Устройство для юстировки оптических элементов Советский патент 1992 года по МПК G02B7/00 

Изобретение относится к оптическому приборостроению, в частности к юстировоч- ным устройствам.

Известно устройство для юстировки оптических элементов, содержащее два оптических элемента, неподвижное основание, держатель, регулировочное устройство осевой компенсации и два регулировочных устройства радиальной компенсации расположения одного оптического элемента относительно другого. Один из оптических элементов (микродиафрагма) закреплен на держателе, другой элемент (микрообъектив) - на основании. В конической боковой стенке держателя выполнено четыре пары соосных сквозных отверстий, оси которых расположены в одной радиальной плоскости. Оси каждых двух соседних пар отверстий расположены параллельно одна другой и параллельно одной из двух

взаимно перпендикулярных осевых плоскостей. Две пары соседних отверстий выполнены меньшего диаметра, а две другие пары - большего диаметра. Соосные отверстия меньшего диаметра соединены сквозным пазом, расположенным в плоскости, перпендикулярной образующей боковой стенки. Соосные отверстия большего диаметра соединены сквозным пазом, расположенным в плоскости, перпендикулярной оси держателя. Пазы как бы разделяют держатель на три взаимно подвижные секции (крайняя неподвижная, средняя подвижная крайняя подвижная), соединенные одна с другой парами гибких перемычек, образованных поверхностями соседних отверстий Оси перегиба пар перемычек расположены в одной радиальной плоскости и под прямым углом одна к другой. Регулировочное устройство осевой компенсации расположеVJN

О 00 О

ния выполнено в виде компенсирующего кольца. Каждое из регулировочных устройств радиальной компенсации расположения содержит диаметрально расположенные винтовой механизм и под- пружиненный толкатель, взаимодействующие своими сферическими опорами с опорными поверхностями держателя, причем одно из регулировочных устройств расположено внутри держателя, а, другое - снаружи.

Каждый подпружиненный толкатель включает подвижный элемент и пружину.

Недостатками известного устройства являются: пониженная точность юстировки, пониженная надежность сохранения отрегулированного взаимного расположения оптических элементов, а также пониженное удобство юстировки.

Снижение точности и удобства юсти- ровки объясняется расположением юстиро- вочных устройств радиальной компенсации с обеих сторон держателя, расположением винтового механизма и подпружиненного толкателя одного из устройств на отличаю- щихся расстояниях от кинематического центра при сравнении с соответствующими расстояниями составных частей другого устройства от того же центра,

Снижение надежности объясняется возможностью подвижности держателя после юстировки в направлениях на подпружиненные толкатели.

Цель изобретения - повышение точности, надежности и удобства юстировки.

Поставленная цель достигается тем, что в устройстве для юстировки оптических элементов, содержащем неподвижное основание с закрепленным на нем посредством регулировочного устройства осевого пере- мещения первым оптическим элементом, связанным с основанием держатель с закрепленным на нем с возможностью радиальных перемещений вторым оптическим элементом и два регулировочных устройст- ва радиального перемещения, каждое из которых содержит установленные на основании подпружиненный толкатель, включающий пружину и подвижный элемент, и винтовой механизм, взаимодействующий своими сферическими опорами с опорными поверхностями держателя, в боковой стенке которого выполнены четыре пары отверстий, соединенных пазами, образующими три взаимно подвижные в двух перпендику- лярных плоскостях секции, соединенные одна с другой двумя парами гибких перемычек, расположенных в одной плоскости, перпендикулярной оптической оси, опорные поверхности держателя выполнены коническими, а их оси размещены в плоскости расположения осей перегиба перемычек и пересекаются в точке пересечения последних, а образующие опорных поверхностей пересекаются в точке пересечения их осей, при этом винтовые механизмы и подпружиненные толкатели расположены внутри держателя перпендикулярно образующим опорных поверхностей держателя, а каждый из подпружиненных толкателей снаб-. жен фиксатором, выполненным в виде расположенного внутри пружины резьбового штыря и взаимодействующим с подвижным элементом.

Кроме того, регулировочное устройство осевого перемещения выполнено в виде полого дифференциального винтового механизма, расположенного на основании со стороны размещения регулировочных устройств радиального перемещения.

Выполнение опорных поверхностей держателя конической формы, расположение осей этих поверхностей в плоскости перегиба осей перемычек, пересечение осей этих поверхностей в точке пересечения осей перегиба перемычек и пересечение образующих этих поверхностей в точке пересечения их осей, а также расположение осей винтовых механизмов и подпружиненных толкателей перпендикулярно образующим опорных поверхностей держателя, т. е. под одинаковыми углами к оси держателя и симметрично относительно кинематического центра (относительно точки пересечения осей гибких перемычек), обеспечивают повышение точности юстировки за счет достижения равенства передаточного отношения угла поворота регулировочных элементов к величинам радиального перемещения крайней подвижной секции держателя в двух взаимно перпендикулярных направлениях.

