光学元件的多维度调节机构的制作方法

1.本实用新型属于光学仪器技术领域，特别涉及一种光学元件的多维度调节机构。


背景技术：

2.在光学仪器调试安装过程中，常常需要调节光学元件的姿态使其处于设计位。现有技术如中国专利cn105572830b公开的五自由度调整装置，其透镜安装在透镜安装台上，透镜安装台与角度调整台刚性连接，调节机构通过调节角度调整台来实现透镜的角度调节。然而，该方案并未公开透镜与透镜安装台连接的具体方案。若采用常规胶合连接方式连接透镜与角度调整台，则存在连接失效的风险，透镜定位的可靠性与稳定性无法保障，若采用如中国专利cn106569393a一种反射镜定位装置中所公开的机械锁紧连接方式，将反射镜限位于镜座的圆形凸台与压圈之间，压圈底部与反射镜上表面进行充分接触，即反射镜限位于圆形凸台与压圈之间，压圈对反射镜镜面的边沿施加了作用力，这样反射镜显露区域的边沿会因接触应力而产生面型变化，影响其光学性能，另外，该方案中压圈还遮挡了反射镜镜面边沿段，减少了反射镜的有效反射面积。


技术实现要素：

3.本实用新型的目的在于提供一种能可靠安装光学元件并保护其作用面的光学元件的多维度调节机构。
4.为实现以上目的，本实用新型采用的技术方案为：一种光学元件的多维度调节机构，包括箍设于光学元件外周的约束环，约束环为开口环且环体开口处设有调节元件调节其开口间隙大小；约束环的外周围设有围框，围框与光学元件分离布置且其前端敞口避让光学元件的光学作用面供光线入射与反射，围框上设有调节元件与约束环相连并驱使其在围框内平移或偏转。
5.与现有技术相比，本实用新型存在以下技术效果：光学元件通常为片状或块状，且其端面为光学作用面。应用约束环将光学元件箍设于其中，二者的连接可靠且连接操作便捷，约束环与光学元件的侧壁直接接触并对其周向施加均匀的作用力，对光学元件端面的影响较小，能在安装光学元件时保护其光学作用面。再在约束环外周设置围框且约束环与围框通过调节元件相连，光学元件无需与调节元件接触便能实现约束环的姿态调节，使光学元件在调节时几乎不会产生应力变形，从而能进一步在调节光学元件姿态时保护其光学作用面。
附图说明
6.下面对本说明书各附图所表达的内容及图中的标记作简要说明：
7.图1是光学元件的示意图；
8.图2是约束环的立体示意图；
9.图3是约束环另一视角的立体示意图；
10.图4是实施例装配有光学元件时的立体示意图；
11.图5是实施例装配有光学元件时的主视图；
12.图6是图5的c-c剖视图；
13.图7是本实施例装配有光学元件时的拆分示意图；
14.图8是本实施例装配有光学元件时另一视角的拆分示意图。
15.图中：2.光学元件，10.约束环，10a.环体开口，11.调节缺口，12.连接孔一，13.连接孔二，20.围框，21.第一挡板，22.第二挡板，221.避让孔，23.基板，24.连接板，31.第一调节螺钉，32.第二调节螺钉，41.弹性元件，p.芯轴平行面。
具体实施方式
16.下面结合附图，通过对实施例的描述，对本实用新型的具体实施方式作进一步详细说明。
17.为便于充分了解本实施例，先对光学元件2作简单说明。如附图1所示，光学元件通常为片状或块状，光学作用面为其端面。光学元件为反射镜时，其光学作用面即为反射镜面。
18.一种光学元件的多维度调节机构，包括箍设于光学元件2外周的约束环10，约束环10为开口环且环体开口10a处设有调节元件调节其开口间隙大小。本实施例如附图2、3所示，设于约束环10开口端的连接孔一12同轴布置，调节螺钉连接位于约束环10两端的连接孔一12，旋动调节螺钉便能调节约束环10环体开口10a处的间隙大小。在其他实施例中也可以采用可调式卡扣等方式调节环体开口10a处的开口间隙大小。
