CN116088122B - 光学元件轴向调整装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种光学元件轴向调整装置，涉及光学器件技术领域，包括：支撑环以及均布在支撑环上的多个轴向调整单元，每个轴向调整单元均包括：双向驱动组件，架设在支撑环的一侧；轴向调节组件，架设在支撑环的另一侧，且架设在双向驱动组件的驱动端上，通过双向驱动组件驱动沿朝向支撑环的圆心方向移动；柔性夹持组件，架设在轴向调节组件上，通过轴向调节组件驱动沿支撑环的轴线方向移动；弯度调整组件，架设在支撑环另一侧，通过双向驱动组件的另一个驱动端驱动沿轴向调节组件移动的相反方向移动，带动柔性夹持组件沿径向移动。该装置能够精准地进行轴向位置的调节，能够在调节后进一步地调节光学器件所在平面的位置和角度。

Description

光学元件轴向调整装置

技术领域

本发明涉及光学器件技术领域，具体涉及一种光学元件轴向调整装置。

背景技术

随着激光测量技术的逐步发展，各类的光学元件的设计逐渐变得更为精密化，结构更为紧凑，因此对于承载光学元件的支撑固定结构，以及调整结构趋向于高精度化和集成化，对光学元件的位置调节的精密性提出了更高的要求。光学元件在使用的过程中，极易产生位置偏差导致不对焦等情况，需要及时进行轴向的位置调整，因此，高精度的轴向位置调整装置是十分重要的光学辅助器件。

现有的光学元件的轴向调整装置，通常采用多驱动器同步驱动固定组件向前移动。首先，为了保证光学元件轴向移动的精密性，则需要提高多驱动组件的同步性，这样整个光学元件的其他空间的方向不易产生改变。其次，在轴向移动时，需要保证整体的光学元件的夹持组件保持稳定，避免出现过多的晃动，以产生较多的移动位置误差。

然而，现有的调节结构，通常使用的柔性的铰链结构，如美国专利US6930842B、中国专利CN104749734B，其虽然能够确保轴线移动的精准性，但是整体的位置极易因柔性铰链结构带来的承载不稳定性，导致多个方向上极易产生偏移误差，需要重新进行对心操作，再由于现有的调节结构通常采用刚性固定方式，无法调节光学元件在调节结构上的位置，因此无法重新进行光学元件的位置更新，而对调节结构的调节会进一步放大光学元件的位置调节幅度，操作难度较大。

发明内容

为解决上述问题，本发明的目的在于提供一种光学元件轴向调整装置。该装置能够精准地进行轴向位置的调节，并且能够在轴向位置调节后进一步地调节光学器件所在平面的位置和角度。

本发明提供了如下的技术方案。

一种光学元件轴向调整装置，包括支撑环以及均布在所述支撑环上的多个轴向调整单元，每个轴向调整单元均包括：

双向驱动组件，架设在支撑环的一侧；

轴向调节组件，架设在支撑环的另一侧，且架设在所述双向驱动组件的驱动端上，通过双向驱动组件驱动沿朝向支撑环的圆心方向移动；

柔性夹持组件，架设在轴向调节组件上，通过轴向调节组件驱动沿支撑环的轴线方向移动；所述柔性夹持组件包括弧形限位结构，所述弧形限位结构相对于所述支撑环同轴设置；

弯度调整组件，架设在支撑环另一侧，通过所述双向驱动组件的另一个驱动端驱动沿轴向调节组件移动的相反方向移动，带动柔性夹持组件沿径向移动；

多个所述轴向调整单元的弧形限位结构共同合围形成用于固定光学元件的夹持面。

优选地，所述双向驱动组件包括：

主齿轮，转动设置在所述支撑环的一侧；

相互平行的第一L型齿条和第二L型齿条，分别通过限位卡槽限位于所述支撑环上，且相对于所述限位卡槽能够滑动；所述第一L型齿条和第二L型齿条分别与主齿轮的两侧啮合，通过主齿轮驱动沿朝向圆心方向且往相反方向移动。

优选地，所述轴向调节组件包括：

伸缩板，架设在支撑环的另一侧；所述第一L型齿条的端部花键配合有第一花键轴；所述第一花键轴穿过所述伸缩板的一端，并与所述伸缩板固定连接；所述第一花键轴的端部与所述柔性夹持组件的背部固定连接；

操作轴，穿过所述支撑环和伸缩板的另一端，并与所述伸缩板螺纹配合。

优选地，所述弯度调整组件包括：

移动杆，通过第二花键轴与第二L型齿条花键配合；

两个调整齿轮，固定设置在所述柔性夹持组件的背部；

两个调整齿条，分别与所述移动杆的两端转动连接；所述调整齿条的内侧与所述移动杆通过限位弹簧弹性连接；其中，常态下所述限位弹簧保持压缩状态，且所述调整齿条与所述调整齿轮保持啮合状态。

