用于调整光学元件的支撑结构的制作方法

本发明涉及光学仪器与设备技术领域，尤其是涉及用于调整光学元件的支撑结构。

背景技术：

光学调整架作为现代光学仪器的一个基本的组件，用于支撑光学元件、调整光束方向，实现光束的快速准确定位，目前在实验室及光学设备、仪器中得到广泛的应用。由于受系统安装空间的限制、系统装调状态的要求、机械结构设计难度以及加工工艺的限制，现有调整结构的旋转自由度的回转中心和光学元器件的光学中心无法做到重合。这会造成实际机械调整量和光学调整量的期望值之间存在差异，影响光学系统装调过程的收敛速度，使系统装调过程变慢甚至发散。

技术实现要素：

本发明的目的是提供用于调整光学元件的支撑结构，克服上述现有调整结构的不足，具有调节精度高、调整速度快、稳定性强的优点。

本发明的目的主要通过以下技术方案实现：用于调整光学元件的支撑结构，包括基座、调整架、支撑板、镜框、挂臂板、驱动组件、母线旋转驱动组件、平移补偿驱动组件、环形连接件、导轨板、滑板，着力板，所述调整架固连于基座上，所述着力板固连于调整架的上端面，所述驱动组件为两个，分别固连于调整架的两侧，所述导轨板水平固连于调整架的上端面，所述滑板活动连接于导轨板的上方，滑板上固连有平移补偿驱动组件，所述挂臂板一端固连于支撑板上端，挂臂板的另一端设有转轴，所述转轴的端头上连接有转动球头，所述滑板的上端面设有用于容纳支撑转动球头的球槽座，所述转动球头置入球槽座内，所述支撑板的前端面固连有环形连接件，所述镜框与环形连接件活动连接，镜框可沿环形连接件的轴心转动，支撑板的左端面或者右端面下端固连有承力板，镜框的后端面上在承力板的上方固连有母线旋转驱动组件；所述驱动组件包括第一驱动电机、第一波纹管联轴器第一螺纹杆及第一定位板，所述第一波纹管联轴器的一联轴器端与所述第一驱动电机的输出轴固定连接，第一波纹管联轴器的另一联轴器端与第一螺纹杆固定连接，所述第一定位板上设有贯穿第一定位板的螺纹孔，所述第一螺纹杆穿过螺纹孔，所述支撑板后端面外凸构成两个连接座，连接座与驱动组件之间连接有第一弹性连接件，第一螺纹杆的端头与连接座紧密接触；所述母线旋转驱动组件包括第二驱动电机、第二波纹管联轴器、第二螺纹杆及第二定位板，所述第二波纹管联轴器的一联轴器端与所述第二驱动电机的输出轴固定连接，第二波纹管联轴器的另一联轴器端与第二螺纹杆固定连接，所述第二定位板上设有贯穿第二定位板的螺纹孔，所述第二螺纹杆穿过螺纹孔，所述第二螺纹杆的端头与承力板紧密接触；所述平移补偿驱动组件包括第三驱动电机、第三波纹管联轴器、第三螺纹杆及第三定位板，所述第三波纹管联轴器的一联轴器端与所述第三驱动电机的输出轴固定连接，第三波纹管联轴器的另一联轴器端与第三螺纹杆固定连接，所述第三定位板上设有贯穿第三定位板的螺纹孔，所述第三螺纹杆穿过螺纹孔，所述着力板与平移补偿驱动组件之间连接有第三弹性连接件，所述第三螺纹杆的端头与着力板紧密接触。本发明中，通过母线旋转驱动组件的驱动作用使第二螺纹杆的端头发生轴向位移对承力板施加向下的作用力，由于承力板固定设置，因而反作用于固连于镜框板上的母线旋转驱动组件使其发生向上的相对移动。通过环形连接件的设置，对镜框施加向上的作用力，镜框可沿环形连接件的轴心转动，从而实现对光学元件母线自由度的调整。通过驱动组件的驱动作用使第一螺纹杆的端头发生轴向位移对连接座施加同向或者不同向的作用力，由于转动球头及球槽座的设置，可实现对光学元件俯仰及偏转自由度的调整。通过平移补偿驱动组件的驱动作用使第三螺纹杆的端头发生轴向位移对着力板施加向后的作用力，由于着力板固定设置，因而反作用于固连于滑板上的平移补偿驱动组件使其发生向前的相对移动。通过导轨板的设置，对滑板施加向前的作用力，滑板可相对基座发生向前的位移。通过转动球头与球槽座之间的相互配合，带动挂臂板向前移动，实现对光学元件的顶点平移补偿调整。

