一种匀光棒固定装置的制作方法

本发明涉及一种匀光棒固定装置，属于直写曝光机技术领域。

背景技术：

匀光棒是一种矩形截面的光学玻璃器件，其作用是利用光的全反射原理，光在光棒里面经过多次反射，每次反射都会形成虚拟光源像，多次反射形成二维的虚拟光源矩阵，从而使得光更加的均匀，使通过自身的光线，在出口处达到均匀化的效果。

匀光棒是一种小型、易碎的玻璃器件，而且由于其工作原理的限制，要求工作时其侧面尽可能多地接触空气，以获得最大的通光率，因此，在匀光棒的安装固定上有特定的要求，既要求匀光棒的安装稳定性，又要求其安装固定不易对匀光棒造成损坏，更要求匀光棒与固定装置的接触面积尽可能小，以减少漏光，提高能光率。

现有技术的匀光棒的安装方式多为采用螺钉压块固定，固定装置与匀光棒接触面比较多，在使用过程中，由于匀光棒的四个侧面与零件接触位置多，光线在接触面上不能形成全反射，不但影响到匀光效果，而且造成光能损失；固定装置和匀光棒之间是刚性接触，在工作过程中，由于匀光棒和固定装置长时间接受激光照射，其温度会有较大程度的改变，在热胀冷缩的情况下，固定装置和匀光棒之间会产生很大的应力，容易造成匀光棒的损坏；螺钉安装扭矩大小不容易控制，容易造成匀光棒损伤，匀光作用就失效了。

因此，需要开发一种新的技术，以解决现有技术中存在的问题。

技术实现要素：

为了解决上述问题，本发明提供了一种匀光棒固定装置，所述匀光棒固定装置包括开设有通孔的软质支撑体，所述软质支撑体硬度为邵氏硬度50-80；所述通孔在轴向方向上全部或部分为圆柱形的接触支撑孔，接触支撑孔对匀光棒起到直接支撑固定作用，所述接触支撑孔的孔径小于所安装固定的匀光棒横截面外接圆直径。

在本发明的一种实施方式中，所述接触支撑孔的孔径为所安装固定的匀光棒横截面外接圆直径的0.99-0.995倍。

在本发明的一种实施方式中，所述通孔的空间区域包含接触支撑孔的全部空间区域以及在通孔长度范围内接触支撑孔的轴向上的延伸空间区域的全部。

在本发明的一种实施方式中，所述通孔的长度等于匀光棒的长度，所述接触支撑孔的一端或两端设置有孔口倒角，所述倒角角度为30°-45°。

在本发明的一种实施方式中，所述软质支撑体包括1个通孔，通孔内设置有1个或多个接触支撑孔，所述通孔内接触支撑孔以外部分为非接触孔，所述非接触孔为圆柱形孔，与接触支撑孔共轴，其孔径大于所安装固定匀光棒横截面外接圆直径。

在本发明的一种实施方式中，所述软质支撑体为圆柱体，通孔位于软质支撑体中心，通孔内的接触支撑孔与软质支撑体共轴；所述软质支撑体横截面圆直径为接触支撑孔孔径2-3倍。

在本发明的一种实施方式中，所述匀光棒固定装置还包括外部支撑结构，外部支撑结构材质为硬质材料，如铝合金、不锈钢；所述软质支撑体位于外部支撑结构内部。

在本发明的一种实施方式中，所述外部支撑结构为圆柱体，软质支撑体连接于外部支撑结构内，与外部支撑结构共轴；

在本发明的一种实施方式中，所述外部支撑结构和软质支撑体的连接方式为镶嵌连接、螺纹连接或法兰连接。

在本发明的一种实施方式中，所述外部支撑结构上设置有连接法兰。

在本发明的一种实施方式中，所述软质支撑体的材质为邵氏硬度为55-65的聚四氟乙烯。

在本发明的一种实施方式中，所述通孔两端为接触支撑孔、中间部分为非接触孔。

在本发明的一种实施方式中，所述通孔为一端为接触支撑孔、另一端非接触孔。

在本发明的一种实施方式中，所述接触支撑孔孔径为所安装固定匀光棒横截面外接圆直径的0.993倍。

在本发明的一种实施方式中，所述接触支撑孔的截面圆圆度不大于2，所述接触支撑孔的垂直度小于0.05mm。

本发明的优点和效果：

本发明提供的一种匀光棒固定装置：

1，本发明的匀光棒固定装置在工作时，匀光棒沿软质支撑体通孔的接触支撑孔推入，由于接触支撑孔直径略小于匀光棒横截面外接圆直径，而且软质材料在外力作用下，有自然回弹的特性，所以匀光棒恰好被嵌入其中；软质支撑体的邵氏硬度为50-80，特别是邵氏硬度为55-65的聚四氟乙烯材料时，既保证材料有足够的强度支撑匀光棒，使之固定在特定的位置，又不会在应力作用下对匀光棒造成损坏。

