统的镜管100的导槽内，X轴方向的导轨和导槽限位了调节板40和外部光学系统的镜管100之间仅能沿着X轴方向相互滑动。

为了提高第一调节组件50、第二调节组件60和第三调节组件70的调节精度，在所有微调螺钉的端部设有凹槽，在凹槽内镶嵌滚珠，微调螺钉通过滚珠与部件抵靠接触，形成点接触，避免了因接触点没有对准导致的调节误差。

本实施例中，光纤调整机构可通过第一调节组件50、第二调节组件60和第三调节组件70实现光纤90的调节，能够满足矩形光纤照明系统的方位调整。并且，光纤调整机构整体采用微调螺钉调节，并且设有X轴和Y轴向的导轨和导槽，调节精度高。

以上应用了具体个例对本发明进行阐述，只是用于帮助理解本发明，并不用以限制本发明。对于本发明所属技术领域的技术人员，依据本发明的思想，还可以做出若干简单推演、变形或替换。

Claims (10)

1.一种光纤调整机构，其特征在于，包括调节外筒、调节内筒、光纤安装件、调节板、第一调节组件、第二调节组件和第三调节组件；

所述调节内筒的一端具有径向凸起的连接板，所述调节外筒套设在所述调节内筒上，所述调节外筒的轴向长于所述调节内筒，所述调节外筒的内表面未被所述调节内筒覆盖的区域设有调节孔；

所述光纤安装件为管状结构，所述光纤安装件用于安装光纤，所述光纤安装件的一端插装在所述调节内筒内，所述光纤安装件露出于所述调节内筒的部分位于所述调节外筒内，所述光纤安装件露出于所述调节内筒的外表面具有径向凸起的调节部，所述调节部穿设在所述调节外筒的调节孔内；

所述调节板安装在所述调节内筒的连接板背向所述调节外筒的面上，所述调节板背向所述连接板的一面用于与外部光学系统的端面连接；

所述第一调节组件包括第一固定块和安装在所述第一固定块上的第一平移调节件和旋转调节件，所述第一固定块安装在所述调节外筒的外表面上，所述第一固定块具有通孔，所述第一固定块的通孔与所述调节孔对齐，所述光纤安装件的调节部穿设在所述第一固定块的通孔内，所述调节部分别与所述调节孔和所述第一固定块的通孔之间均具有沿第一方向转动和平移的间隙，所述第一方向为所述调节外筒的轴向，所述第一平移调节件和旋转调节件分别与所述调节部连接，所述第一平移调节件用于调节所述光纤安装件在第一方向上的位置，所述旋转调节件用于调节所述光纤安装件在第一方向上的旋转角度；

所述第二调节组件包括第二固定块和安装在所述第二固定块上的第二平移调节件；所述第二固定块安装在所述调节板上，所述第二平移调节件与所述调节内筒的连接板连接，或者所述第二固定块安装在所述调节内筒的连接板上，所述第二平移调节件与所述调节板连接；所述第二平移调节件用于调节所述连接板相对所述调节板在第二方向上的位置；

所述第三调节组件包括第三固定块和安装在所述第三固定块上的第三平移调节件，所述第三固定块安装在所述调节板上，所述第三平移调节件用于调节所述调节板相对外部光学系统在第三方向上的位置，所述第一方向、第二方向和第三方向相互垂直。

2.如权利要求1所述的光纤调整机构，其特征在于，所述光纤安装件露出于所述调节内筒的外表面上具有环形凸起，所述环形凸起的外径大于所述调节内筒的内径并小于所述调节外筒的内径。

3.如权利要求2所述的光纤调整机构，其特征在于，所述光纤安装件的环形凸起背向所述调节内筒的轴向侧面上安装有调节连接件，所述调节连接件包括圆环和连接在所述圆环的外圆周侧面上的连接杆，所述连接杆为所述光纤安装件的调节部。

4.如权利要求2所述的光纤调整机构，其特征在于，所述连接杆为方形杆，所述方形杆的轴向四个侧面分别朝向第一方向和第二方向。

5.如权利要求1所述的光纤调整机构，其特征在于，所述调节外筒和调节内筒为一体化结构。

6.如权利要求1所述的光纤调整机构，其特征在于，所述调节外筒上设有锁紧孔，所述调节外筒的锁紧孔内安装有第一锁紧螺钉，所述第一锁紧螺钉的端部抵靠在所述光纤安装件上；所述调节内筒的连接板和调节板上设有对齐的锁紧孔，所述调节内筒的连接板和调节板的锁紧孔内安装有第二锁紧螺钉，所述第二锁紧螺钉的端部用于与外部光学系统连接。

7.如权利要求1所述的光纤调整机构，其特征在于，所述调节内筒的连接板和调节板分别设有沿所述第二方向的导轨和导槽，所述调节板和外部光学系统分别设有沿所述第三方向的导轨和导槽，所述导轨卡在所述导槽内。

8.如权利要求1至7中任一项所述的光纤调整机构，其特征在于，所述第一固定块上设有沿第一方向和第二方向的螺纹孔，所述第二固定块上设有第二方向的螺纹孔，所述第三固定块上设有第三方向的螺纹孔，所述第一平移调节件、第二平移调节件、第三平移调节件和旋转调节件为微调螺杆，所述第一平移调节件安装在所述第一固定块上沿第一方向的螺纹孔内，所述旋转调节件安装在所述第一固定块上沿第二方向的螺纹孔内，所述第二平移调节件安装在所述第二固定块上沿第二方向的螺纹孔内，所述第三平移调节件安装在所述第三固定块上沿第三方向的螺纹孔内。

9.如权利要求8所述的光纤调整机构，其特征在于，所述调节板为圆板，并且所述调节板的圆周上均匀分布有四个切面，所述调节板的四个切面上安装有对称的两个所述第二调节组件和对称的两个所述第三调节组件。

10.如权利要求8所述的光纤调整机构，其特征在于，所述微调螺杆上用于抵靠调节的端部设有凹槽，所述凹槽内镶嵌有滚珠。

Images