CN102621652B - 二维角度可调镜架 - Google Patents

Abstract

本发明涉及二维角度可调镜架，包括球座板、与其球面配合的转动体和将该转动体相对球座板固定的紧固件。该转动体为多球面转动体(9)，其第一端有位于中央的球面(16)，该球面与球座板(4)的球面直径相同且具有回转轴线(17)。转动体(9)与该第一端相反的第二端的周缘均布四个微调球面(18)，该第一端周缘与球座板(4)隔开。该微调球面的中心各开通孔(19)，该通孔的中心线与回转轴线(17)平行。设有与微调球面(18)配对的球面垫圈(5)，该球面垫圈的球面与相应的微调球面(18)配合。紧固件(8)与该微调球面(18)的通孔和相应球面垫圈(5)的配合处的直径小于后两者的直径。

Description

二维角度可调镜架

技术领域

本发明涉及调节镜架，尤其涉及广泛应用于激光行业的二维角度可调镜架。

背景技术

在现有市场中常见的二维角度调节镜架，虽结构各有差异，但都不能脱离弹簧结构，均采用弹簧拉紧和球头螺钉顶调方式。

上述调节镜架的常见的缺点如下：

由于弹簧部件的固有属性，现有调节镜架通常具有在形成锁紧时带来微量角度转动进而需要进行二次微量补调节的缺陷。因为此时已完成锁紧而不能进行调节，除非再次松动锁紧机构才能进行补调，如此导致锁紧机构不能实现其应有的功能。因此造成实际应用中不宜将调节镜架的锁紧机构锁紧，特别是涉及到高精度角度调节操作的时候，这就造成了调整过程与锁紧过程的分离。显然，这些因素决定了此类调节镜架无法实现锁紧与微调过程的同步，并且导致调节镜架结构不稳定，在完成角度调整后，其不具备稳定的可靠性，特别是在振动工作环境下。

另外，弹簧部件由于长期使用会出现疲劳失效，或其在工作条件下由于长时间受到重力作用的影响容易产生微量位移而导致此类调节镜架的可靠性较低。

发明内容

基于上述现有技术，本发明的目的是提供一种二维角度可调镜架，该二维角度可调镜架通过多球面连接实现高精度调节，解决了背景技术中存在的微调与锁紧不能同步进行的问题。

为了实现上述目的，本发明提供一种二维角度可调镜架，包括具有球面的球座板、与该球座板的球面可转动配合的球状转动体、将该球状转动体相对球座板固定的紧固件以及装在该球状转动体上的光学件。其中所述球状转动体为多球面转动体，且该多球面转动体的第一端有一个位于该多球面转动体中央的球面，该球面与所述球座板的球面的直径相同且具有回转轴线，所述多球面转动体与所述第一端相反的第二端的周缘均布有四个微调球面，而所述第一端的周缘与该球座板间隔开，所述四个微调球面的中心分别开通孔。还包括与所述微调球面配对的弹性球面垫圈，该球面垫圈一端为球面，另一端为平状，所述球面垫圈的球面与相应的所述微调球面配合并在中心开有垫圈孔。所述紧固件的数量对应于所述微调球面，其一端设有紧固结构并可穿过所述微调球面的通孔和相应的垫圈孔，然后与所述球座板的相应结构配合，该紧固件与所述微调球面的通孔和球面垫圈配合部分的直径小于后两者的直径，以在它们之间留有供调整用的空隙，紧固件另一端贴靠在所述球面垫圈的平状端。

由于利用多球面转动体的调整方式代替背景技术中通常使用的弹簧调节方式，从而克服了弹簧部件锁紧时引起微量位移造成误差的缺陷，同时该多球面转动体与球座板的球面接触设计与四个微调球面的均布布局使得本发明可以在锁紧的同时实现微调，解决了背景技术中锁紧与微调不能同步的问题，从而使本发明实现了更高精度的调节。本发明二维角度可调镜架可以应用于激光等领域。

作为本发明技术方案的进一步优化，所述球面垫圈的中心线与所述平状端垂直并基本上平行于所述的回转轴线。

还可以进一步规定，位于该多球面转动体中央的球面的球心与所述光学件的光心重合。该球心与该光心重合使得本发明能够实现定心调节。

作为本发明技术方案的进一步优化，所述球座板设有底座，该底座可以是与所述球座板一体设计的，还可以是通过紧固件或滑轨与所述球座板连接。滑轨的设计可以使二维角度可调镜架扩展为多种结构的调节镜架，进而实现多维角度调节。