进一步地，所述导轨板上设有滑条，所述滑板的下端面设有与滑条相适应的滑槽，滑条置入滑槽中。如此，可提高滑板与导轨板之间相对运动的稳定性。

为避免镜框转动时脱离环形连接件，进一步地，所述环形连接件上设有环形卡槽，所述镜框上设有与环形卡槽相适应的环形卡条，所述环形卡条卡合在环形卡槽上。

为降低转速提高调整精度及节约成本，进一步地，所述驱动组件还包括第一减速器，所述第一减速器的输入端连接于所述第一驱动电机的输出轴，所述第一减速器的输出端连接于所述第一波纹管联轴器的一联轴器端；所述母线旋转驱动组件还包括第二减速器，所述第二减速器的输入端连接于所述第二驱动电机的输出轴，所述第二减速器的输出端连接于所述第二波纹管联轴器的一联轴器端，所述平移补偿驱动组件还包括第三减速器，所述第三减速器的输入端连接于所述第三驱动电机的输出轴，所述第三减速器的输出端连接于所述第三波纹管联轴器的一联轴器端。

进一步地，所述球槽座由滑板的上端面内凹形成，所述转动球头与球槽座之间以球面低副连接。如此，通过球面低副的配合可加大转动球头与球槽座之间的接触面积，避免在对自由度进行调整时转动球头脱离球槽座，因而提高了该发明的可靠性及稳定性。

为避免转动球头在进行平移补偿时滑脱出球槽座，进一步地，球槽座上固连有防脱圆盖，所述防脱圆盖为中部开口的帽沿状。

与现有调整结构相比，本发明具有以下有益效果：本发明中，通过母线旋转驱动组件的驱动作用使第二螺纹杆的端头发生轴向位移对承力板施加向下的作用力，由于承力板固定设置，因而反作用于固连于镜框板上的母线旋转驱动组件使其发生向上的相对移动。通过环形连接件的设置，对镜框施加向上的作用力，镜框可沿环形连接件的轴心转动，从而实现对光学元件母线自由度的调整。通过驱动组件的驱动作用使第一螺纹杆的端头发生轴向位移对连接座施加同向或者不同向的作用力，由于转动球头及球槽座的设置，可实现对光学元件俯仰及偏转自由度的调整。通过平移补偿驱动组件的驱动作用使第三螺纹杆的端头发生轴向位移对着力板施加向后的作用力，由于着力板固定设置，因而反作用于固连于滑板上的平移补偿驱动组件使其发生向前的相对移动。通过导轨板的设置，对滑板施加向前的作用力，滑板可相对基座发生向前的位移。通过转动球头与球槽座之间的相互配合，带动挂臂板向前移动，实现对光学元件的顶点平移补偿调整，校正实际机械调整量和期望值之间存在的差异。由驱动电机提供原动力，再加上减速器的设置，本发明大大提高了调整的速度及精度。通过转动球头与球槽座相互配合以及环形连接件的设置，不仅调整舒适度高、可靠性佳、稳定性强，且结构紧凑，操作简便。

附图说明

图1为本发明一个具体实施例的结构示意图；

图2为图1所示沿A-A方向的剖视图；

图3为图2所示C部的局部放大图；

图4为图1所示沿B-B方向的剖视图；

图5为驱动组件一个具体实施例的结构示意图；

图6为平移补偿驱动组件一个具体实施例的结构示意图。

附图中附图标记所对应的名称为：1、基座，2、调整架、3、支撑板、31、连接座，35、承力板， 4、镜框，41、环形卡条，5、挂臂板，51、转轴，52、转动球头，6、驱动组件，61、第一驱动电机，62、第一波纹管联轴器，63、第一螺纹杆， 64、第一定位板，65、第一弹性连接件，7、母线旋转驱动组件，71、第二驱动电机，72、第二波纹管联轴器，73、第二螺纹杆， 74、第二定位板，75、第二弹性连接件，8、平移补偿驱动组件，81、第三驱动电机，82、第三波纹管联轴器，83、第三螺纹杆， 84、第三定位板，85、第三弹性连接件，9、环形连接件，91、环形卡槽，10、导轨板，101、滑条，11、滑板，111、球槽座，112、防脱圆盖，12、着力板。