2，匀光棒固定装置的接触支撑孔采用圆孔设计，使得匀光棒在嵌入时恰好位于接触支撑孔中心，确保匀光棒安装定位准确；匀光棒嵌入后，与固定装置的接触面仅为四条棱角，匀光棒99％以上面积直接与空气接触，光线不易泄漏，通光率达95％以上，同时光照均匀度可以提高3％-5％。

3，实验结果表明，接触支撑孔直径为所安装固定匀光棒横截面外接圆直径的0.99-0.995倍时，其安装效果最好，既保证匀光棒的稳定性，又能获得较大的空气接触面积，且安装操作简便。

4，匀光棒固定装置的接触支撑孔设置有角度为30°-45°的孔口倒角，这种倒角角度不仅使匀光棒的推入更加容易，而且由于形状限制，匀光棒在推入过程中自动滑动到接触支撑孔的中间位置，保证了安装的精确性。

5，外部支撑结构设置为铝合金等硬质材料，不易变形，对内部软质支撑体起到包裹式的连接支撑，对外面可以通过法兰与相关设备连接固定。

6，通孔采用部分长度为接触支撑孔、其它部分为非接触孔设计时，匀光棒在整个长度上，只有部分长度和软质支撑体有接触，大部分长度为直接悬空与空气接触，更进一步提高匀光棒的空气接触面积，减少漏光，提高通率和光均匀性。

7，软质支撑体横截面圆直径为接触支撑孔孔径2-3倍，即是支撑体在接触支撑孔部分的壁厚为孔径的0.5-1倍，在这个比例条件下，软质支撑体由于自然收缩而对匀光棒产生的夹紧固定力度是最合适的，既不会太松导致安装固定不稳定，也不会因为太紧而对匀光棒造成损坏或者影响匀光棒的空气接触率。

8，软质支撑体材质为聚四氟乙烯，使得软质支撑体对激光不敏感、耐高温、不易氧化、不易鳞片化，使用寿命长，而且限定接触支撑孔的截面圆圆度不大于2，所述接触支撑孔的垂直度小于0.05mm，可以避免由于接触支撑孔不规则带来的应力不均，导致匀光棒损坏的情况。

附图说明

图1为本发明匀光棒固定装置的结构示意图，其中1软质支撑体、2通孔、5孔口倒角、6外部支撑结构、7连接法兰、8匀光棒。

图2为本发明匀光棒固定装置的平面示意图，其中1软质支撑体、2通孔、5孔口倒角、6外部支撑结构、8匀光棒。

图3为本发明匀光棒固定装置的一种通孔设计结构示意图，其中1软质支撑体、3接触支撑孔、4非接触孔、5孔口倒角、6外部支撑结构、7连接法兰、8匀光棒。

图4为本发明匀光棒固定装置的一种通孔设计结构示意图，，其中1软质支撑体、3接触支撑孔、4非接触孔、5孔口倒角、6外部支撑结构、7连接法兰、8匀光棒。

具体实施方案

下面结合附图对发明的技术方案进行详细说明：

通光率为匀光棒输出激光功率与输入激光功率的比值，激光功率通过OPHIR品牌，型号：NOVAII DISPLAY的热敏激光功率计测量得到；

光照均匀度为激光在照射面上不同区域的平均照射功率与最大照射功率的比值，具体测定方法为，将激光照射面平均分为64个区域，通过OPHIR品牌，型号：NOVAII DISPLAY的热敏激光功率计测量每个区域的光照功率，得出其平均光照功率W_平均和最大功率W_max，光照均匀度＝W_平均/W_max*100％。

实施例1匀光棒固定装置

如图1、图2所示对发明的匀光棒固定装置进行说明。

本发明提供的一种匀光棒固定装置，如图1、图2所示，包括开设有1个通孔2的软质支撑体1，通孔2整体为圆柱形，孔径从头到尾保持一致，即通孔整体为一个接触支撑孔3，软质支撑体1的形状为圆柱体，与通孔2共轴，软质支撑体1的横截面直径为13mm，软质支撑体1材质为邵氏硬度55-65的聚四氟乙烯，通孔2的长度等于匀光棒8的长度，孔径为4.65mm，所安装固定的匀光棒8横截面的外接圆直径为4.68mm，通孔的两端设有孔口倒角5，倒角角度为30°。

匀光棒固定装置外部设置有外部支撑结构6，外部支撑结构6呈圆柱体，软质支撑体1镶嵌于外部支撑结构6内，与外部支撑结构6共轴，外部支撑结构6材质为铝合金，其外侧设置有连接法兰7。