附图说明

图1是根据本发明的二维角度可调镜架的一个实施例的纵剖视图；

图2是本发明多球面转动体组件一个实施例的纵剖视图；

图3是根据图1的实施例的二维角度可调镜架的立体图；

图4是根据图1的实施例的二维角度可调镜架的立体分解图。

具体实施方式

下面结合图1-4对根据本发明的二维角度可调镜架进行说明，本发明中出现的相同或相似部件使用相同的附图标记。要说明的是，本申请所述的实施例仅是示范性的，用以帮助本领域技术人员更好地理解本发明的特征，而不是要限制本发明所保护的范围。

参见图1-3，根据本发明的一个实施例，提供了一种二维角度可调镜架，总体以数字1表示，其包括具有球面的球座板4，与该球座板的球面可转动配合的球状的多球面转动体9及将转动体9相对球座板4固定的紧固件8，以及装在转动体9上的光学件13例如反射镜。转动体9的第一端有一个位于该转动体中央的球面16。球面16与球座板4的球面直径相同且具有回转轴线17。转动体9与其所述第一端相反的第二端的周缘均布有四个微调球面18，而该第一端的周缘与球座板4间隔开。微调球面18的中心分别开通孔19，通孔19的中心线可以与回转轴线17平行。二维角度可调镜架1包括与微调球面18配对的球面垫圈5，球面垫圈5优选为弹性球面垫圈。球面垫圈5与微调球面18的直径相同或基本相同。球面垫圈5的一端为球面，另一端为平状。球面垫圈5的球面与相应的微调球面18配合并在中心开有垫圈孔20。紧固件8一端设有紧固结构(例如螺纹)并可穿过微调球面18的通孔19和相应的垫圈孔20，然后与球座板4的相应所述紧固结构(例如螺纹)配合。紧固件8与微调球面18的通孔19和垫圈孔20配合部分的直径小于后两者的直径，以在它们之间留有供调整用的空隙，从而在微调球面18与球面垫圈5之间实现小范围内的球面接触转动。紧固件8的另一端直接或间接地通过垫圈6贴靠在球面垫圈5的平状端。

如图3所示，二维角度可调镜架1还可以包括底座15，紧固件2，镜座10，垫圈12，镜盖14，球座板4，转动体9，光学件13，紧固件8以及与之配合的弹性球面垫圈5。转动体9的第一端有位于该转动体中央的球面16，球面16比微调球面18大，为叙述方便称之为大球面16。四个小球面18均布在大球面16的所述第二端的周缘上，称这样的布局为“桥式”布局，该“桥式”布局能够更加牢固地将转动体9固装在球座板4上而不发生即使是轻微的移动，从而更好地实现锁紧。

在本实施例中转动体9与球座板4之间的球面接触方式可以提供类似于万向转动的连接关系。如图3所示，四个紧固件8分别与四个弹性球面垫圈5成对配合，且形成如图3和图4所示的“桥式”布局。而弹性球面垫圈5与转动体9的球面接触方式也可以看作是类似于万向转动的连接关系，其中两个球面垫圈5的球心连线构成一条转轴线，另外两个球面垫圈5的球心连线构成另一条转轴线，形成跨桥分布。此时适当锁紧一条转动轴，则如图1和图2所示的多球面转动体组件3可以围绕另一条转动轴以小角度发生转动，完成微调，进而实现调节与锁紧的同步进行。此时多球面转动体组件3由于“桥式”布局的限制，只能绕两条转动轴中的一条以小角度发生转动(根据实际要求，一般设置为±5°即可)。当两条所述转动轴都被锁紧，即四个紧固件8都被锁紧后，转动体组件3就不再能围绕任何一条转动轴转动，而是被稳定而可靠地锁紧。

同时，四个弹性球面垫圈5与转动体9一端面的四个小球面18接触也提供了一种类似于万向转动的连接关系。由于球面垫圈5是弹性的，利用其弹性变型实现微量调节，不但可以达到高精度的调节要求，而且调节机构的结构简单，加工方便。调节时弹性球面垫圈5的平状端始终与紧固件8的轴向垂直或基本垂直，从而保证良好的压紧状态。

调节过程中，只需适当压紧一条转动轴，也就是适当锁紧一条球心连线上的两个紧固件8，然后调整另外两个未锁紧的紧固件8及大球面16进行微调，与此同时逐渐完全锁紧四个紧固件8，最终实现锁紧与调节同步完成。按照上述调节步骤，本发明实现了调整与锁紧同步进行，并以更高的调节精度实现了本发明的目的。

