四維光學(xué)調(diào)整裝置及其使用方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種四維光學(xué)調(diào)整裝置，包括外環(huán)、中環(huán)、內(nèi)環(huán)、中環(huán)調(diào)整螺釘和內(nèi)環(huán)調(diào)整螺釘，三環(huán)通過中環(huán)調(diào)整螺釘和內(nèi)環(huán)調(diào)整螺釘連為一體，外環(huán)為固定件，內(nèi)環(huán)的內(nèi)孔為光學(xué)元件安裝孔，中環(huán)調(diào)整螺釘包括調(diào)節(jié)光學(xué)元件相對外環(huán)沿橫向第一軸移動的中環(huán)移動螺釘和以橫向第一軸為轉(zhuǎn)軸傾斜的中環(huán)傾斜螺釘，內(nèi)環(huán)調(diào)整螺釘包括調(diào)節(jié)光學(xué)元件相對外環(huán)沿橫向第二軸移動的內(nèi)環(huán)移動螺釘和以橫向第二軸為轉(zhuǎn)軸傾斜的內(nèi)環(huán)傾斜螺釘，橫向第一軸和橫向第二軸相垂直。上述裝置的使用方法：先調(diào)整三環(huán)同軸線并安裝光學(xué)元件，再調(diào)整光學(xué)元件，調(diào)整時螺釘成對使用，并保持與相應(yīng)斜面凸臺或凹坑接觸。本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡單緊湊、通光口徑大、四維調(diào)整相互解耦且調(diào)整方便快捷。
【專利說明】四維光學(xué)調(diào)整裝置及其使用方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種光學(xué)機(jī)械系統(tǒng)，尤其涉及一種用于光學(xué)系統(tǒng)中光學(xué)元件的四維光學(xué)調(diào)整裝置及其使用方法。
【背景技術(shù)】
[0002]在光學(xué)系統(tǒng)中通常涉及多個光學(xué)元件，各光學(xué)元件之間存在確定的位置和姿態(tài)關(guān)系，例如同軸光學(xué)系統(tǒng)要求各光學(xué)元件的光軸相互重合，因此需要光學(xué)調(diào)整裝置實現(xiàn)光學(xué)元件之間的位置和姿態(tài)調(diào)整。光學(xué)元件共有6個調(diào)整自由度，分別是沿橫向X和Y軸的平移、繞X和Y軸的傾斜以及沿光軸(Z軸)的平移(調(diào)焦)和繞光軸的回轉(zhuǎn)。其中繞光軸的回轉(zhuǎn)對于回轉(zhuǎn)對稱光學(xué)系統(tǒng)是不需要的，調(diào)焦則可用普通的直線運(yùn)動平臺實現(xiàn)，因此四維光學(xué)調(diào)整裝置的應(yīng)用較為普遍，包括沿橫向X和Y軸的平移以及繞X和Y軸的傾斜。
[0003]四維調(diào)整裝置也可用四個一維調(diào)整模塊組合而成，但是其體積大，成本高，占用空間較多，而且一般沒有通光功能，多用于對安裝空間沒有要求的反射鏡等光學(xué)元件的調(diào)整。CN 201110076224.7號中國專利文獻(xiàn)中公開了一種“四維光學(xué)調(diào)整裝置”，通過滑塊機(jī)構(gòu)實現(xiàn)兩維平移，滑塊保持架相對底座有兩維傾斜調(diào)整，兩者組合實現(xiàn)四維調(diào)整，其缺點是光軸方向的厚度仍然較大，對于通光口徑要求較大的場合，整個調(diào)整裝置的體積也偏大，不適用于對光軸方向有緊湊空間要求的場合，例如用球面干涉儀測量凸非球面時，用作像差補(bǔ)償?shù)墓鈱W(xué)補(bǔ)償器位于干涉儀與凸非球面之間，通常留給補(bǔ)償器的四維調(diào)整裝置的空間很緊湊，特別是光軸方向占用空間應(yīng)該很小。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種成本低廉、結(jié)構(gòu)簡單緊湊、通光口徑大、四維調(diào)整相互解耦且調(diào)整方便快捷的四維光學(xué)調(diào)整裝置及其使用方法。
[0005]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提出的技術(shù)方案為:
一種四維光學(xué)調(diào)整裝置，包括外環(huán)、中環(huán)、內(nèi)環(huán)、中環(huán)調(diào)整螺釘和內(nèi)環(huán)調(diào)整螺釘，所述外環(huán)、中環(huán)、內(nèi)環(huán)通過中環(huán)調(diào)整螺釘和內(nèi)環(huán)調(diào)整螺釘連為一體，所述外環(huán)為固定件，所述內(nèi)環(huán)的內(nèi)孔為光學(xué)元件安裝孔，所述中環(huán)調(diào)整螺釘包括用于調(diào)節(jié)光學(xué)元件相對外環(huán)沿橫向第一軸移動的中環(huán)移動螺釘以及調(diào)節(jié)光學(xué)元件以橫向第一軸為轉(zhuǎn)軸傾斜的中環(huán)傾斜螺釘，所述內(nèi)環(huán)調(diào)整螺釘包括用于調(diào)節(jié)光學(xué)元件相對外環(huán)沿橫向第二軸移動的內(nèi)環(huán)移動螺釘以及調(diào)節(jié)光學(xué)元件以橫向第二軸為轉(zhuǎn)軸傾斜的內(nèi)環(huán)傾斜螺釘，所述橫向第一軸和橫向第二軸相垂直。
