CN211878276U - 一种集成精密光学镜架 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于光学实验设备技术领域，具体涉及一种集成精密光学镜架，安装架一体设置在底座上方，在一号弹簧通孔的后端设置有限位槽，在限位槽内设置有限位杆，在安装架的左侧设置有水平呈45度角的通光孔，在安装架的前方设置有前面板，在前面板上设置有与四个一号弹簧通孔一一对应的四个二号弹簧通孔、与一号球窝对应的二号球窝、与两个螺纹通孔分别对应的矩形凹槽和球形凹槽，矩形凹槽和球形凹槽分别与两个螺纹副前端的钢珠接触，二号球窝与一号球窝内的钢珠接触。本实用新型安装架与前面板利用钢珠连接可以简单精确的限制调节的自由度，使调节自由度从六个变为两个，在精密的光学光路中其调节精度大大提高。

Description

一种集成精密光学镜架

技术领域

本实用新型属于光学实验设备技术领域，具体涉及一种集成精密光学镜架。

背景技术

在涉及光学的各种实验中，需要通各种焦距不一的透镜以及反射率不同的反射镜来将激光光束进行聚焦、扩束、反射、透射、分束以及高精度方位角调节等操作。各种光学元件被固定在类型不一的光学镜架上，并通过调节光学镜架进一步调节光学元件的方位角，进而对激光光束进行变换。在各种光学实验室以及光机组件中，各种光学镜架被固定在间隔为25mm的M6阵列孔的光学平台上，以便建立稳定的光束变换，从而进行精密光学实验验证。在进行科学实验验证或者精密光学系统中，光学平台上固定间隔的M6阵列孔为进行激光光束变换提供有效参考系，通过精确控制激光光束并使其沿着阵列孔中心传输可有效方便估计激光传输距离，进而可以计算出包括激光光束腰斑以及发散角等性质，以便进行光束干涉、光束耦合以及模式匹配等光束变换操作。光学镜架的性能直接影响光学实验的精度以及稳定性，尤其在一些精密光学实验中，需要精确的进行光束与光学腔之间的模式匹配的操作，其长期稳定性依赖于光路中激光光束的稳定型，也就是光学镜架的稳定性，其系统搭建以及维护也依赖于光学镜架的操作性。传统光学镜架由压脚、底座、镜桶、支杆以及镜架座等多部分分离组件组成，并通过多级螺丝固定，在使用过程中需要将各元件组装后使用，操作繁琐；而且传统镜架在外界温度等因素变化时，多组件之间应力以及膨胀系数等因素不同时，会致使光学实验稳定性差，存在抗干扰能力差以及需要经常调整光路等缺点。随着对光学系统复杂性、稳定性、精密性、集成化、便于维护等各方面要求的不断提高，设计一款高稳定性、高精密调节、使用方便、占地面积小的集成精密光学镜架尤为重要。

实用新型内容

本实用新型针对上述问题提供了一种集成精密光学镜架。

为达到上述目的本实用新型采用了以下技术方案：

一种集成精密光学镜架，包括底座、安装架和前面板，在所述底座前后两侧的中部设置有安装凸块，在所述安装凸块的中部设置螺钉安装槽，所述安装架一体设置在底座上方，所述安装架的上部为弧形，在所述安装架上部弧形的两个角处设置有螺纹通孔，在所述螺纹通孔内设置有螺纹副，在所述螺纹副的前端设置有钢珠，在所述安装架的前表面设置有一号球窝，所述一号球窝与两个螺纹通孔的连线构成直角三角形，且一号球窝处为直角，在所述一号球窝内设置有钢珠，在所述一号球窝与两个螺纹通孔之间均设置有两个一号弹簧通孔，在所述一号弹簧通孔的后端设置有限位槽，在所述限位槽内设置有限位杆，在所述安装架的左侧设置有水平呈45度角的通光孔，在所述安装架的前方设置有前面板，在所述前面板上设置有与四个一号弹簧通孔一一对应的四个二号弹簧通孔、与一号球窝对应的二号球窝、与两个螺纹通孔分别对应的矩形凹槽和球形凹槽，所述矩形凹槽和球形凹槽分别与两个螺纹副前端的钢珠接触，所述二号球窝与一号球窝内的钢珠接触，在所述二号弹簧通孔内设置有与前面板的侧面相通的固定孔，在所述固定孔内设置有横杆，在所述横杆与限位杆之间设置有弹簧，所述弹簧的两端分别固定在限位杆和横杆上，在所述前面板的斜对角线上设置有用于安装光学元件的通光槽，在所述通光槽的上部设置有紧固螺纹孔，在所述紧固螺纹孔内设置有紧固螺钉，用于卡紧光学元件。

