光學(xué)元件定心萬向調(diào)整機構(gòu)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種光學(xué)元件調(diào)整機構(gòu)，尤其涉及一種兩個轉(zhuǎn)動方向互不干涉，可以獨立調(diào)節(jié)、獨立鎖緊、且調(diào)整機構(gòu)轉(zhuǎn)動中心與光學(xué)元件反射中心重合的萬向調(diào)整機構(gòu)。
【背景技術(shù)】
[0002]在光機結(jié)構(gòu)設(shè)計中，尤其是涉及到轉(zhuǎn)折光路的光機結(jié)構(gòu)設(shè)計時，需要在光路轉(zhuǎn)折處放置具有反射或折反射功能的光學(xué)元件，通過調(diào)整其角度，完成光路的轉(zhuǎn)折。
[0003]目前，在光學(xué)元件角度調(diào)整的過程中，通常選用的調(diào)整架的形式是:固定一支撐點，在垂直的兩個方向上通過調(diào)節(jié)螺桿和彈性元件(如彈簧)的推、拉力完成光學(xué)元件的二維角度調(diào)整，如專利光學(xué)調(diào)整架(專利號ZL02264580.2)、整體式二維光學(xué)調(diào)整架(授權(quán)公告號CN102073117B)、二維角度調(diào)整架(申請?zhí)?014102265098)。
[0004]這種結(jié)構(gòu)的缺點是:1、調(diào)整架兩個方向的調(diào)整沒有各自固定的轉(zhuǎn)軸，導(dǎo)致兩個方向的轉(zhuǎn)動互相干涉、不能分別調(diào)節(jié)；2、萬向調(diào)整機構(gòu)固定的轉(zhuǎn)動點不在光學(xué)元件的反射面上，導(dǎo)致調(diào)整時反射面中心位置變化，反射光角度和位置同時改變，偏離了既定路線；3、角度調(diào)節(jié)范圍小，僅適用于需小角度微調(diào)的光路。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]為了克服已有技術(shù)中存在的上述缺點，本發(fā)明提供了一種兩個轉(zhuǎn)動方向互不干涉，可以獨立調(diào)節(jié)、獨立鎖緊，且調(diào)整機構(gòu)轉(zhuǎn)動中心與光學(xué)元件反射中心重合的萬向調(diào)整機構(gòu)。
[0006]本發(fā)明的技術(shù)解決方案如下:
[0007]一種光學(xué)元件定心萬向調(diào)整機構(gòu)，其特點在于，包括:光學(xué)元件、壓圈、圓形的內(nèi)環(huán)、第一內(nèi)環(huán)軸承、第二內(nèi)環(huán)軸承、內(nèi)環(huán)柔性筒、內(nèi)環(huán)手輪、內(nèi)環(huán)小鎖緊圈、內(nèi)環(huán)大鎖緊圈、內(nèi)環(huán)錐形壓圈、U型的外環(huán)、外環(huán)小鎖緊圈、外環(huán)大鎖緊圈、外環(huán)錐形壓圈、外環(huán)柔性筒、外環(huán)軸承、外環(huán)軸承壓圈、底座、具有凸臺的內(nèi)環(huán)軸承蓋、內(nèi)環(huán)軸承壓圈、內(nèi)環(huán)長軸和內(nèi)環(huán)短軸；
[0008]所述的內(nèi)環(huán)短軸通過所述的第一內(nèi)環(huán)軸承安裝在所述的外環(huán)一端開口的短軸軸承安裝座上，所述的內(nèi)環(huán)軸承蓋與所述的外環(huán)的短軸軸承安裝座固定連接，同時壓緊所述的第一內(nèi)環(huán)軸承的外徑；