[0006]所述中環(huán)移動螺釘、中環(huán)傾斜螺釘、內(nèi)環(huán)移動螺釘和內(nèi)環(huán)傾斜螺釘均成對設(shè)置，所述中環(huán)設(shè)有一對中環(huán)凹坑和一對中環(huán)斜面凸臺，所述內(nèi)環(huán)設(shè)有一對內(nèi)環(huán)凹坑和一對內(nèi)環(huán)斜面凸臺；所述中環(huán)移動螺釘與外環(huán)連接并與相對應(yīng)的所述中環(huán)凹坑接觸，所述中環(huán)傾斜螺釘與外環(huán)連接并與相對應(yīng)的所述中環(huán)斜面凸臺接觸，所述內(nèi)環(huán)移動螺釘穿過外環(huán)與中環(huán)連接并與相對應(yīng)的所述內(nèi)環(huán)凹坑接觸，所述內(nèi)環(huán)傾斜螺釘穿過外環(huán)與中環(huán)連接并與相對應(yīng)的所述內(nèi)環(huán)斜面凸臺接觸。
[0007]所述外環(huán)沿橫向第一軸方向?qū)ΨQ設(shè)有一對第一外環(huán)螺釘孔和一對第一通孔，所述外環(huán)沿橫向第二軸方向?qū)ΨQ設(shè)有一對第二外環(huán)螺釘孔和一對第二通孔；所述中環(huán)沿橫向第一軸方向?qū)ΨQ設(shè)有一對第一中環(huán)螺釘孔，設(shè)于中環(huán)上的一對所述中環(huán)凹坑沿橫向第一軸方向?qū)ΨQ設(shè)置，所述中環(huán)沿橫向第二軸方向?qū)ΨQ設(shè)有一對第二中環(huán)螺釘孔，設(shè)于中環(huán)上的一對中環(huán)斜面凸臺沿橫向第二軸方向?qū)ΨQ設(shè)置；設(shè)于內(nèi)環(huán)的一對內(nèi)環(huán)斜面凸臺沿橫向第一軸方向?qū)ΨQ設(shè)置，設(shè)于內(nèi)環(huán)的一對內(nèi)環(huán)凹坑沿橫向第二軸方向?qū)ΨQ設(shè)置；所述中環(huán)移動螺釘通過第一外環(huán)螺釘孔與外環(huán)連接并與相對應(yīng)的中環(huán)凹坑接觸，所述中環(huán)傾斜螺釘通過第二外環(huán)螺釘孔與外環(huán)連接并與相對應(yīng)的中環(huán)斜面凸臺接觸；所述內(nèi)環(huán)移動螺釘穿過第二通孔、并通過相對應(yīng)的第二中環(huán)螺釘孔與中環(huán)連接，再與相對應(yīng)的內(nèi)環(huán)凹坑接觸，所述內(nèi)環(huán)傾斜螺釘穿過第一通孔、并通過相對應(yīng)的第一中環(huán)螺釘孔與中環(huán)連接，再與相對應(yīng)的內(nèi)環(huán)斜面凸臺接觸。
[0008]一對所述第一外環(huán)螺釘孔的軸線和一對所述第二通孔的軸線均通過所述外環(huán)的中心，一對所述第一通孔的軸線和一對所述第二外環(huán)螺釘孔的軸線均偏離所述外環(huán)的中心；一對所述第二中環(huán)螺釘孔的軸線和一對所述中環(huán)凹坑的中心連線均通過所述中環(huán)的中心，一對所述第一中環(huán)螺釘孔的軸線和一對所述中環(huán)斜面凸臺的斜面中心連線均偏離所述中環(huán)的中心；一對所述內(nèi)環(huán)凹坑中心連線通過所述內(nèi)環(huán)的中心，一對所述內(nèi)環(huán)斜面凸臺的斜面中心連線偏離所述內(nèi)環(huán)的中心。
[0009]所述中環(huán)移動螺釘上套設(shè)有中環(huán)壓簧，所述中環(huán)壓簧位于外環(huán)和中環(huán)之間，所述內(nèi)環(huán)移動螺釘上套設(shè)有內(nèi)環(huán)壓簧，所述內(nèi)環(huán)壓簧位于中環(huán)和內(nèi)環(huán)之間。
[0010]所述中環(huán)移動螺釘和內(nèi)環(huán)移動螺釘?shù)奈捕司O(shè)有球頭，所述中環(huán)凹坑和內(nèi)環(huán)凹坑為球形凹坑；所述中環(huán)傾斜螺釘和內(nèi)環(huán)傾斜螺釘?shù)奈捕司O(shè)有球頭。
[0011]所述中環(huán)斜面凸臺和內(nèi)環(huán)斜面凸臺的傾斜角均為Θ，所述Θ為45°。
[0012]所述外環(huán)、中環(huán)和內(nèi)環(huán)均為薄圓環(huán)。
[0013]一種上述的四維光學(xué)調(diào)整裝置的使用方法，包括以下步驟:
O復(fù)位:旋進(jìn)或旋出中環(huán)調(diào)整螺釘和內(nèi)環(huán)調(diào)整螺釘，調(diào)整至外環(huán)、中環(huán)和內(nèi)環(huán)同軸線；
2)安裝:將光學(xué)元件固定于內(nèi)環(huán)的光學(xué)元件安裝孔中；
3)調(diào)整:
調(diào)整光學(xué)元件沿橫向第一軸的平移:調(diào)整一對中環(huán)移動螺釘，一個中環(huán)移動螺釘旋出的同時另一個中環(huán)移動螺釘旋進(jìn)，一對所述中環(huán)移動螺釘始終與對應(yīng)的中環(huán)凹坑接觸，使所述中環(huán)沿橫向第一軸平移，所述內(nèi)環(huán)和光學(xué)元件通過內(nèi)環(huán)調(diào)整螺釘由中環(huán)支撐固定，并隨中環(huán)平移；