进一步，在所述通光槽中心的正下方设置有通槽，所述通槽位于螺钉安装槽的正上方。

再进一步，在所述通光槽的下部设置有左右对称的两个支撑凸起，通过两个支撑凸起和紧固螺钉对光学元件进行三点固定，以使镜片受力均匀。

更进一步，在所述矩形凹槽内设置有两个相对的三角块，以实现对钢珠的限位，防止前面板绕一号球窝进行平面内的旋转。

更进一步，所述螺纹副由螺纹套和螺纹杆组成，所述螺纹套外表面和内表面分别设置有外螺纹和精密内螺纹，所述螺纹套通过外螺纹与螺纹通孔连接，所述螺纹套通过精密内螺纹与螺纹杆连接，螺纹副的使用可以增强螺纹杆调节的精密度。

更进一步，在所述底座的下表面设置有稳定凹槽，以增强底座的安装稳定性。

更进一步，在所述通光槽的后部设置有挡环，以方便安装光学元件。

更进一步，所述相邻的两个一号弹簧通孔后端的限位杆相互垂直，相邻的两个二号弹簧通孔内的横杆相互垂直，从而有效的保证弹簧拉力的均匀分布。

更进一步，所述底座上的竖棱做圆角设置，以避免镜架与器件的接触，同时防止划伤实验人员。

与现有技术相比本实用新型具有以下优点：

1、本实用新型提供的集成精密光学镜架装置，由前面板，螺纹副，弹簧，钢珠以及一体成型的底座和安装架组成；底座和安装架一体成型，避免了传统的分离式镜架的产生的接触应力不均导致的型变，同时也保证了材料受外界温度的变化最小化；前面板与固定底板架之间采用钢珠进行接触，并且以一号球窝所在的斜对角线的两对角线点分别置以两个螺纹副分别用来驱动前面板来调节前面板的水平和俯仰，为了保证调节的高精度，在前面板的对称分布面上开有四个对称的二号弹簧通孔，占据前面板绝大部分面积，四个二号弹簧通孔设计可将弹簧完美装填进去，相邻的两个横杆或限位杆摆放相互垂直，此垂直对称设计有效的保证了弹簧拉力的均匀分布，采用四根弹簧回拉方式进行高强度精准复位，稳定性和耐用性极高；利用较厚的底座和安装架以及半包覆结构可以联合增强镜架的稳定性；

2、本实用新型中的底座采用人性化设计，竖直棱处加工成圆角设计，既能避免镜架与器件的接触，又能使使用者更加安全；其两个螺钉安装槽的设计，螺钉安装槽的口径与光学平台的孔径相匹配，利用螺丝可以完美拧入，没有附加调整带来的误差；

3、本实用新型前面板与安装架采用非共面结构设计，安装架与前面板利用钢珠连接可以简单精确的限制调节的自由度，使调节自由度从六个变为两个，在精密的光学光路中其调节精度大大提高；

4、本实用新型具有体积小，加工工艺简单，适合批量加工且造价低廉，加工周期短，并且通过选材的不同可以在不同要求的实验环境中应用。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图；

图2为本实用新型底座和安装架的连接示意图；

图3为本实用新型底座和安装架的连接示意图；

图4为本实用新型前面板的结构示意图；

图5为本实用新型前面板的结构示意图；

图6为本实用新型前面板的结构示意图；

图7为本实用新型弹簧、横杆、限位杆的连接示意图；

图8为本实用新型螺纹副的结构示意图；

图9为本实用新型单个使用时的光线路径图；

图10为本实用新型多个组合使用时的示意图；

图中底座—1、安装架—2、前面板—3、安装凸块—4、螺钉安装槽—5、螺纹通孔—6、螺纹副—7、钢珠—8、一号球窝—9、一号弹簧通孔—10、限位槽—11、限位杆—12、通光孔—13、挡环—14、二号弹簧通孔—15、二号球窝— 16、矩形凹槽—17、球形凹槽—18、固定孔—19、横杆—20、弹簧—21、通光槽—22、紧固螺纹孔—23、通槽—24、支撑凸起—25、三角块—26、螺纹套— 27、螺纹杆—28、稳定凹槽—29。