具体实施方式

下面结合实施例及附图对本发明做进一步的详细说明，但本发明的实施方式不限于此。

实施例1

如图1至图6所示，用于调整光学元件的支撑结构，包括基座1、调整架2、支撑板3、镜框4、挂臂板5、驱动组件6、母线旋转驱动组件7、平移补偿驱动组件8、环形连接件9、导轨板10、滑板11，着力板12，所述调整架2固连于基座1上，所述着力板12固连于调整架2的上端面，所述驱动组件6为两个，分别固连于调整架2的两侧，所述导轨板10水平固连于调整架2的上端面，所述滑板11活动连接于导轨板10的上方，滑板11上固连有平移补偿驱动组件8，所述挂臂板5一端固连于支撑板3上端，挂臂板5的另一端设有转轴51，所述转轴51的端头上连接有转动球头52，所述滑板11的上端面设有用于容纳支撑转动球头52的球槽座111，所述转动球头52置入球槽座111内，所述支撑板3的前端面固连有环形连接件9，所述镜框4与环形连接件9活动连接，镜框4可沿环形连接件9的轴心转动，支撑板3的左端面或者右端面下端固连有承力板35，镜框4的后端面上在承力板35的上方固连有母线旋转驱动组件7；所述驱动组件6包括第一驱动电机61、第一波纹管联轴器62、第一螺纹杆（63）及第一定位板64，所述第一波纹管联轴器62的一联轴器端与所述第一驱动电机61的输出轴固定连接，第一波纹管联轴器62的另一联轴器端与第一螺纹杆63固定连接，所述第一定位板64上设有贯穿第一定位板64的螺纹孔，所述第一螺纹杆63穿过螺纹孔，所述支撑板3后端面外凸构成两个连接座31，连接座31与驱动组件6之间连接有第一弹性连接件65，第一螺纹杆63的端头与连接座31紧密接触；所述母线旋转驱动组件7包括第二驱动电机71、第二波纹管联轴器72、第二螺纹杆73及第二定位板74，所述第二波纹管联轴器72的一联轴器端与所述第二驱动电机71的输出轴固定连接，第二波纹管联轴器72的另一联轴器端与第二螺纹杆73固定连接，所述第二定位板74上设有贯穿第二定位板74的螺纹孔，所述第二螺纹杆73穿过螺纹孔，所述第二螺纹杆73的端头与承力板35紧密接触；所述平移补偿驱动组件8包括第三驱动电机81、第三波纹管联轴器82、第三螺纹杆83及第三定位板84，所述第三波纹管联轴器82的一联轴器端与所述第三驱动电机81的输出轴固定连接，第三波纹管联轴器82的另一联轴器端与第三螺纹杆83固定连接，所述第三定位板84上设有贯穿第三定位板84的螺纹孔，所述第三螺纹杆83穿过螺纹孔，所述着力板12与平移补偿驱动组件8之间连接有第三弹性连接件85，所述第三螺纹杆83的端头与着力板12紧密接触。

本实施例中，调整架2用于提供3个支撑调整点，挂臂板5用于连接支撑板3与调整架2，使两者能进行稳定的俯仰及偏转配合。为达到均衡的调整角度，挂臂板5可固定连接于支撑板3上端面的中部。为便于计算，两个驱动组件6设于同一水平高度，位于调整架2左侧的为左驱动组件，位于调整架2右侧的为右驱动组件。本实施例应用时，启动驱动组件6，将第一驱动电机61的原动力作用于第一波纹管联轴器62使其产生轴向旋转运动，在波纹管扭转动力传递的作用下带动与第一波纹管联轴器62相连接的第一螺纹杆63亦产生轴向旋转运动。第一定位板64上设置有与第一螺纹杆63上螺纹相适应的螺纹孔，因而当第一螺纹杆63轴向旋转时，通过螺纹间啮合的配合，可使第一螺纹杆63相对第一定位板64发生轴向位移。由于第一弹性件65的设置以及在支撑板3自重作用下，第一螺纹杆63与连接座31紧密接触。由于驱动组件6固连于调整架2上，因此当第一螺纹杆63发生轴向位移时将通过与连接座31的配合对支撑板3施加作用力。当左驱动组件和右驱动组件对支撑板3施加同一方向的作用力时，例如同进或者同退，支撑板3的位置可发生俯仰自由度的变化，从而调整镜框4的俯仰角度；当左驱动组件和右驱动组件对支撑板3施加相反方向的作用力时，例如左进右退或者左退右进，支撑板3的位置可发生偏转自由度的变化，从而调整镜框4的偏转角度。启动母线旋转驱动组件7，通过螺纹间啮合的配合，同样可使第二螺纹杆73相对第二定位板74发生轴向位移。由于承力板35固定于支撑板3上，对第二螺纹杆73的轴向位移有阻挡作用，因而反作用于母线旋转驱动组件7使其发生向上的相对移动，从而对镜框4施加向上的作用力。通过环形连接件9的设置，当对镜框4施加向上的作用力时，镜框4可沿环形连接件9的轴心转动。为避免实际调整量与期望值之间存在差异，可先通过平移补偿驱动组件8对支撑板3的顶点位置做出补偿校正再对支撑板3的俯仰角度进行调整。应用时，启动第三驱动电机81，通过螺纹间啮合的配合，可使第三螺纹杆83相对着力板12发生轴向位移。由于着力板12固定于调整架2上，对第三螺纹杆83的轴向位移有阻挡作用，因而反作用于平移补偿驱动组件8使其发生向前的相对移动。因平移补偿驱动组件8固连于滑板11上，则给滑板11向前的作用力，使滑板11在导轨板10上发生相对运动，在转动球头52与球槽座111的相互配合下，带动支撑板3的顶端向前移动，实现对光学元件的顶点补偿平移调整。本实施例可根据光束方向的需求，设定驱动电机的作用时间带动螺纹杆发生一定位移，从而对光学元件的多个自由度进行调整。