調(diào)整光學(xué)元件繞橫向第一軸的傾斜:調(diào)整一對中環(huán)傾斜螺釘，一個中環(huán)傾斜螺釘旋出的同時另一個中環(huán)傾斜螺釘旋進(jìn)，一對所述中環(huán)傾斜螺釘始終與對應(yīng)的中環(huán)斜面凸臺接觸，使所述中環(huán)繞橫向第一軸傾斜，所述內(nèi)環(huán)和光學(xué)元件隨中環(huán)傾斜；
調(diào)整光學(xué)元件沿橫向第二軸的平移:調(diào)整一對內(nèi)環(huán)移動螺釘，一個內(nèi)環(huán)移動螺釘旋出的同時另一個內(nèi)環(huán)移動螺釘旋進(jìn)，一對所述內(nèi)環(huán)移動螺釘始終與對應(yīng)的內(nèi)環(huán)凹坑接觸，使所述內(nèi)環(huán)和光學(xué)元件沿橫向第二軸平移；
調(diào)整光學(xué)元件繞橫向第二軸的傾斜:調(diào)整一對內(nèi)環(huán)傾斜螺釘，一個內(nèi)環(huán)傾斜螺釘旋出的同時另一個內(nèi)環(huán)傾斜螺釘旋進(jìn)，一對所述內(nèi)環(huán)傾斜螺釘始終與對應(yīng)的內(nèi)環(huán)斜面凸臺接觸，使所述內(nèi)環(huán)和光學(xué)元件繞橫向第二軸傾斜。
[0014]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點在于:
本發(fā)明的四維光學(xué)調(diào)整裝置，通過外環(huán)、中環(huán)、內(nèi)環(huán)、中環(huán)調(diào)整螺釘和內(nèi)環(huán)調(diào)整螺釘實現(xiàn)光學(xué)元件的四維調(diào)整，光學(xué)元件安裝于內(nèi)環(huán)的光學(xué)元件安裝孔，中環(huán)調(diào)整螺釘和內(nèi)環(huán)調(diào)整螺釘與三個環(huán)配合用于各環(huán)之間的固定支撐和運(yùn)動調(diào)節(jié)，將四維調(diào)整限制在一個平面內(nèi)實現(xiàn)，本發(fā)明結(jié)構(gòu)緊湊簡單，四維調(diào)整相互解耦，調(diào)整方便，成本低廉，通光口徑大。本發(fā)明的三個環(huán)采用三個不同口徑的薄環(huán)，本調(diào)整裝置于光軸方向超薄，尤其適用于對光軸方向有緊湊空間要求的場合。本發(fā)明的四維光學(xué)調(diào)整裝置的使用方法，簡單方便，調(diào)整精準(zhǔn)快捷。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0015]圖1是本發(fā)明的立體結(jié)構(gòu)示意圖(未示出壓簧)。
[0016]圖2是本發(fā)明的主視結(jié)構(gòu)示意圖。
[0017]圖3是圖2的A-A局部剖視放大結(jié)構(gòu)示意圖。
[0018]圖4是本發(fā)明的剖視結(jié)構(gòu)示意圖。
[0019]圖5是本發(fā)明外環(huán)的立體結(jié)構(gòu)示意圖。
[0020]圖6是本發(fā)明外環(huán)的剖視結(jié)構(gòu)示意圖。
[0021]圖7是本發(fā)明中環(huán)的立體結(jié)構(gòu)示意圖。
[0022]圖8是本發(fā)明中環(huán)的剖視結(jié)構(gòu)示意圖。
[0023]圖9是本發(fā)明內(nèi)環(huán)的立體結(jié)構(gòu)示意圖。
[0024]圖10是本發(fā)明內(nèi)環(huán)的剖視結(jié)構(gòu)示意圖。
[0025]圖中標(biāo)號說明:
1、外環(huán)；11、第一外環(huán)螺釘孔；12、沉頭孔；13、第一通孔；14、第二外環(huán)螺釘孔；15、第二通孔；2、中環(huán)；21、中環(huán)移動螺釘；22、中環(huán)傾斜螺釘；23、中環(huán)凹坑；24、中環(huán)斜面凸臺；25、中環(huán)壓簧；26、第一中環(huán)螺釘孔；27、第二中環(huán)螺釘孔；3、內(nèi)環(huán)；31、內(nèi)環(huán)移動螺釘；32、內(nèi)環(huán)傾斜螺釘；33、內(nèi)環(huán)凹坑；34、內(nèi)環(huán)斜面凸臺；35、內(nèi)環(huán)壓簧；36、光學(xué)元件安裝孔。
【具體實施方式】
[0026]為使本發(fā)明實施例的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚，下面將結(jié)合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明做出清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明的一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒景l(fā)明中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。