19.约束环10的环体外侧围设有围框20，围框20上设有调节元件与约束环10相连并驱使其在围框20内平移或偏转。如附图6所示，约束环10与围框20间隙或间隔布置，光学元件2箍设于约束环10内时，调节元件过渡连接约束环10与围框20并能调节约束环10与围框20之间的间隙，就能调节安装在约束环10内光学元件2的法线姿态。
20.进一步地，围框20与光学元件2分离布置，指的是应当根据光学元件2合理设计约束环10与围框20内壁的间隙，及约束环10在围框20内的调节行程。避免安装在约束环10内的光学元件2在调节过程中与围框20的内壁相互作用导致光学元件2变形或损坏。为避免光学元件2的光学作用面与围框20接触，同时使光学元件2的光学作用面完全显露于围框20前侧区域中，围框20的前端敞口布置以避让光学元件2的光学作用面，供光线入射与反射。本实施例的光学元件2如附图1所示，整体呈圆片状。本实施例的围框20如附图6、8所示，整体呈中部设有圆形台阶孔的方形框体状，围框20的底部设有基板23与相邻部件连接。其中，光学元件2容置于所述台阶孔的大径段，小径段处设有调节元件且小径段的孔径大于等于光学元件2光学作用面的直径，使其光学作用面能完全显露出来。这样连接并调节约束环10在围框20内姿态的调节元件均设于光学元件2的周侧，能有效避让光学元件2的端面，进而避免调节机构遮挡光学作用面或对其光学作用面施加作用力，从而在保护光学元件2的同时能满足其使用需求。
21.为了在保证约束环10与光学元件2可靠安装的同时保护光学元件2的光学作用面面型，如附图2、3所示，约束环10的中部为前端孔径大、后端孔径小的圆形阶梯孔，其大径段的孔径大于等于圆片状光学元件2的外径且大径段的轴向尺寸小于光学元件2边缘处的轴
向尺寸。如附图6所示，光学元件2的光学作用面位于图中右侧，约束环10包覆并可靠约束光学元件2的左侧，这样约束环10仅对光学元件2远离光学作用面的侧壁施加作用力，有效避免约束环10对光学元件2侧壁施加作用力导致光学作用面面型发生变化的情况，从而实现光学元件2的稳定可靠安装。在其他实施例中，约束环10也可以是与光学元件2外轮廓相符的多边形环体等。
22.进一步的，约束环10的环体内圈壁上设有开口指向环芯的调节缺口11，这样使用时约束环10对光学元件2施加的作用力更加均匀。本实施例中，调节缺口11的开口指向与环体开口位于同一直线上，这样加工时调节缺口11与环体开口10a可一次切割成型。如附图2、3所示，调节缺口11是贯通约束环10环体两端的槽型缺口，优选方案中，调节缺口11为弯弧底，减少缺口底部的应力集中。
23.如附图4、5、6所示，围框20的框体上设有与约束环10的环体外周面抵靠配合的第一调节螺钉31，各第一调节螺钉31的芯轴平行于同一平面，这样环绕约束环10的周向间隔设置若干第一调节螺钉31，旋紧或旋松第一调节螺钉31就能驱使约束环10在其芯轴平行面p内平移或转动。围框20的端壁上设有与约束环10的环体端面抵靠配合的第二调节螺钉32，各第二调节螺钉32的芯轴相互平行并垂直于第一调节螺钉31的芯轴平行面p，这样在约束环10的端面处设置若干第二调节螺钉32，旋紧或旋松第二调节螺钉32就能驱使约束环10在芯轴平行面p的法向方向上平移或相对芯轴平行面p偏转。如此，如附图1所示，本实施例能调节球面光学元件2沿x轴方向的左右平动、沿y轴方向的前后平动、沿z轴方向的上下平动、绕x轴上下俯仰、绕z轴左右偏摆，共5个维度的调节，从而能充分调节光学元件2的姿态使满足使用需求。