具体实施方式

为了进一步阐述本实用新型的技术方案，下面通过实施例对本实用新型进行进一步说明。

如图1至图8所示，一种集成精密光学镜架，包括底座1、安装架2和前面板3，在所述底座1的前后两侧设置有安装凸块4，在所述安装凸块4的中部设置螺钉安装槽5，在所述底座1的下表面设置有稳定凹槽29，以增强底座1的安装稳定性。所述底座1上的竖棱做圆角设置，以避免镜架与器件的接触，同时防止划伤实验人员。所述安装架2一体设置在底座1上方，所述安装架2的上部为弧形，在所述安装架2上部弧形的两个角处设置有螺纹通孔6，在所述螺纹通孔6内设置有螺纹副7，在所述螺纹副7的前端设置有钢珠8，所述螺纹副 7由螺纹套27和螺纹杆28组成，所述螺纹套27外表面和内表面分别设置有外螺纹和精密内螺纹，所述螺纹套27通过外螺纹与螺纹通孔6连接，所述螺纹套 27通过精密内螺纹与螺纹杆28连接，在所述安装架2的前表面设置有一号球窝9，在所述一号球窝9内设置有钢珠8，所述一号球窝9与两个螺纹通孔6的连线构成直角三角形，且一号球窝9处为直角，在所述一号球窝9与两个螺纹通孔6之间均设置有两个一号弹簧通孔10，在所述一号弹簧通孔10的后端设置有限位槽11，在所述限位槽11内设置有限位杆12，在所述安装架2的左侧设置有水平呈45度角的通光孔13，在所述安装架2的前方设置有前面板3，在所述前面板3上设置有与四个一号弹簧通孔10一一对应的四个二号弹簧通孔15、与一号球窝9对应的二号球窝16、与两个螺纹通孔6分别对应的矩形凹槽17和球形凹槽18，所述矩形凹槽17和球形凹槽18分别与两个螺纹副7前端的钢珠8 接触，在所述矩形凹槽17内设置有两个相对的三角块26，以实现对钢珠8的限位，所述二号球窝16与一号球窝9内的钢珠8接触，在所述二号弹簧通孔15 内设置有与前面板3的侧面相通的固定孔19，在所述固定孔19内设置有横杆 20，在所述横杆20与限位杆12之间设置有弹簧21，所述弹簧21的两端分别固定在限位杆12和横杆20上，所述相邻的两个一号弹簧通孔10后端的限位杆12 相互垂直，相邻的两个二号弹簧通孔15内的横杆20相互垂直，从而有效的保证弹簧拉力的均匀分布。在所述前面板3的斜对角线上设置有用于安装光学元件的通光槽22，在所述通光槽22的上部设置有紧固螺纹孔23，在所述紧固螺纹孔23内设置有紧固螺钉，在所述通光槽22的下部设置有左右对称的两个支撑凸起25，通过两个支撑凸起25和紧固螺钉对光学元件进行三点固定，以使镜片受力均匀。在所述通光槽22的后部设置有挡环14，以方便安装光学元件。在所述通光槽22中心的正下方设置有通槽24，所述通槽24位于螺钉安装槽5的正上方。

本实用新型通过选取合适的球窝(9)大小、钢珠(8)的大小、前面板(3) 厚度、通光槽(22)深度、凸块(4)尺寸以及螺钉安装槽(5)的深度，同时使通光槽中心、通槽、螺钉安装槽位于同一竖直线上。最终可以让前面板前表面，即光学反射面，正好位于光学平台螺丝孔正上方，以便将反射光束沿着孔中心传输。

测试:

1、首先在弹簧21装入之前，先利用拉力计及游标卡尺测试弹簧21的回复形变的能力；

2、待测试合格后将弹簧21有序装入，而后在通光槽22内放入高反镜，将底座1固定在光学平台上；

3、将一束未准直的激光入射至高反镜，在粗调底座过后，通过螺纹副7来精确调节以准直光束，测试其水平及俯仰的调节能力(如图9)；

4、待光束准直后，再在该光学平台上放入一个该装有相同高反镜的光学镜架，并且放置在距离第一个镜架较远的位置如图(10)，将第一个镜架中反射出的光束入射至第二个光学镜架，细调后利用光阑及高度尺测试第二个镜架出射光束的准直情况。

以上显示和描述了本实用新型的主要特征和优点,对于本领域技术人员而言，显然本实用新型不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本实用新型的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本实用新型。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本实用新型的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本实用新型内。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (10)

