Устройство для юстировки оптических элементов Советский патент 1988 года по МПК G02B7/00 

вид в

Изобретение относится к оптическому приборостроению и позволяет повысить точность юстиройки при одновременном уменьшении габаритов устр- ва, На промежуточном основании 2 размещен держатель 3, выполненный в виде усеченного конуса с фланцем 19 на основании. На боковой стенке 17 держателя выполнены две пары сквозных соосных отверстий 20, соединенных сквозными пазами 22, оси которых размещены параллельно фланцу 19. Оси пазов 23, соединяющих отверстия 21 меньшего диаметра, размещен перпендикулярно боковой стенке 17 в сечении конуса осевой плоскостью. Отверстия 20 и 21 и пазы 22 и 23 делят усеченньп конус держателя, соединяющего оптические элементы 1 и 5, на три подвижные одна относительно другой секции. Юстировка закрепленного на держателе 3 оптического элемента 5 в виде микродиафрагмы относительно микрообъектива осуществляется поворотом регулировочных винтов 50, вызывающим разворот секций одна относительно другой вокруг оси перегиба гибких перемычек. Приведена конструкция регулировочных механизмов.2 з.п. ф-лы, 6 ил. с (Л

22

00

о ел

ел

5Г f9 5У55

fpuz.S

Изобретение относится к приборостроению, в частности к средствам юстировки оптических элементов в оптико-механических приборах.

Цель изобретения - повышение точности юстировки и уменьшение габаритов устройства.

На фиг.1 показано устройство, общий вид; на фиг.2 - вид А на фиг.1; на фиг.З - держатель, общий вид; на фиг.4 - сечение Б-Б на фиг.З; на фиг.5 - вид В на фиг.2; на фиг.6 - сечение Г-Г на фиг.2.

Устройство для юстировки оптичес- ких элементов содержит оптический элемент 1, выполненный, например, в виде микрообъектива, закрепленного на промежуточном основании 2, держатель 3, установленный соосно с опти- ческим элементом 1, охватывая его, и закрепленный па промежуточном основании 2, компенсирующее кольпо А и другой оптический элемент 5, выполненный, например, в виде микродиафраг- мы, установленной соосно с оптическим элементом 1 и закрепленной на держателе 3, внутри которого установлен регулировочный механизм 6, а снаружи - другой регулировочный меха- низм 7.

Держатель 3 прикреплен к промежуточному основанию 2 винтами 8, а компенсирующее кольцо 4 и другой оптический элемент 5 прикреплены к держа- телю 3 винтами 9 и зафиксированы штифтами (не показаны).

Промежуточное основание 2 выполнено в виде диска с осевым резьбовым отверстием 10 щтя крепления оптичес- кого элемента 1, отверстиями 11 для крепления держателя 3, отверстиями 12 и 13 для крепления регулировочного механизма 6 и отверстиями 14 (фиг.2) для крепления всего устройства к не- сущему элементу конструкции (не показано) .

Держатель 3 выполнен в виде полого тонкостенного усеченного конуса, высота которого не превышает длины оптического элемента 1, с внутренней поверхностью 15 (фиг.4), наружной поверхностью 16, образующими боковую стенку 17, с торцовой поверхностью 18 на зауженной части и с фланцем 19 на расширенной части.

На боковой стенке 17 выполнены четыре пары сквозных отверстий: две пары соосных отверстий 20 большего диаметра d, и две пары соосных отверстий 21 меньшего диаметра dj. Соосные отверстия 20 соединены друг с другом сквозными пазами 22, шириной h,, а соосные отверстия 21 - пазами 23, шириной hj. Оси Е-Е, F-F, Р-Р, R-R (фиг.З) отверстий 20 и 21 расположены в одной радиальной плоскости S-S (фиг.1), размещенной перпендикулярно продольной оси Х-Х держателя 3 и всего устройства в целом на минимальном расстоянии от фланца 19.

Оси Е-Е, F-F отверстий 20 расположены параллельно друг другу, параллельно осевой плоскости Y-Y, проходящей через ось Х-Х, по обе стороны и на равных расстояниях от нее. Оси Р-Р, R-R отверстий 21 расположены параллельно друг другу, параллельно осевой плоскости Z-Z, проходящей через ось Х-Х, по обе стороны и на равных расстояниях от нее. Диаметр d отверстий 20 выполнен большим, чем диаметр d отверстий 21.

Оси пазов 22 расположены параллельно фланцу 19 (фиг.4) и смещены относительно центров отверстий 20 в сторону фланца 19. Оси пазов 23 расположены перпендикулярно боковой стенке 17 при сечении конуса осевой плоскостью Y-Y.