24.本实施例中，约束环10的外环面位于同一圆柱面上，围框20上环约束环10的周向间隔布置有至少三个第一调节螺钉31，各第一调节螺钉31的芯轴交于一点并共面布置，所述的第一调节螺钉31贯穿围框20的框体与约束环10的外周面抵靠配合。这样旋动第一调节螺钉31便能驱使约束环10在第一调节螺钉31所共面内平移或转动。为便于调节，两个第一调节螺钉31的芯轴重合且该芯轴与另一个第一调节螺钉31的间距大于光学元件2的半径。本实施例如附图5所示，围框20整体呈方形框体状，三个第一调节螺钉31分别设于围框20的上表面、左侧面与右侧面，第一调节螺钉31的芯轴所共面垂直于围框20中部台阶孔的孔芯。设于左、右侧面的两个第一调节螺钉31的芯轴重合并平行于x轴，且该芯轴位于围框20台阶孔的孔芯下方。在使用时，旋紧位于围框20左侧面或右侧面任一第一调节螺钉31，同时旋松二者中另一第一调节螺钉31，能驱使约束环10在x轴方向平移；旋松围框20上表面的第一调节螺钉31，同时旋紧设于围框20左、右侧面的第一调节螺钉31能驱使约束环10向z轴正向平移。依此类推，通过旋紧或旋松第一调节螺钉31能实现约束环10在第一调节螺钉31的芯轴所共面内的平移与转动。本实施例中x轴水平布置、z轴铅锤布置，在其他实施例中，x轴与z轴可根据需求选定，第一调节螺钉31的布置可随之变化。这里所述的上、下、左、右为附图5的图示方向。
25.在另一实施例中，约束环10外环面位于同一棱柱面上，围框20的内轮廓与约束环10的外轮廓相符并与约束环10间隙布置，围框20上环约束环10的周向间隔布置第一调节螺钉31，各第一调节螺钉31的芯轴位于同一平面内并分别垂直于其所处的围框内框面，所述的第一调节螺钉31贯穿围框20的框体与约束环10的外周面抵靠配合，这样能便利布置第一
调节螺钉31并实现约束环10在第一调节螺钉31的芯轴所共面内平移。
26.如附图5、6所示，第二调节螺钉32包括轴芯连线呈等边三角形状的三个螺钉，其中位于两侧的螺钉中心连线水平布置。同时拧紧或拧松第二调节螺钉32能驱使约束环10在垂直于平面p的方向上位移。拧紧或拧松位于左侧、右侧的第二调节螺钉32能实现约束环10绕图中竖轴的左右偏摆，拧紧或拧松位于中间的第二调节螺钉32能实现约束环10绕图中横轴的俯仰摆动。这里所述的上、下、左、右为附图5的图示方向。
27.如附图6、7、8所示，围框20的一端设有第一挡板21，另一端设有第二挡板22，约束环10的的一端与第一挡板21通过弹性元件41相连，另一端与第二调节螺钉32抵靠配合。本实施例中，围框20的后端与第一挡板21可拆卸式连接，前端向框内延伸形成第二挡板22，第二挡板22上开设有供光束通过的避让孔221，避让孔221的孔径大于光学元件2的外径、小于约束环10的外径，设于第二挡板22上的第二调节螺钉32环避让孔221的周向间隔布置与约束环10抵靠配合。第一挡板21通过螺钉与围框20的框面相连，所述的弹性元件41为压力弹簧，约束环10邻近第一挡板21的座体侧设有连接板24，如附图3、6所示，约束环10邻近第一挡板21的座面上设有连接孔二13，螺钉穿过连接板24与连接孔二13螺纹连接。连接板24和第一挡板21的邻近板面处分别对应设有用于容置压力弹簧的凹槽，压力弹簧的两端分别容置于凹槽内并提供弹力驱使连接板24远离第一挡板21。