[0009]所述的內(nèi)環(huán)長軸通過所述的第二內(nèi)環(huán)軸承安裝在所述的外環(huán)另一端開口的長軸軸承安裝座上，所述的內(nèi)環(huán)柔性筒與所述的外環(huán)的長軸軸承安裝座固定連接，且與所述的內(nèi)環(huán)長軸過渡配合，同時壓緊所述的第二內(nèi)環(huán)軸承的外徑，所述的內(nèi)環(huán)錐形壓圈與內(nèi)環(huán)柔性筒錐面配合，所述的內(nèi)環(huán)大鎖緊圈與內(nèi)環(huán)小鎖緊圈依次螺紋連接在所述的內(nèi)環(huán)柔性筒的端部，所述的內(nèi)環(huán)手輪固定連接在所述的內(nèi)環(huán)長軸的外端部；
[0010]通過所述的壓圈將所述的光學(xué)元件固定在所述的內(nèi)環(huán)中，該內(nèi)環(huán)的對稱處分別與所述的內(nèi)環(huán)短軸與內(nèi)環(huán)長軸連接，保證內(nèi)環(huán)短軸和內(nèi)環(huán)長軸的轉(zhuǎn)動軸在光學(xué)元件的反射面上且通過反射中心點O ;
[0011]在所述的外環(huán)的底部設(shè)有外環(huán)階梯轉(zhuǎn)軸，所述的外環(huán)柔性筒套在該外環(huán)階梯轉(zhuǎn)軸夕卜、且二者過渡配合，所述的外環(huán)錐形壓圈與外環(huán)柔性筒錐面配合，所述的外環(huán)大鎖緊圈與外環(huán)小鎖緊圈依次與外環(huán)柔性筒螺紋連接，所述的外環(huán)階梯轉(zhuǎn)軸通過外環(huán)軸承與所述的底座固定連接，使外環(huán)階梯轉(zhuǎn)軸即Y2軸通過所述的光學(xué)元件的反射面上的反射中心點O。
[0012]所述的內(nèi)環(huán)為圓環(huán)，圓環(huán)內(nèi)部設(shè)有階梯孔，供所述的光學(xué)元件安裝，內(nèi)環(huán)的圓周相對處分別設(shè)有供所述的內(nèi)環(huán)長軸和內(nèi)環(huán)短軸安裝的凹槽。
[0013]所述的內(nèi)環(huán)短軸上帶有連接第一內(nèi)環(huán)軸承的階梯軸；所述的內(nèi)環(huán)長軸上帶有連接第二內(nèi)環(huán)軸承和內(nèi)環(huán)柔性筒的階梯軸。
[0014]所述的外環(huán)為U型環(huán)，其U型內(nèi)徑大于所述的內(nèi)環(huán)的外徑，U型的開口兩端分別設(shè)有內(nèi)環(huán)短軸軸承安裝座和內(nèi)環(huán)長軸軸承安裝座，U型的底部設(shè)有連接外環(huán)軸承與外環(huán)柔性筒的外環(huán)階梯轉(zhuǎn)軸。
[0015]所述的內(nèi)環(huán)柔性筒包括依次連接的具有外螺紋的螺紋鎖緊筒、錐形筒、連接板和凸臺，所述的螺紋鎖緊筒和錐形筒上設(shè)有多個軸向開口槽，所述的中心通孔的內(nèi)徑隨開口槽的壓緊與放松情況縮小或放大，所述的錐形筒的外圓錐面與內(nèi)環(huán)錐形壓圈的內(nèi)圓錐面角度和尺寸一致，二者錐面配合。
[0016]所述的底座任意方向固定在光學(xué)平臺或者其他支撐座上。
[0017]理想安裝后內(nèi)外環(huán)兩軸互相垂直，通過兩軸的360°轉(zhuǎn)動使光學(xué)元件轉(zhuǎn)動任意角度。為避免底座的遮擋，通過改變底座的連接位置，可以接收任意角度的入射光。
[0018]本發(fā)明的工作原理:
[0019]二維調(diào)整方式:本發(fā)明的萬向調(diào)整機構(gòu)兩個轉(zhuǎn)軸互相垂直，一根軸連接在內(nèi)環(huán)上，通過鑲嵌在外環(huán)上的軸承進行轉(zhuǎn)動；另一根軸連接在外環(huán)上，通過鑲嵌在底座上的軸承進行轉(zhuǎn)動；兩軸均可進行360°轉(zhuǎn)動，且轉(zhuǎn)動互不干涉，可實現(xiàn)光學(xué)元件萬向調(diào)整。萬向調(diào)整機構(gòu)的兩個轉(zhuǎn)動軸的轉(zhuǎn)動中心線在光學(xué)元件的反射面上，使得反射面中心固定，對于入射點在光學(xué)元件中心的入射光，調(diào)整時只改變反射光的角度，不改變反射點位置。