Таким образом, отверстия 20 и 21 и пазы 22 и 23 условно делят держатель 3 на три секции: неподвижную 24, среднюю подвижную 25 и крайнюю подвижную 26 (фиг.З).

Секции 24 и 25 соединены друг с- другом гибкими перемычками 27,а секции 25 и 26 соединены друг с другом гибкими перемычками 28, причем ось перегиба пары перемычек 27 расположены в осевой плоскости Y-Y и перпендикулярна оси Х-Х, а ось перегиба пары перемычек 28 расположена в осевой плоскости Z-Z и перпендикулярна оси Х-Х и оси перегиба перемычек 27. Совмещение осей перегиба перемычек 27 и 28 в одной плоскости возможно путем смещения, например, осей Р-Р, R-R относительно осей Е-Е, F-F в направлении оси Х-Х.

На крайней подвижной секции 26 выполнена наружная цилиндрическая поверхность 29 (фиг.4) для крепления другого регулировочного механизма 7. На внутренней поверхности 15 и на наружной поверхности 16 средней подвижной секции 25 могут быть выполнены

бобьпнки 30 и 31 с торцовыми площадками 32 и 33 (фиг.З и 4) или кольцевые выступы 34 и 35 с торцовыми поверхностями 36 и 37 для взаимодействия с регулировочными механизмами 6 и 7 (фиг. 5 и 6).

Другой оптический элемент 5, выполненный в виде микродиафрагмы, содержит фланец 38 (фиг.1), тонкостен- ный диск 39 с осевым отверстием (собственно диафрагма) и защитное кольцо 40. Детали 38-40 могут быть скреплены друг с другом, например, клеевым способом.

Регулировочный механизм 6 содержит регулировочный винт 41, контргайку 42, стакан 43, толкатель 44, например, в виде шарика, пружину 45 и винт 46. Стакан 43 неподвижно уста- новлен в отверстии I2 промежуточного основания 2, а винт 41 подвижно установлен в резьбовом отверстии 13 промежуточного основания 2. Винт 41 и толкатель 44 установлены с возмож- ностью взаимодействия с торцовыми площадками 32 ипи с торцовой поверхностью 36 средней подвижной секции 25 держателя 3.

Другой регулировочный механизм 7 содержит пластину 47, (фиг.5) закрепленную на наружной цилиндрической поверхности 29 крайней подвижной секции 26 с резьбовьм отверстием 48 и отверстием 49, регулировочный винт 50, контргайку 51, толкатель 52 пружину 53 и накладную пластину 54, прикрепленную к пластине 47 винтами 55. Винт 50 и толкатель 52 установлены с возможностью взаимодейст- ВИЯ с торцовыми площадками 33 или с торцовой поверхностью 37 средней подвижной секции 25 держателя 3.

Работа устройства основана на возможности взаимной подвижности секций, соединенных друг с другом гибкими перемычками и регулировочными механизмами при условии, что момент, создаваемый подпружиненным толкателем, превьппает момент сопротивления изги- бу гибких перемычек.

Юстировка оптического элемента 5 (микродиафрагмы) относительно микрообъектива в направлениях, перпендикулярных оси Х-Х, осуществляется по- воротом регулировочных винтов 41 и 50, фиксация их взаимного расположения осуществляется контргайками 42 и 51. Юстировка оптического элемента 5 в направлении оси Х-Х обеспечивается доработкой компенсирующего кольца 4.

При повороте регулировочного винта 42 происходит разворот средней подвижной секции 25 относительно неподвижной секции 24 вокруг оси перегиба гибких перемычек 27. При повороте регулировочного винта 50 происходит разворот крайней подвижной секции 26 относительно средней подвижной секции 25 вокруг оси перегиба гибких перемычек 28.

Та ким образом, обеспечивается пространственный разворот зауженной части держателя относительно расширенной части вокруг точки пересечения осей перегибов гибких перемычек 27 и 28, расположенной на оси Х-Х на минимальном расстоянии от фланца 19, т.е. осуществляется независимая юс- тировочная подвижка микродиафрагмы относительно микрообъектива в двух взаимно перпендикулярных плоскостях. Осевая погрешность может быть устранена доработкой компенсирующего кол1 ца 4.

Обозначим диаметр большего отверстия 20 d,, диаметр меньшего отверстия 21 d, ширину паза 22 h,, ширину паза 23 hj, толщину перемычки 27 S, толщину перемычки 28 Sj, длину перемычек 27 и 28 в направлении оси соответствующих отверстий I, толщину боковой стенки t.

