[發明專利]光學部件安裝座

有效

• 申請號: 202110276345.X
• 申請日: 2021-03-15
• 公開（公告）號: CN113391409B
• 公開（公告）日: 2022-12-30
• 發明（設計）人: 賴納·海德曼
• 申請（專利權）人: 奧普托斯股份有限公司
• 主分類號: G02B6/42
• 分類號: G02B6/42
• 代理公司: 北京安信方達知識產權代理有限公司 11262
• 代理人: 張瑞;楊明釗

本申請涉及光學部件安裝座。提供了一種用于提供光學元件(130)的溫度相關的移動的設備(180)，該設備包括：用于光學元件(130)的可移動安裝座(182)；附接到可移動安裝座(182)的安裝座移動部件(184?1)；以及附接到安裝座移動部件(184?1)并被配置成引導可移動安裝座(182)的移動的引導件(186)。設備(180)被配置成使得安裝座移動部件(184?1)和引導件(186)之間的響應于設備(180)的溫度變化的熱收縮或熱膨脹的差異導致安裝座移動部件(184?1)相對于引導件(186)移動可移動安裝座(182)。

技術領域

本文的示例性方面總體涉及光學領域，并且更具體地，涉及用于安裝光學部件(諸如透鏡、反射鏡、光電探測器和類似物)的安裝座(mount)。

背景

光學儀器通常包括安裝在框架或基座上的多個光學部件。舉例來說，分光計通常包括(如圖1a中示意性地圖示的)：準直透鏡10，其被布置成準直從位于準直透鏡10的焦平面30中的光纖或其他光波導20接收的光；衍射光柵40，其被布置成接收準直光并提供包括光的空間分離的光譜成分(spectral components)的散射光；以及聚焦透鏡50，其被布置成接收散射光并將接收到的散射光聚焦到位于聚焦透鏡40的焦平面70中的光檢測器60上的光斑上。在常規分光計中，這些光學部件通常安裝在分光計的框架上，該框架通常由鋁或其他金屬制成。將光波導20的端部精確地放置在準直透鏡10的焦平面中，并將光檢測器60精確地放置在聚焦透鏡50的焦平面中，這使得傳感器上的光斑尺寸最小化，并提高了分光計的性能。不僅在分光計中，而且還在許多其他光學儀器中，出現了對光學部件的這種精確放置的需求，例如，以便優化光學儀器在處理光以增強用于觀察或記錄的圖像方面的性能，或者分析光并確定其特征屬性中的一個或更多個(例如，光譜含量或偏振)。

概述

當常規光學儀器的溫度變化時(例如，由于光學儀器的環境溫度的變化和/或由于其部件的操作引起的光學儀器的加熱或冷卻)，光學儀器的框架經歷熱膨脹或熱收縮，并且安裝在儀器的框架上的光學元件之間的距離因此偏離它們的最佳值。這會降低光學儀器的性能。例如，在上述類型的常規分光計中，輸入光波導20的端部和準直透鏡10之間的距離(和/或聚焦透鏡50和光檢測器60之間的距離)隨著溫度變化而偏離其最佳值會導致光斑尺寸隨著溫度變化而增加，并因此降低分光計的性能。例如，如圖1b中圖示的，伴隨著從時間T₁到時間T₂的分光計框架的溫度增加，分光計框架的熱膨脹導致光波導20和準直透鏡10之間的距離從距離D₁(T₁)增加到距離D₁(T₂)，而聚焦透鏡50和光檢測器60之間的距離從距離D₂(T₁)增加到距離D₂(T₂)，從而導致光斑尺寸增加。使分光計或其他光學儀器消熱差的常規途徑通常依賴于使用具有非常低的熱膨脹系數的材料用于儀器的框架。然而，具有這種屬性的材料，諸如InvarTM(FeNi36)或類似物，通常很昂貴，使得以這種方式消熱差的光學儀器生產成本高。

鑒于使光學儀器消熱差的常規途徑的上述缺點，本發明人根據本文的至少一些示例性實施例已經設計了一種用于提供光學元件的溫度相關的移動的設備，該設備可以用于將光學元件安裝在光學儀器中。該設備可以被調整以提供光學元件的溫度相關的移動，該移動補償例如儀器中的可以固定到光學儀器的框架的至少一些其他光學元件的熱引發的相對移動(thermally-induced relative movement)，從而在光學儀器要操作的整個溫度范圍內保持光學儀器的性能(例如，在上文討論的常規分光計的情況下，經由基本上恒定的光斑尺寸)。