优选地，所述第二花键轴的端部固定设置有连接板，所述连接板的另一端与所述移动杆固定连接。

优选地，所述操作轴一端依次穿过所述主齿轮、支撑环和伸缩板的一端，并与所述伸缩板螺纹配合，所述操作轴与主齿轮和支撑环转动配合；所述操作轴的另一端为花键轴；

所述操作轴上滑动套设有套轴；所述套轴的一端为花键轴，与主齿轮花键配合，所述套轴的另一端与操作轴的另一端花键配合；所述套轴轴向移动时与主齿轮或操作轴配合。

优选地，所述柔性夹持组件为横截面为L型的柔性护板。

优选地，所述轴向调整单元为三个，相邻的套轴间通过同步带结构同步驱动；所述同步带结构包括：

主动同步带轮，花键配合在一个所述套轴上；

两个从动同步带轮，花键配合在另两个所述套轴上，位于套轴的花键的前部；所述主动同步带轮和两个所述从动同步带轮分别通过一个同步带传动连接。

优选地，所述支撑环固定设置有四个绕带钉，两两设置在两个所述调节组件之间；

两个所述同步带均分别绕过两个所述绕带钉使主动同步带轮和从动同步带轮进行传动。

优选地，所述支撑环在所述第一花键轴的位置处开设有容纳第一花键轴通过的凹槽；所述支撑环的表面向内固定设置有安装板；所述主齿轮转动设置在所述安装板上。

本发明有益效果：

本发明提出一种光学元件轴向调整装置，该装置通过多个螺纹传动结构实现了光学承载装置的整体轴向移动，移动较为精准。对于产生的其他方向的偏转和角度的改变，即多个方向上极易产生偏移误差，通过驱动多个弯度调整组件将光学元件的某一位置向内收缩，调整光学元件所在平面的位置，并且弯度调整组件上的柔性护板在驱动弯曲收缩的过程中，将光学元件的偏转角度进行前后调整。通过多个弯度调节配合将光学元件重新对心操作。整体采用齿轮齿条的微调传动模式，柔性护板的自弯曲和收缩同步进行，重新进行光学元件的位置更新，位置调节幅度较小，操作较为简便。该装置除弯度调整组件为柔性调节结构外，均采用刚性的调节模式，其轴向移动调节时较为精准，不易产生振动。另外，该装置适配于多种不同半径的光学元件，适配性更高。

附图说明

图1是本发明实施例的一种光学元件轴向调整装置整体结构图；

图2是本发明实施例的一种光学元件轴向调整装置的轴向调整单元的局部结构图；

图3是本发明实施例的一种光学元件轴向调整装置的另一角度轴向调整单元的局部结构图；

图4是本发明实施例的一种光学元件轴向调整装置的轴向调整单元的主视图；

图5是本发明实施例的一种光学元件轴向调整装置的主驱动轴的结构图。

其中，1、柔性护板；2、支撑环；3、第一L型齿条；4、限位卡槽；5、同步带；6、操作轴；7、套轴；8、主齿轮；9、第二L型齿条；10、第一花键轴；11、伸缩板；12、调整齿轮；13、调整齿条；14、限位弹簧；15、移动杆；16、连接板；17、第二花键轴；18、螺纹段；19、绕带钉；20、主动同步带轮。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

实施例1

一种光学元件轴向调整装置，如图1-5所示，包括支撑环2和多个轴向调整单元。支撑环2上沿周向均匀架设有多个轴向调整单元。

如图1所示，每组轴向调整单元均包括双向驱动组件、柔性护板1和弯度调整组件：其中，双向驱动组件架设在支撑环2上，分别驱动两个齿条沿竖直的方向朝相反的方向移动。如图2和图4所示，每组双向驱动组件均包括：主齿轮8，转动设置在支撑环2的一侧；套轴7的一端穿过主齿轮8，并与主齿轮8花键配合；限位卡槽4；两个齿条分别为长度不同的第一L型齿条3和第二L型齿条9。柔性护板1的背部两端分别固定设置有调整齿轮12；柔性护板1通过第一花键轴10与一组齿条的一侧端部滑动配合；多个横截面为L型的柔性护板1形成圆弧结构，用于固定光学元件。

如图2和图3所示，弯度调整组件包括移动杆15，以及与移动杆15两端转动且弹性连接的两个调整齿条13；移动杆15通过第二花键轴17与另一组齿条的一侧端部滑动配合；两个调整齿条13的外侧分别与两个调整齿轮12啮合。伸缩板11的一端与第一花键轴10固定连接。伸缩板11包括套筒，其一端与第一花键轴10固定连接；移动板，其一端滑动设置在套筒内，另一端与操作轴6螺纹配合。