Перечисленные отличительные признаки в совокупности с известными обеспечивают также повышение удобства юстировки за счет расположения всех регулировочных устройств внутри держателя, т. е, с одной его стороны, что уменьшает количество зон обслуживания объекта и уменьшение их объема.

Снабжение каждого из подпружиненных толкателей фиксатором, выполненным в виде резьбового штыря, расположенного внутри пружины и взаимодействующего с подвижным элементом, обеспечивает повышение надежности объекта в целом, особенно в условиях воздействия вибраций и ударных нагрузок, благодаря жесткому обеспечению возможности жесткой фиксации каждой подвижной секции как в направлении на винтовой механизм, так и в

направлении на подпружиненный толкатель. Таким образом, после юстировки крайняя подвижная секция держателя посредством резьбового штыря может быть зафиксирована в любом направлении.

На фиг. 1 изображено устройство, общий вид; на фиг. 2 - вид А на фиг. 1; на фиг. 3 - вид Б на фиг. 1; на фиг. 4 - вид В на фиг. 1.

Устройство для юстировки оптических элементов содержит первый оптический элемент 1 (микрообъектив), регулировочное устройство 2 осевого перемещения, неподвижное основание 3, второй оптический элемент 4 (микродиафрагма), держатель 5 и два регулировочных устройства радиальных перемещений.

Регулировочное устройство 2 содержит ходовую оправу 6, посадочную оправу 7, регулировочное кольцо 8, опорную втулку 9 и пружину 10. Ходовая оправа 6 выполнена с направляющими буртиками 11 и 12, с внутренней резьбовой поверхностью 13 и наружной резьбовой поверхностью 14. Посадочная оправа 7 выполнена с опорной поверхностью 15, внутренней резьбовой поверхностью 16 и продольным пазом 17. Регулировочное кольцо 8 выполнено с наружной 18 и внутренней 19 резьбовыми поверхностями, а также с торцовыми шлицами 20. Опорная втулка 9 выполнена с опорной поверхностью .21 и пазами 22 во фланце. Опорная втулка 9 прикреплена к оправе 7 крепежными элементами 23. Оправы 6 и 7 соединены одна с другой посредством поводка 24. Первый оптический элемент 1 зафиксирован в оправе 6 посредством крепежного элемента 25. После юстировки оправы 6 и 7 фиксируют одна относительно другой посредством фиксирующего элемента 26, Регулировочное устройство 2 прикреплено к основанию 3 посредством крепежных элементов 27.

Основание 3 выполнено в виде диска с кольцевыми выступами с обеих сторон, с осевым отверстием для установки устройства 2, а также с отверстиями в выступах для установки регулировочных устройств радиальных перемещений и с отверстиями для крепежных элементов.

Второй оптический элемент 4 выполнен в виде тонкостенного диска с осевым отверстием малого диаметра. Держатель 5 снабжен двумя парами сухарей 28, каждый из которых выполнен с опорной конической поверхностью 29 (фиг. 2), закрепленных посредством крепежных элементов 30. Держатель 5 выполнен в виде стакана, в конический боковой стенке 31 которого выполнены две пары соосных отверстий 32

меньшего диаметра, две пары соосных отверстий 33 (фиг. 2) большего диаметра, два сквозных паза 34, ось каждого из которых расположена перпендикулярно образующей поверхности боковой стенки 31, и два сквозных паза 35, ось каждого из которых расположена в радиальной плоскости. Оси Г-Г, Д-Д, (фиг. 3) отверстий 32 расположены параллельно одна другой и параллельно

0 осевой плоскости, проходящей через ось Y- Y (фиг. 3). Оси Е-Е, Ж-Ж (фиг. 3) отверстий 33 расположены параллельно одна другой и параллельно осевой плоскости, проходящей через ось Z-Z (фиг. 3). Оси Г-Г и Д-Д

5 расположены перпендикулярно осям Е-Е и Ж-Ж. Оси Г-Г, Д-Д, Е-Е и Ж-Ж расположены в одной радиальной плоскости. Соосные отверстия 32 соединены одно с другим пазом 34. Соосные отверстия 33 соединены

0 одно с другим пазом 35. Пазы 34 и 35 как бы разделяют держатель 5 на три взаимно подвижные секции (крайняя неподвижная секция 36, средняя подвижная секция 37, крайняя подвижная секция 38). Секции 37 и

5 38 соединены одна с другой парой гибких перемычек 39 (фиг. 3), образованных поверхностями соседних отверстий 32. Секции 36 и 37 соединены одна с другой парой гибких перемычек 40, образованных поверхностя0 ми отверстий 33. Перемычки 39 и 40 имеют локализованные оси Y-Y, Z-Z (фиг. 3) перегиба, расположенные в одной радиальной плоскости и пересекающиеся под прямым углом. Оси поверхностей 29 совпадают с