[0027]圖1至圖10示出了本發(fā)明的四維光學(xué)調(diào)整裝置的一種實施例，本發(fā)明的四維光學(xué)調(diào)整裝置包括外環(huán)1、中環(huán)2、內(nèi)環(huán)3以及將外環(huán)1、中環(huán)2、內(nèi)環(huán)3連為一體的中環(huán)調(diào)整螺釘和內(nèi)環(huán)調(diào)整螺釘，中環(huán)2設(shè)于外環(huán)I內(nèi)，內(nèi)環(huán)3設(shè)于中環(huán)2內(nèi)，本實施例中外環(huán)1、中環(huán)2和內(nèi)環(huán)3為三個不同半徑的薄圓環(huán)(其他實施例中也可為方形環(huán)或其它形狀的環(huán))，外環(huán)I與光學(xué)系統(tǒng)的支架或其它部件連接固定不動，通過外環(huán)I上的沉頭孔12固定安裝，是整個調(diào)整裝置的支撐基礎(chǔ)。內(nèi)環(huán)3的內(nèi)孔為光學(xué)元件安裝孔36，光學(xué)元件可通過光學(xué)元件安裝孔36的孔肩與螺紋卡圈組合的形式安裝固定，將所需調(diào)整位置和姿態(tài)的光學(xué)元件安裝在光學(xué)元件安裝孔36內(nèi)，本實施例的光學(xué)元件安裝孔36為圓形，如果光學(xué)元件的形狀不是圓形，例如方形口徑或光學(xué)表面為球面的透鏡，相應(yīng)更改光學(xué)元件安裝孔36的形狀即可。中環(huán)調(diào)整螺釘包括用于調(diào)節(jié)光學(xué)元件相對外環(huán)I沿橫向第一軸Y軸(以下簡稱Y軸)移動的中環(huán)移動螺釘21以及調(diào)節(jié)光學(xué)元件以橫向第一軸Y軸為轉(zhuǎn)軸傾斜的中環(huán)傾斜螺釘22，內(nèi)環(huán)調(diào)整螺釘包括用于調(diào)節(jié)光學(xué)元件相對外環(huán)I沿橫向第二軸X軸(以下簡稱X軸)移動的內(nèi)環(huán)移動螺釘31以及調(diào)節(jié)光學(xué)元件以橫向第二軸X軸為轉(zhuǎn)軸傾斜的內(nèi)環(huán)傾斜螺釘32，橫向第一軸Y軸和橫向第二軸X軸相垂直，通過調(diào)整中環(huán)調(diào)整螺釘和內(nèi)環(huán)調(diào)整螺釘實現(xiàn)裝于內(nèi)環(huán)3中的光學(xué)元件位置和姿態(tài)的四維調(diào)整，即沿橫向Y軸和X軸方向的平移以及繞Y軸和X軸的傾斜。本發(fā)明的四維光學(xué)調(diào)整裝置，通過三個不同直徑的薄圓環(huán)、中環(huán)調(diào)整螺釘和內(nèi)環(huán)調(diào)整螺釘實現(xiàn)光學(xué)元件的四維調(diào)整，光學(xué)元件安裝于內(nèi)環(huán)3的光學(xué)元件安裝孔36中，中環(huán)調(diào)整螺釘和內(nèi)環(huán)調(diào)整螺釘與三個圓環(huán)配合用于各圓環(huán)之間的固定支撐和運(yùn)動調(diào)節(jié)，將四維調(diào)整限制在一個平面內(nèi)實現(xiàn)，本發(fā)明光軸方向超薄，四維調(diào)整相互解耦，并且成本低廉，通光口徑大，結(jié)構(gòu)緊湊簡單，尤其適用于對光軸方向有緊湊空間要求的場合。
[0028]本實施例中，中環(huán)移動螺釘21、中環(huán)傾斜螺釘22、內(nèi)環(huán)移動螺釘31和內(nèi)環(huán)傾斜螺釘32均成對設(shè)置，中環(huán)2設(shè)有一對中環(huán)凹坑23和一對中環(huán)斜面凸臺24，內(nèi)環(huán)3設(shè)有一對內(nèi)環(huán)凹坑33和一對內(nèi)環(huán)斜面凸臺34。中環(huán)移動螺釘21和內(nèi)環(huán)移動螺釘31的尾端均設(shè)有球頭，相應(yīng)地，中環(huán)凹坑23和內(nèi)環(huán)凹坑33為球形凹坑。中環(huán)傾斜螺釘22和內(nèi)環(huán)傾斜螺釘32也為球頭螺釘。
[0029]本實施例中，外環(huán)I沿Y軸方向?qū)ΨQ設(shè)有一對第一外環(huán)螺釘孔11和一對第一通孔13，外環(huán)I沿X軸方向?qū)ΨQ設(shè)有一對第二外環(huán)螺釘孔14和一對第二通孔15，一對第一外環(huán)螺釘孔11的軸線和一對第二通孔15的軸線均通過外環(huán)I的圓心，一對第一通孔13的軸線和一對第二外環(huán)螺釘孔14均偏離外環(huán)I的圓心。
[0030]本實施例中，中環(huán)2用于傳遞沿Y軸平移和繞Y軸傾斜的兩維調(diào)整，并用于支撐內(nèi)環(huán)3。中環(huán)2沿Y軸方向?qū)ΨQ設(shè)有一對第一中環(huán)螺釘孔26，設(shè)于中環(huán)2上的一對球形中環(huán)凹坑23沿Y軸方向?qū)ΨQ設(shè)置，中環(huán)2沿X軸方向?qū)ΨQ設(shè)有一對第二中環(huán)螺釘孔27，設(shè)于中環(huán)2上的一對中環(huán)斜面凸臺24沿X軸方向?qū)ΨQ設(shè)置。一對第二中環(huán)螺釘孔27的軸線和一對中環(huán)凹坑23的球心連線均通過中環(huán)2的圓心，一對第一中環(huán)螺釘孔26的軸線和一對中環(huán)斜面凸臺24的斜面中心連線均偏離中環(huán)2的圓心。中環(huán)移動螺釘21通過一第一外環(huán)螺釘孔11與外環(huán)I連接，且其尾端的球頭位于相對應(yīng)的中環(huán)凹坑23內(nèi)，與中環(huán)凹坑23接觸；中環(huán)傾斜螺釘22通過一第二外環(huán)螺釘孔14與外環(huán)I連接，其尾端的球頭再與相對應(yīng)的中環(huán)斜面凸臺24接觸。調(diào)整中環(huán)移動螺釘21實現(xiàn)中環(huán)2的支撐以及沿Y軸的平移功能，調(diào)整中環(huán)傾斜螺釘22實現(xiàn)中環(huán)2繞Y軸的傾斜功能，同時中環(huán)斜面凸臺24為中環(huán)2沿Y軸的平移提供導(dǎo)向功能。