[0020]鎖緊方式:通過帶有軸向開口的柔性元件分別將內(nèi)環(huán)連接在外環(huán)上，外環(huán)連接在底座上，旋緊鎖緊圈，將錐形壓圈壓入柔性元件外錐面上，使其收緊達到鎖緊的效果。
[0021]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的積極效果:
[0022]本發(fā)明將萬向調(diào)整機構(gòu)的兩維轉(zhuǎn)軸獨立，使得光學(xué)元件兩個方向的轉(zhuǎn)動互不干涉，可以分別調(diào)節(jié)、分別鎖緊。萬向調(diào)整機構(gòu)的兩個轉(zhuǎn)動軸的轉(zhuǎn)動中心線在光學(xué)元件的反射面上，使得反射面中心固定，對于入射點在光學(xué)元件中心的入射光，調(diào)整時只改變反射光的角度，不改變反射點位置。二維轉(zhuǎn)軸通過軸承360°轉(zhuǎn)動，可實現(xiàn)光學(xué)元件萬向調(diào)整，且轉(zhuǎn)動互不干涉。通過改變底座的連接位置，可以接收任意角度的入射光。兩軸分別帶有鎖緊機構(gòu)，可以將光學(xué)元件在任意位置固定。本發(fā)明的萬向調(diào)整機構(gòu)結(jié)構(gòu)簡單、操作方便，可廣泛的應(yīng)用于需要轉(zhuǎn)折光路的光機結(jié)構(gòu)中。
【附圖說明】
[0023]圖1為本發(fā)明的光學(xué)元件定心萬向調(diào)整機構(gòu)立體圖；
[0024]圖2為本發(fā)明的光學(xué)元件定心萬向調(diào)整機構(gòu)剖面圖，其中I為本發(fā)明的內(nèi)環(huán)短軸固定方式局部放大剖面圖；II為本發(fā)明的內(nèi)環(huán)長軸鎖緊模塊局部放大剖面圖；111為本發(fā)明的外環(huán)鎖緊模塊局部放大剖面圖；
[0025]圖3為本發(fā)明的內(nèi)環(huán)立體圖；
[0026]圖4為本發(fā)明的內(nèi)環(huán)短軸立體圖；
[0027]圖5為本發(fā)明的內(nèi)環(huán)長軸立體圖；
[0028]圖6為本發(fā)明的外環(huán)轉(zhuǎn)軸剖面圖；
[0029]圖7為本發(fā)明的內(nèi)環(huán)柔性筒立體圖；
[0030]圖8為本發(fā)明的內(nèi)環(huán)錐形壓圈立體圖；
[0031]圖9為本發(fā)明的內(nèi)環(huán)大鎖緊圈立體圖；
[0032]圖10為本發(fā)明的光學(xué)元件定心萬向調(diào)整機構(gòu)沿X軸方向的剖面圖；
[0033]圖11為本發(fā)明的光學(xué)元件定心萬向調(diào)整機構(gòu)沿Y軸方向的剖面圖；
【具體實施方式】
[0034]下面結(jié)合附圖和【具體實施方式】對本發(fā)明作進一步詳細說明，但不應(yīng)以此限制本發(fā)明的保護范圍。
[0035]如圖1-圖2所示，一種光學(xué)元件定心萬向調(diào)整機構(gòu)，包括:光學(xué)元件1、壓圈2、內(nèi)環(huán)3、第一內(nèi)環(huán)軸承4-1、第二內(nèi)環(huán)軸承4-2、內(nèi)環(huán)柔性筒5、內(nèi)環(huán)手輪6、內(nèi)環(huán)小鎖緊圈7、內(nèi)環(huán)大鎖緊圈8、內(nèi)環(huán)錐形壓圈9、外環(huán)10、外環(huán)小鎖緊圈11、外環(huán)大鎖緊圈12、外環(huán)錐形壓圈13、外環(huán)柔性筒14、外環(huán)軸承15、外環(huán)軸承壓圈16、底座17、內(nèi)環(huán)軸承蓋18、內(nèi)環(huán)軸承壓圈19、內(nèi)環(huán)長軸20和內(nèi)環(huán)短軸21。