5 осями перегиба перемычек. Образующие

оа, об и ов, ог (фиг, 2) поверхностей

29 пересекаются в точке пересечения их

осей, т е в кинематическом центре объекта

Каждое из регулировочных устройств

0 радиального перемещения содержит винтовой механизм 41 и подпружиненный толкатель 42. расположенные диаметрально один относительно другого. Винтовой механизм 41 содержит резьбовую втулку 43, ре5 гулирозочную втулку 44 со шлицами 45, резьбовой палец 46 со сферической опорой 47 (фиг. 2) и продольным пазом 48, поводок 49 и фиксирующий элемент 50. Винтовой механизм 41 прикреплен к основанию 3 по0 средством крепежного элемента 51. Подпружиненный толкатель 42 содержит стакан 52, подвижный элемент 53 со сферической опорой 54 (фиг. 2), пружину 55, фиксатор 56 и гайку 57. Толкатель 42

5 прикреплен к основанию 3 посредством крепежного элемента 58.

Осевую юстировку оптического элемента 1 относительно оптического элемента 4 в направлении оси Х-Х осуществляют вращением регулировочного кольца 8 за шлицы 20

сквозь пазы 22 опорной втулки 9. При этом оправа 6 (в том числе элемент 1) без вращения перемещается в направлении оси Х-Х относительно оправы 7 (и держателя в целом). Фиксацию расположения оправы 6 осуществляют завинчиванием фиксирующего элемента 26,

Радиальную юстировку оптического элемента 4 относительно оптического элемента 1 осуществляют вращением регулировочной втулки 44 за шлицы 45. При этом резьбовой палец 46 без вращения перемещается в направлении собственной оси, а поскольку его опора 47 установлена в контакте с опорной поверхностью 29, перемещение пальца 46 приводит к изгибу перемычек 39, т. е. к повороту секции 38 относительно секции 37. Возможность поворота секции 38 обеспечивается перемещением подвижного элемента 53, взаимодействующего своей опорой 54, с образующей оа поверхности 29, а с другой стороны - с пружиной 55. После юстировки резьбовой штырь 56 вводят в контакт с подвижным элементом 53, исключая при этом действие пружины 55. Штырь 56 фиксируют гайкой 57.

Формула изобретения 1. Устройство для юстировки оптических элементов, содержащее неподвижное основание с закрепленным на нем посредством регулировочного устройства осевого перемещения первым оптическим элементом, связанный с основанием держатель с закрепленным на нем с возможностью ра диальных перемещений вторым оптическим элементом и два регулировочных устройства радиального перемещения, каждый из которых содержит установленные на осно-

10

15

20

25

30

35

40

вании подпружиненный толкатель, включающий пружину и подвижный элемент, и вин- товой механизм, взаимодействующий своими сферическими опорами с опорными поверхностями держателя, в боковой конической стенке которого выполнены четыре пары отверстий, соединенных пазами, образующими три взаимно подвижные в двух перпендикулярных плоскостях секции, соединенные одна с другой двумя парами гибких перемычек, расположенных в одной плоскости, перпендикулярной оптической оси, отличающееся тем, что, с целью повышения точности, надежности и удобства юстировки, опорные поверхности держателя выполнены коническими, а их оси размещены в плоскости расположения осей перегиба перемычек и пересекаются в точке пересечения последних, а образующие опорных поверхностей пересекаются в точке пересечения их осей, при этом винтовые механизмы и подпружиненные толкатели регулировочных устройств радиального перемещения расположены внутри держателя перпендикулярно образующим опорных поверхностей, а каждый из подпружиненных толкателей снабжен фиксатором, выполненным в виде расположенного внутри пружинырезьбовогоштыряивзаимодействующим с подвижным элементом.

2. Устройство поп. 1,отличающее- с я тем, что регулировочное устройство осевого перемещения выполнено в виде полого дифференциального винтового механизма, расположенного на основании со стороны размещения регулировочных устройств радиального перемещения.

V

t5

V/

Сущность изобретения: каждый из подпружиненных толкателей регулировочных устройств юстировочного устройства снабжен фиксатором, выполненным в виде резьбового штыря, установленным, с возможностью взаимодействия с подвижным элементом и расположенным внутри пружины. Винтовые механизмы и подпружиненные толкатели обоих регулировочны радиальных перемещений расположены внутри держателя, а их оси расположены под углом к его оси. Опорные поверхности держателя выполнены коническими, оси которых размещены в плоскости расположения осей перегиба перемычек и пересекаются в точке пересечения последних, а образующие опорных поверхностей пересекаются в точке пересечения их осей Регулировочное устройство осевого перемещения выполнено в виде дифференциального винтового механизма, содержащего регулировочное кольцо, которое расположено со стороны расположения винтовых механизмов и подпружиненных толкателей. 1 з. п. ф-лы, 4 ил. со с

Фиг.;

ЈЈ

Ј

SЈ

Zt

VQng

ВидВ

Фиг. 4

35 40 45 50

W