[0031]本實施例中，內(nèi)環(huán)3用于傳遞沿X軸平移和繞X軸傾斜的兩維調(diào)整，并安裝光學(xué)元件。設(shè)于內(nèi)環(huán)3的一對內(nèi)環(huán)斜面凸臺34沿Y軸方向?qū)ΨQ設(shè)置，設(shè)于內(nèi)環(huán)3的一對球形內(nèi)環(huán)凹坑33沿X軸方向?qū)ΨQ設(shè)置。一對內(nèi)環(huán)凹坑33球心連線通過內(nèi)環(huán)3的圓心，一對內(nèi)環(huán)斜面凸臺34的斜面中心連線偏離內(nèi)環(huán)3的圓心。內(nèi)環(huán)移動螺釘31穿過外環(huán)I的一第二通孔15、并通過相對應(yīng)的第二中環(huán)螺釘孔27與中環(huán)2連接，且其尾端的球頭位于相對應(yīng)的內(nèi)環(huán)凹坑33內(nèi)，與內(nèi)環(huán)凹坑33接觸，內(nèi)環(huán)傾斜螺釘32穿過外環(huán)I的一第一通孔13、并通過相對應(yīng)的第一中環(huán)螺釘孔26與中環(huán)2連接，其尾端的球頭再與相對應(yīng)的內(nèi)環(huán)斜面凸臺34接觸。調(diào)整內(nèi)環(huán)移動螺釘31實現(xiàn)內(nèi)環(huán)3的支撐以及沿X軸的平移功能，調(diào)整內(nèi)環(huán)傾斜螺釘32實現(xiàn)內(nèi)環(huán)3繞X軸的傾斜功能，同時內(nèi)環(huán)斜面凸臺34為內(nèi)環(huán)3沿X軸的平移提供導(dǎo)向功能。
[0032]外環(huán)I上Y軸方向的第一通孔13的直徑是由穿過其的內(nèi)環(huán)傾斜螺釘32的直徑以及內(nèi)環(huán)3繞X軸的傾斜調(diào)整范圍確定，外環(huán)I上X軸方向的第二通孔15的直徑，由穿過其的內(nèi)環(huán)移動螺釘31的直徑以及中環(huán)2繞Y軸的傾斜調(diào)整范圍確定。
[0033]更進(jìn)一步，中環(huán)移動螺釘21上套設(shè)有中環(huán)壓簧25，中環(huán)壓簧25位于外環(huán)I和中環(huán)2之間，即中環(huán)移動螺釘21與外環(huán)I連接后，穿過中環(huán)壓簧25再與中環(huán)凹坑23接觸；內(nèi)環(huán)移動螺釘31上套設(shè)有內(nèi)環(huán)壓簧35，內(nèi)環(huán)壓簧35位于中環(huán)2和內(nèi)環(huán)3之間，即內(nèi)環(huán)移動螺釘31穿過外環(huán)1、通過第二中環(huán)螺釘孔27與中環(huán)2連接后，再穿過內(nèi)環(huán)壓簧35與內(nèi)環(huán)凹坑33接觸。中環(huán)壓簧25和內(nèi)環(huán)壓簧35的設(shè)置，能夠提高四維調(diào)整的平穩(wěn)性。
[0034]如圖3所示，本實施例中，中環(huán)斜面凸臺24和內(nèi)環(huán)斜面凸臺34的傾斜角為θ，Θ為45°，Θ的取值是根據(jù)螺釘旋進(jìn)量或旋出量相對應(yīng)的傾斜調(diào)整量確定的。
[0035]本發(fā)明在調(diào)整過程中，調(diào)整螺釘必須成對使用，并且一個螺釘旋進(jìn)，另一個螺釘就應(yīng)旋出。所有螺釘一直保持與其對應(yīng)的球形凹坑或斜面凸臺接觸。
[0036]上述的四維光學(xué)調(diào)整裝置的使用方法，包括以下步驟:
I)復(fù)位:圖1至圖4示出了本發(fā)明的四維光學(xué)調(diào)整裝置的初始位置，旋進(jìn)或旋出中環(huán)調(diào)整螺釘和內(nèi)環(huán)調(diào)整螺釘，調(diào)整三個半徑不同的圓環(huán)，至外環(huán)1、中環(huán)2和內(nèi)環(huán)3的軸線重合。中環(huán)2和內(nèi)環(huán)3的底面與外環(huán)I的底面平行但不共面，三個圓環(huán)之間存在一定的高度差，用以提供中環(huán)2繞Y軸傾斜和內(nèi)環(huán)3繞X軸傾斜時所需的空間。
[0037]2)安裝:將光學(xué)元件固定于內(nèi)環(huán)3的光學(xué)元件安裝孔36 ；
3)調(diào)整:根據(jù)需要調(diào)整光學(xué)元件沿X軸平移、繞X軸的傾斜、沿Y軸的平移、繞Y軸的傾斜，調(diào)整時，中環(huán)移動螺釘21、中環(huán)傾斜螺釘22、內(nèi)環(huán)移動螺釘31和內(nèi)環(huán)傾斜螺釘32需成對同時使用，并且在相配合的狀態(tài)下一個螺釘旋出的同時另一個螺釘旋進(jìn)，并一直保持與其對應(yīng)的球形凹坑或斜面凸臺接觸，具體方法如下所述:
沿Y軸的平移:調(diào)整一對中環(huán)移動螺釘21，一個中環(huán)移動螺釘21旋出的同時另一個中環(huán)移動螺釘21旋進(jìn)，一對中環(huán)移動螺釘21始終與對應(yīng)的中環(huán)凹坑23相接觸，使中環(huán)2沿Y軸平移，中環(huán)斜面凸臺24為中環(huán)2沿Y軸的平移提供導(dǎo)向功能，內(nèi)環(huán)3和光學(xué)元件通過內(nèi)環(huán)調(diào)整螺釘由中環(huán)2支撐固定，隨中環(huán)2 —起沿Y軸平移。
[0038]繞Y軸的傾斜:調(diào)整一對中環(huán)傾斜螺釘22，一個中環(huán)傾斜螺釘22旋出的同時另一個中環(huán)傾斜螺釘22旋進(jìn)，一對中環(huán)傾斜螺釘22始終與對應(yīng)的中環(huán)斜面凸臺24相接觸，使中環(huán)2繞Y軸傾斜，內(nèi)環(huán)3和光學(xué)元件隨中環(huán)2 —起繞Y軸傾斜。
[0039]沿X軸的平移:調(diào)整一對內(nèi)環(huán)移動螺釘31，一個內(nèi)環(huán)移動螺釘31旋出的同時另一個內(nèi)環(huán)移動螺釘31旋進(jìn)，一對內(nèi)環(huán)移動螺釘31始終與其對應(yīng)的內(nèi)環(huán)凹坑33接觸；內(nèi)環(huán)斜面凸臺34為內(nèi)環(huán)3沿X軸的平移提供導(dǎo)向功能，內(nèi)環(huán)3平移的同時光學(xué)元件安裝孔36內(nèi)安裝的光學(xué)元件跟隨內(nèi)環(huán)3沿X軸平移。
[0040]繞X軸的傾斜:調(diào)整一對內(nèi)環(huán)傾斜螺釘32，一個內(nèi)環(huán)傾斜螺釘32旋出的同時另一個內(nèi)環(huán)傾斜螺釘32旋進(jìn)，一對內(nèi)環(huán)傾斜螺釘32始終與對應(yīng)的內(nèi)環(huán)斜面凸臺34相接觸，光學(xué)元件跟隨內(nèi)環(huán)3繞X軸傾斜。
[0041]上述的四維光學(xué)調(diào)整裝置的使用方法，中環(huán)斜面凸臺24和內(nèi)環(huán)斜面凸臺34的傾斜角為θ，θ為45°。中環(huán)移動螺釘21和內(nèi)環(huán)移動螺釘31的尾端均設(shè)有球頭，中環(huán)凹坑23和內(nèi)環(huán)凹坑33為球形凹坑，中環(huán)傾斜螺釘22和內(nèi)環(huán)傾斜螺釘32也為球頭螺釘。
[0042]本實施例中選用的四維光學(xué)調(diào)整裝置的具體參數(shù)如下:
所有調(diào)整螺釘選用規(guī)格為Μ6細(xì)牙螺紋的球頭螺釘；
外環(huán)I的外徑為Φ 210mm,內(nèi)徑為Φ 190mm,厚度為18mm,外環(huán)I第一通孔13的直徑為Φ IOmm,第二通孔15的直徑為Φ 14mm, 一對第一通孔13的軸線偏離外環(huán)I圓心的偏心量為16mm ；
中環(huán)2的外徑為Φ 162mm,內(nèi)徑為Φ 142mm,厚度為16mm,中環(huán)斜面凸臺24高度為h, h為9mm，寬為c，c為12mm，斜面的傾角Θ為45°，中環(huán)斜面凸臺24的中心線與中環(huán)傾斜螺釘22對正，初始位置時中環(huán)傾斜螺釘22的球頭對應(yīng)在中環(huán)斜面凸臺24高度為3.5mm處；內(nèi)環(huán)3的外徑為Φ 120mm、內(nèi)徑為Φ 102mm,厚度為16mm,內(nèi)環(huán)斜面凸臺34高為d, d為7mm,寬為b, b為IOmm,斜面的傾角Θ為45° ,內(nèi)環(huán)斜面凸臺34的中心線與內(nèi)環(huán)傾斜螺釘32對正，初始位置時內(nèi)環(huán)傾斜螺釘32的球頭對應(yīng)在內(nèi)環(huán)斜面凸臺34高度為2.5mm處。
[0043]具體調(diào)整參數(shù)如下:中環(huán)移動螺釘21實現(xiàn)沿Y軸平移的范圍為±4_，中環(huán)傾斜螺釘22實現(xiàn)繞Y軸傾斜的范圍為±2°，內(nèi)環(huán)移動螺釘31實現(xiàn)沿X軸平移的范圍為±3mm，內(nèi)環(huán)傾斜螺釘32實現(xiàn)繞X軸傾斜的范圍為±2°。
[0044]雖然本發(fā)明已以較佳實施例揭露如上，然而并非用以限定本發(fā)明。任何熟悉本領(lǐng)域的技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明技術(shù)方案范圍的情況下，都可利用上述揭示的技術(shù)內(nèi)容對本發(fā)明技術(shù)方案做出許多可能的變動和修飾，或修改為等同變化的等效實施例。