实施例2

本实施例在实施例1的基础上作出了如下进一步限定：所述导轨板10上设有滑条101，所述滑板11的下端面设有与滑条101相适应的滑槽，滑条101置入滑槽中。为提高滑板11与导轨板10之间相对运动的稳定性，导轨板10上可设置有2条以上的滑条101，滑板11上设有与滑条101的条数和位置相对应的滑槽。

实施例3

本实施例在实施例1的基础上作出了如下进一步限定：所述环形连接件9上设有环形卡槽91，所述镜框4上设有与环形卡槽91相适应的环形卡条41，所述环形卡条41卡合在环形卡槽91上。本实施例中，为避免在转动时因环形卡槽91与环形卡条41之间的间隙带来不可预期的位置变化，环形连接件9上可设置至少2条以上的环形卡槽91，镜框4上设置位置和条数与环形卡槽91相对应的环形卡条41。

实施例4

本实施例在实施例1的基础上作出了如下进一步限定：所述驱动组件6还包括第一减速器66，所述第一减速器66的输入端连接于所述第一驱动电机61的输出轴，所述第一减速器66的输出端连接于所述第一波纹管联轴器62的一联轴器端；所述母线旋转驱动组件7还包括第二减速器76，所述第二减速器76的输入端连接于所述第二驱动电机71的输出轴，所述第二减速器76的输出端连接于所述第二波纹管联轴器72的一联轴器端；所述平移补偿驱动组件8还包括第三减速器86，所述第三减速器86的输入端连接于所述第三驱动电机81的输出轴，所述第三减速器86的输出端连接于所述第三波纹管联轴器82的一联轴器端。若用驱动电机直接作用于波纹管联轴器需配置成本较高的伺服电机。本实施例中，为降低成本，在第一驱动电机61和第一波纹管联轴器62的中间连接有第一减速器66，第一驱动电机61通过第一减速器66作用于第一波纹管联轴器62，在第二驱动电机71和第二波纹管联轴器72的中间连接有第二减速器76，第二驱动电机71通过第二减速器76作用于第二波纹管联轴器72，在第三驱动电机81和第三波纹管联轴器82的中间连接有第三减速器86，第三驱动电机81通过第三减速器86作用于第三波纹管联轴器82以达到降低转速提高调整精度的效果。

实施例5

本实施例在实施例1~4中任意一项实施例的基础上作出了如下进一步限定，所述球槽座111由滑板11的上端面内凹形成，所述转动球头52与球槽座111之间以球面低副连接。若以横向直径将转动球头52分为上部与下部，为避免转动球头52在调整时脱离球槽座111，球槽座111包围转动球头52的开口端应位于转动球头52的上部区域。

实施例6

本实施例在实施例5的基础上作出了如下进一步限定，球槽座111上固连有防脱圆盖112，所述防脱圆盖112为中部开口的帽沿状。本实施例中，转动球头52位于防脱圆盖112内，转轴51穿过防脱圆盖112的中部开口。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施方式只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明的技术方案下得出的其他实施方式，均应包含在本发明的保护范围内。