[發明專利]鏡筒中光學元件傾斜控制安裝的光學組件

有效

• 申請號: 201580047005.2
• 申請日: 2015-07-20
• 公開（公告）號: CN106796335B
• 公開（公告）日: 2019-07-09
• 發明（設計）人: F.拉蒙塔涅
• 申請（專利權）人: 國家光學研究所
• 主分類號: G02B7/00
• 分類號: G02B7/00
• 代理公司: 北京市柳沈律師事務所 11105
• 代理人: 孫瑞

一種光學組件，其中一個或多個光學元件安裝在鏡筒空腔中。光學元件具有與設置在空腔中的底座接合的彎曲鄰接表面。鏡筒具有設置有一組內螺紋的內壁。外螺紋設置在光學元件的周邊壁上或在將光學元件固定在空腔內的保持環的周界壁上。內螺紋和外螺紋具有包括垂直于空腔中心軸線的承載螺紋面的螺紋輪廓。螺紋輪廓可以例如限定鋸齒螺紋輪廓或方螺紋輪廓。

技術領域

本發明涉及光機系統，更具體地涉及具有一個或多個光學元件的光學組件，該光學元件使用螺紋安裝在鏡筒空腔中，設計成避免光學元件在空腔內的傾斜。

背景技術

光學元件或部件普遍存在于裝置、系統或布置中，其中光需要被引導、擴展、聚焦、準直或以其它方式轉換或影響。光學元件可以，例如，由透鏡、反射鏡、衍射光學元件(DOE)，這種元件的組件等類似物體現。

在典型的光學系統中，大多數或所有光學元件通常需要被精確地定位和對準，以便適當地執行其預期的光學功能。這種定位和對準典型地涉及將光學元件固定在某種類型的固定器或裝配件中。光學元件相對于固定器的適當對準是精細的操作，其一般要求嚴格的制造容差和小心的處理。

鏡筒是眾所周知的用于光學元件的機械支持件。鏡筒典型地限定其中安裝有一個或多個光學元件的圓柱形空腔。作為示例，透鏡是一種通常安裝在鏡筒中的光學元件類型。透鏡一般需要以可以是幾微米量級的精度來居中。其中裝配有透鏡并精確居中的光機組件在技術中是已知的。參照圖1(現有技術)，示出了包括透鏡22、鏡筒24和保持環26的典型組件20。透鏡22安裝在鏡筒24中，其一個表面S1的邊緣與透鏡底座28接觸。保持環26旋擰入鏡筒24中并鄰接透鏡22的表面S2，該透鏡22與透鏡底座28相對，從而將透鏡22固定在組件20中。技術中眾所周知的是，當兩個表面S1和S2的曲率中心C1和C2位于透鏡鏡筒24的中心軸線B上時，透鏡是居中的。

包括將透鏡插入透鏡鏡筒中，然后用螺紋環固定透鏡的技術一般被稱為“投入式”(drop-in)透鏡技術。從該技術獲得的居中精度首先取決于透鏡和鏡筒之間的最小允許徑向間隙。由透鏡和鏡筒材料分別的熱膨脹系數的不匹配引起的熱效應也對透鏡的居中產生影響。組件部件的尺寸的制造容差，例如，透鏡的直徑、鏡筒空腔的直徑以及沿透鏡邊緣的厚度差，也影響居中的質量。透鏡居中所需的精度越高，透鏡和鏡筒的制造成本越高。

投入式技術的主要優點是組裝時間可以非常短，且透鏡是可移除的。然而，低成本的投入具有較低居中精度的缺點。當需要更高的精度時，投入方法可能不合適，然后通常選擇主動對準。在該居中方法中，透鏡首先定位在空腔內部，并且測量其相對于鏡筒的中心軸線的偏心。然后移動透鏡以減小居中誤差。這些步驟可以重復幾次，直到透鏡的對準符合居中要求。一旦居中，透鏡用粘合劑或其它方法安裝就位。該方法提供非常高的居中精確度，但是需要昂貴的設備，同時該方法很費時。

盡管上面的討論主要涉及透鏡，其他類型的光學元件可以安裝在鏡筒中，并且這些元件面臨與上述討論相同的問題。

因此，仍然需要一種在鏡筒中裝配光學元件的方法，其可減輕已知技術的至少一些缺點。

發明內容

根據一個方面，設置了一種光學組件，其具有限定具有中心軸線的空腔的鏡筒。該鏡筒具有設置有一組內螺紋的內壁。該光學組件還包括至少一個光學子組件，該至少一個光學子組件包括設置在空腔中的底座和安裝在空腔中的光學元件。光學元件具有限定與底座接合的彎曲鄰接表面的第一表面，和與第一表面相對并且具有沿第二表面的至少一個周邊區域為平面的空間輪廓的第二表面。該至少一個光學子組件還包括插入到空腔中且具有周界壁的保持環，該周界壁設置有與鏡筒的內壁的內螺紋接合的一組外螺紋。保持環還具有接合光學元件的第二表面的周邊區域的拱座，從而將光學元件固定在底座和保持環之間。內螺紋和外螺紋具有包括垂直于空腔中心軸線的承載螺紋面的螺紋輪廓。

在一些實施方式中，內螺紋和外螺紋具有“鋸齒”型螺紋輪廓。在其他實施方式中，可以使用方螺紋輪廓。