还可以进一步想到转动体9的球面半径根据实际需要在设计上是可以改变的。如图2所示，其中示出大球面的半径SR，可以得知根据本发明大球面的球心设计在光轴上，并且设计转动体9的球心与光学件13的光心重合。这就保证了在进行二维角度调整时，光学件13的中心高度不变。因为在调节过程中，转动体9的球心位置始终保持不变，从而可以进行定心调节。这一点在将本发明扩展设计成多维调节镜架时尤为重要。

另外，根据实际需要，本发明二维角度可调镜架1装设有转动体组件3的球座板4能够与例如一维、二维、三维等各种线性移动导轨结构组合，将根据本发明的二维角度可调镜架1扩展设计为三维，四维，五维等多种可调镜架。同时根据对光学件13的使用要求，其可以被设计成：反射镜、棱镜、偏振片、透镜或其他晶片以及光纤准直头器件等等。如此可以将本发明扩展设计成激光行业所需的一系列调节镜架，使其具有良好的通用性、扩展性和经济性。

本发明的多球面结构设计新颖巧妙，微调球面18的布局使锁紧稳定可靠，其同步调整与锁紧的方法消除了弹簧部件的不稳定性。由于本发明结构简练，对于复杂激光器的某些狭小空间特别极为适用。由于锁紧过程与调整过程同步，是在锁紧的同时进行角度精密调整，由此角度调整灵敏度可以达到秒级。经实际调整测试，可以达到1～2秒的调整灵敏度。另外，如背景技术中描述的传统调节镜架的调整螺钉必须使用专门制造的精密细牙螺纹副，而本发明中的紧固件8，即调整锁紧螺钉，用普通螺钉即可达到高精度高稳定性的调整锁紧目的。整体构造简洁实用，制造成本低。

本发明所描述的实施方式仅仅是示例性的，用以帮助本领域技术人员更好地理解本发明的特点，而不是用于限制本发明所保护的范围。任何在本发明教导的基础上做出的显而易见的改变及变型或是特征组合都应当属于本发明所保护的范围。

Claims (6)

1.一种二维角度可调镜架，包括具有球面的球座板，与该球座板的球面可转动配合的球状转动体，将该球状转动体相对球座板固定的紧固件，装在该球状转动体上的光学件，其特征在于：

所述球状转动体为多球面转动体(9)，且该多球面转动体(9)的第一端有一个位于该多球面转动体中央的球面(16)，该球面(16)与所述球座板(4)的球面的直径相同且具有回转轴线(17)，所述多球面转动体(9)与所述第一端相反的第二端的周缘均布有四个微调球面(18)，而所述第一端的周缘与该球座板(4)间隔开，所述四个微调球面(18)的中心分别开通孔(19)；

还包括与所述微调球面(18)配对的球面垫圈(5)，该球面垫圈(5)一端为球面，另一端为平状，所述球面垫圈(5)的球面与相应的所述微调球面(18)配合并在中心开有垫圈孔(20)；

所述紧固件(8)的数量对应于所述微调球面(18)，其一端设有紧固结构并可穿过所述微调球面的通孔(19)和相应的垫圈孔(20)，然后与所述球座板(4)的相应紧固结构配合，所述紧固件(8)与所述微调球面的通孔(19)及所述垫圈孔(20)配合部分的直径小于后两者的直径，以在它们之间留有供调整用的空隙，该紧固件(8)的另一端贴靠在所述球面垫圈(5)的平状端。

2.根据权利要求1所述的二维角度可调镜架，其特征在于：所述垫圈孔(20)的中心线与所述平状端垂直并基本上平行于所述回转轴线(17)。

3.根据权利要求1所述的二维角度可调镜架，其特征在于：所述微调球面(18)的所述通孔(19)的中心线与所述回转轴线(17)平行。

4.根据权利要求1所述的二维角度可调镜架，其特征在于：所述位于该多球面转动体(9)中央的球面(16)的球心与光学件(13)的光心重合。

5.根据权利要求1所述的二维角度可调镜架，其特征在于：所述球座板(4)设有底座(15)，该底座通过底座紧固件(2)或滑轨与所述球座板(4)连接或与球座板(4)一体设计。

6.一种将上述权利要求1至5任一项所述的二维角度可调镜架(1)应用于激光领域的用途。