其中，两个限位卡槽4固定设置在支撑环2上，并限位第一L型齿条3和第二L型齿条9；第一L型齿条3的端部穿过有第一花键轴10，并花键配合；第二L型齿条9的端部穿过有第二花键轴17，并花键配合。

为了增加结构的紧凑性，以及装置的可操作性，将轴向移动和弯度调节通过同一驱动结构分别进行驱动。如图2和图5所示，包括操作轴6和套轴7，操作轴6的一端依次穿过齿轮齿条组件、支撑环2和伸缩板11的另一端，并与伸缩板11螺纹配合，与齿轮齿条组件和支撑环2转动配合；操作轴6的另一端为花键轴；套轴7滑动套设在操作轴6上；套轴7的一端为花键轴，与齿轮齿条组件花键配合，另一端与操作轴6的另一端花键配合；套轴7轴向移动时仅一端配合。

进一步的，如图3所示，调整齿条13的内侧与移动杆15通过限位弹簧14弹性连接；其中，常态下限位弹簧14保持压缩状态，且调整齿条13与调整齿轮12保持啮合状态。为了增加连接和传动的稳定性，第二花键轴17的端部固定设置有连接板16，连接板16的另一端与移动杆15固定连接。

较佳的，其中轴向调整单元为三个，三个轴向调整单元的套轴7通过同步带结构同步驱动，如图2和图4所示；同步带结构包括：主动同步带轮20，花键配合在一个套轴7上，位于套轴7的花键的前部；从动同步带轮，花键配合在另两个套轴7上，位于套轴7的花键的前部；主动同步带轮20和两个从动同步带轮分别通过一个同步带5传动连接。为了避免影响光学元件的使用，支撑环2的固定设置有两个绕带钉19，设置在两个轴向调整单元之间；两个同步带5均绕过绕带钉19使主动同步带轮20和从动同步带轮进行传动。

此外，支撑环2底部固定有固定座，以实现整体的移动。为了增加弯度调整组件对整个光学元件位置更新的幅度，如图2和图3所示，支撑环2在第一花键轴10的位置处开设有容纳第一花键轴10通过的凹槽；支撑环2的凹槽处，支撑环2的表面向内固定设置有安装板；主齿轮8转动设置在安装板上。

本实施例中，主操作元件包括操作轴6和套轴7，如图2和图5所示，包括以下使用步骤：

（1）光学元件的轴向调节。

将其中一个套轴7一端的花键拔出，脱离与主齿轮8的配合，将另一端与操作轴6的带有花键的一端花键配合。转动套轴7带动操作轴6转动，此时，由于伸缩板11的一端限位于第一花键轴10，且操作轴6与支撑环2转动配合，则伸缩板11因为螺纹整体前后移动。由于第一花键轴10与第一L型齿条3采用花键配合，在伸缩板11进行轴向移动时，第一花键轴10沿着第一L型齿条3端部移动。

由于多个轴向调整单元采用同步带结构进行传动，因此，多个轴向调整单元同步进行驱动，带动多个柔性护板1轴向移动，进行调节。调节距离由转动的圈数进行调控。

（2）光学元件的重新对心以及所在平面上的位置和角度调整。

移动套轴7，脱离与主动同步带轮20之间的花键配合，以及与操作轴6之间的花键配合，与主齿轮8进行花键配合。

转动套轴7，驱动主齿轮8转动，进而带动第一L型齿条3和第二L型齿条9相反运动。若第一L型齿条3向内收缩，即柔性护板1向内收缩时，第二L型齿条9向上移动，带动移动杆15向上移动，两侧的调整齿条13则对应地向上移动，驱动调整齿轮12转动，进而带动柔性护板1弯曲。柔性护板1在弯曲的过程中，重新与光学元件进行施力抵触。由于另外两个支撑点不动，逐渐施力或释力不但能够调整光学元件在该点在所在平面上的移动，并能够改变光学元件在该点上的偏转情况（基本为其他方向重新逐渐地回到初始竖直状态）。多个弯度调整组件配合，将光学组件的位置和偏转角度重新调整，确保维持竖直对心的状态。

以上仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所做的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种光学元件轴向调整装置，其特征在于，包括：支撑环（2）以及均布在所述支撑环（2）上的多个轴向调整单元，每个轴向调整单元均包括：

双向驱动组件，架设在支撑环（2）的一侧；

轴向调节组件，架设在支撑环（2）的另一侧，且架设在所述双向驱动组件的一个驱动端上，通过双向驱动组件驱动沿朝向支撑环（2）的圆心方向移动；

柔性夹持组件，架设在轴向调节组件上，通过轴向调节组件驱动沿支撑环（2）的轴线方向移动；所述柔性夹持组件包括弧形限位结构，所述弧形限位结构相对于所述支撑环（2）同轴设置；