1.一种集成精密光学镜架，其特征在于：包括底座(1)、安装架(2)和前面板(3)，在所述底座(1)前后两侧的中部设置有安装凸块(4)，在所述安装凸块(4)的中部设置螺钉安装槽(5)，所述安装架(2)一体设置在底座(1)上方，所述安装架(2)的上部为弧形，在所述安装架(2)上部弧形的两个角处设置有螺纹通孔(6)，在所述螺纹通孔(6)内设置有螺纹副(7)，在所述螺纹副(7)的前端设置有钢珠(8)，在所述安装架(2)的前表面设置有一号球窝(9)，所述一号球窝(9)与两个螺纹通孔(6)的连线构成直角三角形，且一号球窝(9)处为直角，在所述一号球窝(9)内设置有钢珠(8)，在所述一号球窝(9)与两个螺纹通孔(6)之间均设置有两个一号弹簧通孔(10)，在所述一号弹簧通孔(10)的后端设置有限位槽(11)，在所述限位槽(11)内设置有限位杆(12)，在所述安装架(2)的左侧设置有水平呈45度角的通光孔(13)，在所述安装架(2)的前方设置有前面板(3)，在所述前面板(3)上设置有与四个一号弹簧通孔(10)一一对应的四个二号弹簧通孔(15)、与一号球窝(9)对应的二号球窝(16)、与两个螺纹通孔(6)分别对应的矩形凹槽(17)和球形凹槽(18)，所述矩形凹槽(17)和球形凹槽(18)分别与两个螺纹副(7)前端的钢珠(8)接触，所述二号球窝(16)与一号球窝(9)内的钢珠(8)接触，在所述二号弹簧通孔(15)内设置有与前面板(3)的侧面相通的固定孔(19)，在所述固定孔(19)内设置有横杆(20)，在所述横杆(20)与限位杆(12)之间设置有弹簧(21)，所述弹簧(21)的两端分别固定在限位杆(12)和横杆(20)上，在所述前面板(3)的斜对角线上设置有用于安装光学元件的通光槽(22)，在所述通光槽(22)的上部设置有紧固螺纹孔(23)，在所述紧固螺纹孔(23)内设置有紧固螺钉，用于卡紧光学元件。

2.根据权利要求1所述的一种集成精密光学镜架，其特征在于：在所述通光槽(22)中心的正下方设置有通槽(24)，所述通槽(24)位于螺钉安装槽(5)的正上方。

3.根据权利要求1所述的一种集成精密光学镜架，其特征在于：在所述通光槽(22)的下部设置有左右对称的两个支撑凸起(25)，通过两个支撑凸起(25)和紧固螺钉对光学元件进行三点固定受力，以便稳定固定光学元件且方便安装及取下光学元件。

4.根据权利要求1所述的一种集成精密光学镜架，其特征在于：在所述矩形凹槽(17)内设置有两个相对的三角块(26)，以实现对钢珠(8)的限位，防止前面板(3)绕一号球窝(9)进行平面内的旋转。

5.根据权利要求1所述的一种集成精密光学镜架，其特征在于：所述螺纹副(7)由螺纹套(27)和螺纹杆(28)组成，所述螺纹套(27)外表面和内表面分别设置有外螺纹和精密内螺纹，所述螺纹套(27)通过外螺纹与螺纹通孔(6)连接，所述螺纹套(27)通过精密内螺纹与螺纹杆(28)连接。

6.根据权利要求1所述的一种集成精密光学镜架，其特征在于：在所述底座(1)的下表面设置有稳定凹槽(29)，以增强底座(1)的安装稳定性。

7.根据权利要求1所述的一种集成精密光学镜架，其特征在于：在所述通光槽(22)的后部设置有挡环(14)，以方便安装光学元件；所述通光槽(22)深度与光学元件厚度一致，以便光学元件反射面与前面板正面在一个水平面，以便观察光束在光学反射面位置。

8.根据权利要求1所述的一种集成精密光学镜架，其特征在于：所述相邻的两个一号弹簧通孔(10)后端的限位杆(12)相互垂直，相邻的两个二号弹簧通孔(15)内的横杆(20)相互垂直，从而有效的保证弹簧拉力的均匀分布。

9.根据权利要求1所述的一种集成精密光学镜架，其特征在于：所述底座(1)上的竖棱做圆角设置，以避免镜架与器件的接触，同时防止划伤实验人员。

10.根据权利要求4所述的一种集成精密光学镜架，其特征在于：所述底座(1)、安装架(2)和前面板(3)均为不锈钢或硬铝材质，所述三角块(26)为水晶玻璃、不锈钢或者人造宝石。

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