Исходя из условий наиближайшего расположения радиальной плоскости S-S к фланцу 19, диаметр d большего отверстия 20 должен быть возможно меньшим, но превышать диаметр d j меньшего отверстия 21 не менее чем на удвоенную ширину h паза 22 и ширину перемычек ЗзМежду отверстиями 21 и пазом 22,т.е. d л d j « 2(h , Sj ) .

Исходя из тех же условий, диаметр dj меньшего отверстия 21 должен быть возможно меньшим, но превьштать ширину h, паза 23, т.е. d , h.

Наложив условия ограничения угла поворота одной из секций относите/(ь- но другой соприкосновением противоположных стенок пазов, определяют минимально возможную ширину h , и h J пазов 22 и 23 как хорду окружности, центр которой расположен на оси перегиба, а радиус равен расстоянию от точки соприкосновения стенок пазов до центра окружности.

- d, 7 d h h,.

.Таким образом, выполнение предлагаемого устройства в виде безлюфтово го соединения звеньев, секций держателя и регулировочных устройств, обеспечивающих силовое замыкание секций, позволяет достигнуть повьшение точности юстировки ввиду отсутствия зазоров между подвижными частями,

Вьшолнение держателя, соосно установленного между опти 1ескими эле- ментами и соединяющего их между собой, выполненного в виде полого усеченного конуса, разделенного отверстиями разного диаметра и соединяющими их пазами на три подвижные друг относительно друга секции, снижает трудоемкость изготовления устройства и упрощает конструкцию.

Вьшолнение держателя в виде конуса, установленного с возможностью взаимодействия с двумя регулировочными механизмами, одно из которых установлено внутри его, а также установка одного из оптических элементов внутри держателя уменьшают габариты устройства. Формула изобретения

513

При углах разворотов секции в несколько десятков угловых минут ширина h h пазов 22 и 23 получается равной нескольким десятых долей мм. Однако вьтолиение пазов такой ширины при глубине в несколько десятков мм затруднительно также, как и сверление отверстий диаметром до 1 мм.

Исходя из технологических сообра- жений, принимаем dj 3 мм, h 2 мм, h , hj.

Исходя из условий исключения возможности скручивания перемычек, их длина Е должна быть существенно боль ше толщины S, и S

S, -|- 0,4 мм.

Поскольку крутизна роста толщины перемычки 28 от ее срединной части к периферии больше, чем крутизна роста толщины перемычки 27, принимают S 0,2 мм.

С целью исключения влияния перемычек на работу устройства принимают S SS, отсюда , d + 2(h +83 )9.

Для общего случая рекомендуется следующие соотношения конструктивных элементов держателя: d

вижное основание с закрепленным на нем первым оптическим элементом и связанный с основанием держатель с закрепленным на нем вторым оптическим элементом, установленный с возможностью перемещения относительно основания, а также три регулировочных механизма,

отличающееся

5

3

5

5

5

тем, что, с целью повышения точности юстировки и уменьшения габаритов устройства, держатель выполнен в виде полого усеченного конуса с торцовой поверхностью при вершине и с фланцем на основании, причем на боковой стенке выполнены четыре пары соосных сквозных отверстий, каждая из которых соеди 1ена сквозным пазом, оси всех отверстий размещены в одной радиальной плоскости, оси каждых соседних двух пар отверстий параллельны одной из двух взаимно перпендикулярных осевых плоскостей конуса, расположены по обе стороны и на равных расстояниях от нее, диаметр d отверстий одних соседних двух пар выполнен большим, чем диаметр d отверстий других соседних двух пар, а ось паза, щириной h,, соединяющего отверстия большого диаметра d ,, размещена параллельно фланцу, ось паза, шириной h2 ,соединяющего отверстия меньшего диаметра dj, размещена перпендикулярно боковой стенке в сечении конуса осевой плоскостью, симметричной осям отверстий большего диаметра, а величины диаметров соосных отверстий, толщин перемычек, образованных меяоду ними, и ширины пазов удовлетворяют соотношениям d,73dj; dj dj7 hj Ц где S, S - толщины перемычек между отверстиями диаметров d и d соответственно, при этом оптический элемент, закрепленный на неподвижном основании, размещен внутри держателя.

двух ре1 улнропочиых механизмов содержит регулировочньо винт и подпружиненный толкатель, при этом регулировочные винты и подпружиненные толкатели установлены с возможностью взаи0158

модействия с внутренней и наружной поверхностями держателя в зонах между пазом, соединяющим отверстия меньшего диаметра, отверстиями большего диаметра и соединяющими их пазами.

ffJutI

f7

2f

21 P 18

ij

31

to

f