因此，凡是未脫離本發(fā)明技術(shù)方案的內(nèi)容，依據(jù)本發(fā)明技術(shù)實質(zhì)對以上實施例所做的任何簡單修改、等同變化及修飾，均應(yīng)落在本發(fā)明技術(shù)方案保護(hù)的范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種四維光學(xué)調(diào)整裝置，其特征在于:包括外環(huán)(1)、中環(huán)(2)、內(nèi)環(huán)(3)、中環(huán)調(diào)整螺釘和內(nèi)環(huán)調(diào)整螺釘，所述外環(huán)(1)、中環(huán)(2 )、內(nèi)環(huán)(3 )通過中環(huán)調(diào)整螺釘和內(nèi)環(huán)調(diào)整螺釘連為一體，所述外環(huán)(1)為固定件，所述內(nèi)環(huán)(3)的內(nèi)孔為光學(xué)元件安裝孔(36)，所述中環(huán)調(diào)整螺釘包括用于調(diào)節(jié)光學(xué)元件相對外環(huán)(1)沿橫向第一軸移動的中環(huán)移動螺釘(21)以及調(diào)節(jié)光學(xué)元件以橫向第一軸為轉(zhuǎn)軸傾斜的中環(huán)傾斜螺釘(22)，所述內(nèi)環(huán)調(diào)整螺釘包括用于調(diào)節(jié)光學(xué)元件相對外環(huán)(1)沿橫向第二軸移動的內(nèi)環(huán)移動螺釘(31)以及調(diào)節(jié)光學(xué)元件以橫向第二軸為轉(zhuǎn)軸傾斜的內(nèi)環(huán)傾斜螺釘(32)，所述橫向第一軸和橫向第二軸相垂直。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的四維光學(xué)調(diào)整裝置，其特征在于:所述中環(huán)移動螺釘(21)、中環(huán)傾斜螺釘(22)、內(nèi)環(huán)移動螺釘(31)和內(nèi)環(huán)傾斜螺釘(32)均成對設(shè)置，所述中環(huán)(2)設(shè)有一對中環(huán)凹坑(23 )和一對中環(huán)斜面凸臺(24 )，所述內(nèi)環(huán)(3 )設(shè)有一對內(nèi)環(huán)凹坑(33 )和一對內(nèi)環(huán)斜面凸臺(34);所述中環(huán)移動螺釘(21)與外環(huán)(1)連接并與相對應(yīng)的所述中環(huán)凹坑(23)接觸，所述中環(huán)傾斜螺釘(22)與外環(huán)(1)連接并與相對應(yīng)的所述中環(huán)斜面凸臺(24)接觸，所述內(nèi)環(huán)移動螺釘(31)穿過外環(huán)(1)與中環(huán)(2)連接并與相對應(yīng)的所述內(nèi)環(huán)凹坑(33)接觸，所述內(nèi)環(huán)傾斜螺釘(32)穿過外環(huán)(1)與中環(huán)(2)連接并與相對應(yīng)的所述內(nèi)環(huán)斜面凸臺(34)接觸。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的四維光學(xué)調(diào)整裝置，其特征在于:所述外環(huán)(1)沿橫向第一軸方向?qū)ΨQ設(shè)有一對第一外環(huán)螺釘孔(11)和一對第一通孔(13)，所述外環(huán)(1)沿橫向第二軸方向?qū)ΨQ設(shè)有一對第二外環(huán)螺釘孔(14)和一對第二通孔(15);所述中環(huán)(2)沿橫向第一軸方向?qū)ΨQ設(shè)有一對第一中環(huán)螺釘孔(26)，設(shè)于中環(huán)(2)上的一對所述中環(huán)凹坑(23)沿橫向第一軸方向?qū)ΨQ設(shè)置，所述中環(huán)(2)沿橫向第二軸方向?qū)ΨQ設(shè)有一對第二中環(huán)螺釘孔(27),設(shè)于中環(huán)(2)上的一對中環(huán)斜面凸臺(24)沿橫向第二軸方向?qū)ΨQ設(shè)置；設(shè)于內(nèi)環(huán)(3)的一對內(nèi)環(huán)斜面凸臺(34)沿橫向第一軸方向?qū)ΨQ設(shè)置，設(shè)于內(nèi)環(huán)(3)的一對內(nèi)環(huán)凹坑(33)沿橫向第二軸方向?qū)ΨQ設(shè)置；所述中環(huán)移動螺釘(21)通過第一外環(huán)螺釘孔(11)與外環(huán)(1)連接并與相對應(yīng)的中環(huán)凹坑(23)接觸，所述中環(huán)傾斜螺釘(22)通過第二外環(huán)螺釘孔(14)與外環(huán)(1)連接并與相對應(yīng)的中環(huán)斜面凸臺(24)接觸；所述內(nèi)環(huán)移動螺釘(31)穿過第二通孔(15)、并通過相對應(yīng)的第二中環(huán)螺釘孔(27)與中環(huán)(2)連接，再與相對應(yīng)的內(nèi)環(huán)凹坑(33)接觸，所述內(nèi)環(huán)傾斜螺釘(32)穿過第一通孔(13)、并通過相對應(yīng)的第一中環(huán)螺釘孔(26)與中環(huán)(2)連接，再與相對應(yīng)的內(nèi)環(huán)斜面凸臺(34)接觸。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的四維光學(xué)調(diào)整裝置，其特征在于:一對所述第一外環(huán)螺釘孔(11)的軸線和一對所述第二通孔(15)的軸線均通過所述外環(huán)(1)的中心，一對所述第一通孔(13)的軸線和一對所述第二外環(huán)螺釘孔(14)的軸線均偏離所述外環(huán)(1)的中心；一對所述第二中環(huán)螺釘孔(27)的軸線和一對所述中環(huán)凹坑(23)的中心連線均通過所述中環(huán)(2)的中心，一對所述第一中環(huán)螺釘孔(26)的軸線和一對所述中環(huán)斜面凸臺(24)的斜面中心連線均偏離所述中環(huán)(2)的中心；一對所述內(nèi)環(huán)凹坑(33)中心連線通過所述內(nèi)環(huán)(3)的中心，一對所述內(nèi)環(huán)斜面凸臺(34)的斜面中心連線偏離所述內(nèi)環(huán)(3)的中心。