该匀光棒固定装置在工作时，匀光棒沿软质支撑体的通孔推入，由于通孔直径略小于匀光棒横截面外接圆直径，而且软质材料在外力作用下，有自然回弹的特性，所以匀光棒恰好被嵌入其中；软质支撑体的聚四氟乙烯材料，既保证材料有足够的强度支撑匀光棒，使之固定在特定的位置，又不会在应力作用下对匀光棒造成损坏。

匀光棒固定装置采用的通孔采用圆柱形设计，使得匀光棒在嵌入时恰好位于通孔中心，确保匀光棒安装定位准确；匀光棒嵌入后，与固定装置的接触面仅为四条棱角，99％以上面积直接与空气接触，光线不易泄漏，通光率达95％以上，同时光照均匀度可以提高3％-5％。

通孔孔径为4.65mm，当安装固定横截面的外接圆直径为4.68mm的匀光棒时，既保证匀光棒的稳定性，又能获得较大的空气接触面积，且安装操作简便。

通孔一端设置有角度为30°的孔口倒角，这种倒角角度不仅使匀光棒的推入更加容易，而且由于形状限制，匀光棒在推入过程中自动滑落到通孔的中间位置，保证了安装的精确性。

外部支撑结构设置为铝合金材料，不易变形，对内部软质支撑体起到包裹式的连接支撑，对外面可以通过法兰与相关设备连接固定。

软质支撑体横截面圆直径为13mm，是通孔孔径的2.8倍，在这个比例条件下，软质支撑体由于自然收缩而对匀光棒产生的夹紧固定力度是最合适的，既不会太松导致安装固定不稳定，也不会因为太紧而对匀光棒造成损坏或者影响匀光棒的空气接触率。

实施例2匀光棒固定装置

本发明提供的一种匀光棒固定装置，如图1-图3所示，包括开设有1个通孔2的软质支撑体1，通孔2两端各设置1个接触支撑孔3，通孔2中间部分为圆柱形的非接触孔4，非接触孔4与接触支撑孔3共轴；软质支撑体1的形状为圆柱体，与接触支撑孔3共轴，软质支撑体1的横截面直径为13mm，软质支撑体1材质为邵氏硬度55-65的聚四氟乙烯，通孔2的长度等于匀光棒8的长度，接触支撑孔3孔径为4.65mm，所安装固定的匀光棒8横截面的外接圆直径为4.68mm，非接触孔4孔径为5mm，接触支撑孔3的1端设有孔口倒角5，倒角角度为45°。

匀光棒固定装置外部设置有外部支撑结构6，外部支撑结构6呈圆柱体，软质支撑体1镶嵌于外部支撑结构6内，与外部支撑结构6共轴，外部支撑结构6材质为不锈钢，其外侧设置有连接法兰7。

在这种设计条件下，通孔的形状为两端接触支撑孔、其余部分为非接触孔，匀光棒安装固定在其中时，只有两端部分会与软质支撑体接触，中间大部分长度外于绝对的悬空状态，进一步增大匀光棒的空气接触面积，通光率达97％以上，同时光照均匀度也得到进一步提高。

实施例3匀光棒固定装置

本发明提供的一种匀光棒固定装置，如图1、图2和图4所示，包括开设有1个通孔2的软质支撑体1，通孔2一端设置1个接触支撑孔3，另一端为圆柱形的非接触孔4，非接触孔4与接触支撑孔3共轴；软质支撑体1的形状为圆柱体，与接触支撑孔3共轴，软质支撑体1的横截面直径为13mm，软质支撑体1材质为邵氏硬度55-65的聚四氟乙烯，通孔2的长度等于匀光棒8的长度，接触支撑孔3孔径为4.65mm，所安装固定的匀光棒8横截面的外接圆直径为4.68mm，非接触孔4孔径为5mm，接触支撑孔3的1端设有孔口倒角5，倒角角度为40°。

匀光棒固定装置外部设置有外部支撑结构6，外部支撑结构6呈圆柱体，软质支撑体1镶嵌于外部支撑结构6内，与外部支撑结构6共轴，外部支撑结构6材质为铝合金，其外侧设置有连接法兰7。

在这种设计条件下，通孔一端为接触支撑孔，另一端为非接触孔，匀光棒安装固定在其中时，只有一端会与软质支撑体接触，另一端外于绝对的悬空状态，进一步增大匀光棒的空气接触面积，通光率达97％以上，同时光照均匀度也得到进一步提高；另外，这种设计相较于实施例2中匀光棒固定装置的软质支撑体而言，其形状构造更容易生产加工。

虽然本发明已以较佳实施例公开如上，但其并非用以限定本发明，任何熟悉此技术的人，在不脱离本发明的精神和范围内，都可做各种的改动与修饰，因此本发明的保护范围应该以权利要求书所界定的为准。