弯度调整组件，架设在支撑环（2）另一侧，通过所述双向驱动组件的另一个驱动端驱动沿轴向调节组件移动的相反方向移动，带动柔性夹持组件弯曲；

多个所述轴向调整单元的弧形限位结构共同合围形成用于固定光学元件的夹持面；

所述双向驱动组件包括：

主齿轮（8），转动设置在所述支撑环（2）的一侧；

相互平行的第一L型齿条（3）和第二L型齿条（9），分别通过限位卡槽（4）限位于所述支撑环（2）上，且相对于所述限位卡槽（4）能够滑动；所述第一L型齿条（3）和第二L型齿条（9）分别与主齿轮（8）的两侧啮合，通过主齿轮（8）驱动沿朝向圆心方向且往相反方向移动；

所述轴向调节组件包括：

伸缩板（11），架设在支撑环（2）的另一侧；所述第一L型齿条（3）的端部花键配合有第一花键轴（10）；所述第一花键轴（10）穿过所述伸缩板（11）的一端，并与所述伸缩板（11）固定连接；所述第一花键轴（10）的端部与所述柔性夹持组件的背部固定连接；

操作轴（6），穿过所述支撑环（2）和伸缩板（11）的另一端，并与所述伸缩板（11）螺纹配合；

所述弯度调整组件包括：

移动杆（15），通过第二花键轴（17）与第二L型齿条（9）花键配合；

两个调整齿轮（12），固定设置在所述柔性夹持组件的背部；

两个调整齿条（13），分别与所述移动杆（15）的两端转动连接；所述调整齿条（13）的内侧与所述移动杆（15）通过限位弹簧（14）弹性连接；其中，常态下所述限位弹簧（14）保持压缩状态，且所述调整齿条（13）与所述调整齿轮（12）保持啮合状态；

所述第二花键轴（17）的端部与所述移动杆（15）通过连接板（16）固定连接；

所述操作轴（6）一端依次穿过所述主齿轮（8）、支撑环（2）和伸缩板（11）的另一端，并与所述伸缩板（11）螺纹配合，所述操作轴（6）与主齿轮（8）和支撑环（2）转动配合；所述操作轴（6）的另一端为花键轴；

所述操作轴（6）上滑动套设有套轴（7）；所述套轴（7）的一端为花键轴，与主齿轮（8）花键配合，所述套轴（7）的另一端与操作轴（6）的另一端花键配合；所述套轴（7）轴向移动时与主齿轮（8）或操作轴（6）配合；

所述柔性夹持组件为横截面为L型的柔性护板（1）；

所述轴向调整单元为三个，相邻的套轴（7）间通过同步带结构同步驱动；所述同步带结构包括：

主动同步带轮（20），花键配合在一个所述套轴（7）上；

两个从动同步带轮，花键配合在另两个所述套轴（7）上，位于套轴（7）的花键的前部；所述主动同步带轮（20）和两个所述从动同步带轮分别通过一个同步带（5）传动连接；

其中，将其中一个套轴（7）一端的花键拔出，脱离与主齿轮（8）的配合，将另一端与操作轴（6）的带有花键的一端花键配合；转动套轴（7）带动操作轴（6）转动，此时，由于伸缩板（11）的一端限位于第一花键轴（10），且操作轴（6）与支撑环（2）转动配合，则伸缩板（11）因为螺纹整体前后移动；由于第一花键轴（10）与第一L型齿条（3）采用花键配合，在伸缩板（11）进行轴向移动时，第一花键轴（10）沿着第一L型齿条（3）端部移动；

由于多个轴向调整单元采用同步带结构进行传动，因此，多个轴向调整单元同步进行驱动，带动多个柔性护板（1）轴向移动，进行调节；

其中，第二L型齿条（9）向上移动，带动移动杆（15）向上移动，两侧的调整齿条（13）则对应地向上移动，驱动调整齿轮（12）转动，进而带动柔性护板（1）弯曲。

2.根据权利要求1所述的一种光学元件轴向调整装置，其特征在于，所述支撑环（2）固定设置有四个绕带钉（19），两两设置在两个所述轴向调整单元之间；

两个所述同步带（5）均分别绕过两个所述绕带钉（19）使主动同步带轮（20）和从动同步带轮进行传动。

3.根据权利要求1所述的一种光学元件轴向调整装置，其特征在于，所述支撑环（2）在所述第一花键轴（10）的位置处开设有容纳第一花键轴（10）通过的凹槽；所述支撑环（2）的表面向内固定设置有安装板；所述主齿轮（8）转动设置在所述安装板上。

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