устройство для юстировки оптических элементов

Формула изобретения

Устройство для юстировки оптических элементов, содержащее неподвижный корпус и подвижное основание для закрепления на нем оптического элемента, отличающееся тем, что между корпусом и основанием установлено кольцо, у которого наружная цилиндрическая поверхность и одна из его плоскостей перпендикулярны друг другу и размещены под углом, не равным 90^o к внутренней цилиндрической поверхности кольца и к одной из его торцовых плоскостей, которые также перпендикулярны друг другу, причем основание установлено с возможностью поворота относительно кольца при контактировании при этом с его внутренней цилиндрической поверхностью и перпендикулярной с ней торцовой плоскостью кольца, которое установлено с возможностью совместного с основанием поворота относительно неподвижного корпуса при контактировании с ним своей наружной цилиндрической поверхностью и перпендикулярной с ней плоскостью, причем основание и кольцо, кольцо и корпус соединены между собой прижимными элементами.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области оптического приборостроения, в частности к устройствам для юстировки оптических элементов, и может быть использовано для юстировки зеркал, призм и т.д.

Известно устройство для юстировки оптических элементов по авторскому свидетельству N 509852, G 02 В 7/00.

Устройство содержит держатель, разделенный на три секции, причем две секции держателя расположены коаксильно и каждая соединена с третьей секцией двумя перемычками равной высоты, расположенными диаметрально. Свободные концы секций опираются на регулировочные винты. Юстировка оптического элемента осуществляется относительно горизонтальной и вертикальной оси перемещением секций относительно друг друга с помощью регулировочных винтов.

Устройство обладает малыми габаритами, но имеет недостаточно большой диапазон юстировки из-за ограниченности степеней свободы перемещения объекта юстировки.

Известно юстировочное устройство по авторскому свидетельству N 626427, G 02 B 7/18. Устройство содержит корпус и подвижное основание для закрепления оптического элемента. Основание подпружинено относительно корпуса и опирается на три регулируемых по длине фиксаторных стержня. В корпусе диаметрально противоположно установлены с фиксацией положения кривошипы, на пальцах которых смонтированы шаровые опоры, взаимодействующие с соответствующими гнездами основания. Юстировка объекта осуществляется поворотами кривошипов на соответствующие углы в широком диапазоне углов наклона.

Недостатком устройства является сложность регулирования с помощью кривошипов, а также низкая точность вследствие того, что при изменении углов наклона возможно линейное смещение заданной точки, снижающее точность, корректировка которого при неизменном угле наклона усложняет процесс регулировки и снижает точность.

Прототипом данного изобретения является устройство для юстировки оптических элементов по авторскому свидетельству N723475, G 02 В 7/18. Устройство содержит подвижное основание, по центру которого на оси расположена сферическая опора, контактирующая с коническим отверстием неподвижного корпуса. Подвижное основание подпружинено относительно корпуса, а на другой оси со сферической опорой жестко закреплена шаровая головка, контактирующая с регулировочными винтами, установленными попарно в двух взаимно перпендикулярных плоскостях. Юстировка осуществляется перемещением шаровой головки с помощью регулировочных винтов в двух направлениях, причем точка оптического элемента, совпадающая с центром сферической опоры, не смещается при изменении углов наклона объекта.

Недостатком устройства является то, что процесс юстировки оптической оси элемента при помощи регулировочных винтов очень трудоемок, так как для того, чтобы повернуть зеркало в нужном направлении, необходимо последовательное вращение всех винтов с отпусканием одних и подтягиванием других, до тех пор, пока ось зеркала не совпадет с оптической осью устройства. Кроме того, юстировка регулировочных винтов производится, как правило, в том же направлении, что и регулирование, что приводит к разъюстировке либо сразу из-за изгибающих деформаций и люфтов в резьбе, либо появляется со временем из-за релаксации напряжений в винтовых соединениях. Точность юстировки снижается из-за относительно малой жесткости основных элементов: оси, корпуса и основания, а также, из-за малых опорных поверхностей контакта между ними. Вследствие малых поверхностей контакта, силы связей этих элементов между собой имеют характер сосредоточенных сил, что увеличивает относительные деформации элементов и, соответственно, снижает точность юстировки.

Изобретение направлено на повышение точности и упрощение юстировки оптических элементов.

Предлагаемое устройство для юстировки оптических элементов содержит неподвижный корпус и подвижное основание для закрепления на нем оптического элемента. В отличие от прототипа, в предлагаемом устройстве между корпусом и основанием установлено кольцо, у которого наружная цилиндрическая поверхность и одна из его плоскостей перпендикулярны друг другу и размещены под углом, не равным 90^o, к внутренней цилиндрической поверхности кольца и к одной из его торцовых плоскостей, которые также перпендикулярны друг другу. Основание установлено с возможностью поворота относительно кольца при контактировании при этом с его внутренней цилиндрической поверхностью и перпендикулярной с ней торцовой плоскостью кольца. Кольцо установлено с возможностью совместного с основанием поворота относительно неподвижного корпуса при контактировании с ним своей наружной цилиндрической поверхностью и перпендикулярной с ней плоскостью. Основание и кольцо, кольцо и корпус соединены друг с другом прижимными элементами.

Предлагаемое устройство для юстировки оптических элементов, по сравнению с известными устройствами, имеет следующие преимущества. За счет изменения угла наклона основания путем поворота двух элементов устройства, вместо регулировки с помощью трех элементов в прототипе, упрощается юстировка. За счет увеличения жесткости входящих деталей, с заменой сосредоточенных сил связей на распределенные по большим площадям контакта основания с поворотным кольцом и поворотного кольца с корпусом, повышается точность юстировки.

Изобретение поясняется графическими материалами, где показан общий вид предлагаемого устройства в разрезе.

Устройство включает подвижное основание 1, корпус 2 и кольцо 3, установленное между основанием и корпусом. Основание 1 может поворачиваться относительно кольца 3, контактируя с ним по внутренней цилиндрической поверхности K диаметром d и перпендикулярным к ее образующим торцовой плоскости N кольца. Кольцо 3 вместе с основанием 1 может поворачиваться относительно корпуса 2, контактируя с ним по наружной цилиндрической поверхности Z диаметра D и перпендикулярной к ее образующим торцовой плоскости М кольца. Оси цилиндрических поверхностей К и Z кольца 3 составляют между собой угол . Для предотвращения выпадения и выборки люфтов основание 1 к кольцу и кольцо к корпусу прижимают гайками 4 и 5.

Устройство работает следующим образом. Для юстировки оптический элемент 6, например плоское зеркало, устанавливают на основании 1 под углом к оси О цилиндрической поверхности контакта основания с поворотным кольцом 3. При вращении основания 1 относительно кольца 3 нормаль n к плоскости зеркала будет изменять угол наклона в пространстве, описывая конус с осью О. В любом фиксированном положении основания 1 относительно кольца 3 эта же нормаль n при повороте кольца 3 относительно корпуса 2 также меняет угол в пространстве, описывая конус относительно оси вращения Р. Таким образом, соответствующими поворотами основания относительно кольца и кольца - относительно корпуса достигается любое угловое положение зеркала в пределах телесного угла 4, необходимое для совпадения, например, падающего и отраженного луча на зеркало или отражения падающего луча в необходимом направлении.

Предлагаемое устройство для юстировки оптических элементов позволяет упростить процесс юстировки оптических элементов с одновременным повышением точности юстировки.