5.根據(jù)權(quán)利要求2至4中任一項所述的四維光學(xué)調(diào)整裝置，其特征在于:所述中環(huán)移動螺釘(21)上套設(shè)有中環(huán)壓簧(25 )，所述中環(huán)壓簧(25 )位于外環(huán)(1)和中環(huán)(2 )之間，所述內(nèi)環(huán)移動螺釘(31)上套設(shè)有內(nèi)環(huán)壓簧(35)，所述內(nèi)環(huán)壓簧(35)位于中環(huán)(2)和內(nèi)環(huán)(3)之間。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的四維光學(xué)調(diào)整裝置，其特征在于:所述中環(huán)傾斜螺釘(22)和內(nèi)環(huán)傾斜螺釘(32)的尾端均設(shè)有球頭；所述中環(huán)移動螺釘(21)和內(nèi)環(huán)移動螺釘(31)的尾端均設(shè)有球頭，所述中環(huán)凹坑(23)和內(nèi)環(huán)凹坑(33)為球形凹坑。
7.根據(jù)權(quán)利要求2至4中任一項所述的四維光學(xué)調(diào)整裝置，其特征在于:所述中環(huán)傾斜螺釘(22)和內(nèi)環(huán)傾斜螺釘(32)的尾端均設(shè)有球頭；所述中環(huán)移動螺釘(21)和內(nèi)環(huán)移動螺釘(31)的尾端均設(shè)有球頭，所述中環(huán)凹坑(23)和內(nèi)環(huán)凹坑(33)為球形凹坑。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的四維光學(xué)調(diào)整裝置，其特征在于:所述中環(huán)斜面凸臺(24)和內(nèi)環(huán)斜面凸臺(34)的傾斜角均為Θ，所述Θ為45°。
9.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3或4或6或8所述的四維光學(xué)調(diào)整裝置，其特征在于:所述外環(huán)(I)、中環(huán)(2)和內(nèi)環(huán)(3)均為薄圓環(huán)。
10.一種如權(quán)利要求2至4中任一項所述的四維光學(xué)調(diào)整裝置的使用方法，包括以下步驟: O復(fù)位:旋進(jìn)或旋出中環(huán)調(diào)整螺釘和內(nèi)環(huán)調(diào)整螺釘，調(diào)整至外環(huán)(I)、中環(huán)(2)和內(nèi)環(huán)(3)同軸線； 2)安裝:將光學(xué)兀件固定于內(nèi)環(huán)(3)的光學(xué)兀件安裝孔(36)中； 3)調(diào)整: 調(diào)整光學(xué)元件沿橫向第一軸的平移:調(diào)整一對中環(huán)移動螺釘(21)，一個中環(huán)移動螺釘(21)旋出的同時另一個中環(huán)移動螺釘(21)旋進(jìn)，一對所述中環(huán)移動螺釘(21)始終與對應(yīng)的中環(huán)凹坑(23)接觸，使所述中環(huán)(2)沿橫向第一軸平移，所述內(nèi)環(huán)(3)和光學(xué)元件通過內(nèi)環(huán)調(diào)整螺釘由中環(huán)(2)支撐固定，并隨中環(huán)(2)平移； 調(diào)整光學(xué)元件繞橫向第一軸的傾斜:調(diào)整一對中環(huán)傾斜螺釘(22)，一個中環(huán)傾斜螺釘(22)旋出的同時另一個中環(huán)傾斜螺釘(22)旋進(jìn)，一對所述中環(huán)傾斜螺釘(22)始終與對應(yīng)的中環(huán)斜面凸臺(24)接觸，使所述中環(huán)(2)繞橫向第一軸傾斜，所述內(nèi)環(huán)(3)和光學(xué)元件隨中環(huán)(2)傾斜； 調(diào)整光學(xué)元件沿橫向第二軸的平移:調(diào)整一對內(nèi)環(huán)移動螺釘(31)，一個內(nèi)環(huán)移動螺釘(31)旋出的同時另一個內(nèi)環(huán)移動螺釘(31)旋進(jìn)，一對所述內(nèi)環(huán)移動螺釘(31)始終與對應(yīng)的內(nèi)環(huán)凹坑(33)接觸，使所述內(nèi)環(huán)(3)和光學(xué)元件沿橫向第二軸平移； 調(diào)整光學(xué)元件繞橫向第二軸的傾斜:調(diào)整一對內(nèi)環(huán)傾斜螺釘(32)，一個內(nèi)環(huán)傾斜螺釘(32)旋出的同時另一個內(nèi)環(huán)傾斜螺釘(32)旋進(jìn)，一對所述內(nèi)環(huán)傾斜螺釘(32)始終與對應(yīng)的內(nèi)環(huán)斜面凸臺(34)接觸，使所述內(nèi)環(huán)(3)和光學(xué)元件繞橫向第二軸傾斜。
【文檔編號】G02B7/00GK103913808SQ201410113089
【公開日】2014年7月9日 申請日期:2014年3月25日 優(yōu)先權(quán)日:2014年3月25日
【發(fā)明者】陳善勇, 戴一帆, 李圣怡, 石峰, 李業(yè)鵬, 宋兵 申請人:中國人民解放軍國防科學(xué)技術(shù)大學(xué)