[0036]如圖3所示，所述內(nèi)環(huán)3為圓環(huán)，圓環(huán)內(nèi)部設(shè)有安裝光學(xué)元件I的通光階梯孔，圓環(huán)包括與光學(xué)元件I反射面接觸的光學(xué)元件反射面配合面3-3、與光學(xué)元件I外徑接觸的光學(xué)元件外徑配合孔3-4、與壓圈2螺紋配合的螺紋孔3-5。所述內(nèi)環(huán)3在光學(xué)元件反射面配合面3-3上有兩根互相垂直的對稱軸\和Y ，交點O i即為圓環(huán)在光學(xué)元件反射面配合面3-3上的旋轉(zhuǎn)中心點。X1軸的兩端分別帶有短軸連接凹槽3-1和長軸連接凹槽3-2。
[0037]如圖4所示，所述的內(nèi)環(huán)短軸21由內(nèi)環(huán)短軸連接板21-1和內(nèi)環(huán)短軸階梯軸21_2組成。
[0038]如圖5所示，所述的內(nèi)環(huán)長軸20由內(nèi)環(huán)長軸連接板20-1和內(nèi)環(huán)長軸階梯軸20_2組成。
[0039]如圖6所示，所述的外環(huán)10為U型環(huán)，其U型內(nèi)徑大于所述的內(nèi)環(huán)3的外徑。U型環(huán)的開口兩端分別設(shè)有內(nèi)環(huán)短軸軸承安裝座10-2和內(nèi)環(huán)長軸軸承安裝座10-3。內(nèi)環(huán)短軸軸承安裝座10-2的中心軸和內(nèi)環(huán)長軸軸承安裝座10-3的中心軸同軸，即為X2軸。U型環(huán)的底部設(shè)有外環(huán)階梯轉(zhuǎn)軸10-1。所述外環(huán)階梯轉(zhuǎn)軸10-1的轉(zhuǎn)動軸即為1軸，與上述乂2軸在同一平面且互相垂直交點為02。
[0040]如圖7所示，所述的內(nèi)環(huán)柔性筒5的外筒由依次連接的四部分組成，第一部分為具有外螺紋的螺紋鎖緊筒5-2 ;第二部分，即外圓柱面為圓錐面的錐形筒5-3 ;第三部分為連接板5-4，用于固定所述的內(nèi)環(huán)柔性筒5 ;第四部分為凸臺5-5，用以壓緊內(nèi)環(huán)軸承外徑。所述的螺紋鎖緊筒5-2和錐形筒5-3上設(shè)有多個軸向開口槽5-1，所述的內(nèi)環(huán)柔性筒5具有中心通孔5-6，其內(nèi)徑的大小隨開口槽5-1的壓緊與放松，縮小或放大。
[0041]所述的外環(huán)柔性筒14的結(jié)構(gòu)與內(nèi)環(huán)柔性筒5的結(jié)構(gòu)相同。所述外環(huán)柔性筒14帶有多個軸向開口槽，外筒包括螺紋鎖緊筒、錐形筒、連接板、外環(huán)軸承壓緊凸臺。
[0042]如圖8所示，所述內(nèi)環(huán)錐形壓圈9的內(nèi)圓錐面9-1與所述內(nèi)環(huán)柔性筒5的錐形筒5-3的外圓錐面角度和尺寸一致，二者可以錐面配合。被擠壓面為圓錐上端面9-2。
[0043]所述外環(huán)錐形壓圈13的結(jié)構(gòu)與所述內(nèi)環(huán)錐形壓圈9的結(jié)構(gòu)相同。外環(huán)錐形壓圈13的內(nèi)圓錐面與所述外環(huán)柔性筒13的錐形筒外圓錐面角度和尺寸一致，二者可以錐面配入口 ο
[0044]如圖9所示，所述內(nèi)環(huán)大鎖緊圈8設(shè)有壓緊內(nèi)環(huán)錐形壓圈9的凸臺8-1。內(nèi)環(huán)大鎖緊圈8的內(nèi)部具有內(nèi)螺紋8-2，該內(nèi)螺紋8-2與內(nèi)環(huán)柔性筒5的螺紋鎖緊筒5-2的螺紋尺寸一致，內(nèi)環(huán)大鎖緊圈8的外周緣分布有多個防滑槽8-3。
[0045]所述的外環(huán)大鎖緊圈12的結(jié)構(gòu)與所述內(nèi)環(huán)大鎖緊圈8的結(jié)構(gòu)相同。外環(huán)大鎖緊圈12帶有壓緊外環(huán)錐形壓圈13的凸臺，內(nèi)螺紋與外環(huán)柔性筒14的螺紋鎖緊