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CN116256867B - 一种光学元件的安装结构、安装方法及光学仪器 - Google Patents

一种光学元件的安装结构、安装方法及光学仪器

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CN116256867B
CN116256867B CN202111508875.9A CN202111508875A CN116256867B CN 116256867 B CN116256867 B CN 116256867B CN 202111508875 A CN202111508875 A CN 202111508875A CN 116256867 B CN116256867 B CN 116256867B
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CN
China
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wall
collar
ring
mounting structure
optical element
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刘晓丰
张鑫
陈新东
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Changchun Changguang Huada Zhizao Sequencing Equipment Co ltd
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Changchun Changguang Huada Zhizao Sequencing Equipment Co ltd
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Abstract

本发明公开了一种光学元件的安装结构及光学仪器,光学元件的安装结构包括内套环、外套环和驱动环;驱动环套接在外套环内,内套环套接在驱动环内;外套环的外壁面和内套环的内壁面中,至少一者能够与待连接的光学元件通过胶层套装粘接;驱动环的线膨胀系数大于内套环和外套环的线膨胀系数,胶层的线膨胀系数大于待连接光学元件、外套环及内套环的线膨胀系数。由于驱动环的线膨胀系数大于外套环及内套环的线膨胀系数,因此,当发生温度变化时,驱动环会对与光学元件粘接的外套环产生作用力,该作用力能够完全抵消或者部分抵消胶层作用在光学元件上的作用力,使光学元件不受温度的影响,以提高反射镜的面形稳定性。

Description

一种光学元件的安装结构、安装方法及光学仪器
技术领域
本发明涉及光学工程技术领域,尤其是涉及一种光学元件的安装结构、安装方法及光学仪器。
背景技术
对于高精密光学仪器,例如基因测序仪及紫外光刻机等,光学成像对光学元件表面的要求极高,某些反射镜或透镜的面型精度均方根误差需达到百分之一波长甚至更高,并且工作过程中需要保持面型稳定,这样高精度的光学表面对环境温度的变化相对比较敏感,很小的温差变化都可能导致反射镜的面型精度有一个很大的下降,严重影响整个系统的成像性能。
为了能够尽可能的减小由于环境变化引起的安装结构对光学表面造成的影响,常规结构设计的基本方向是,一方面减小机械结构的刚度,另一方面是提高光学元件的刚度,使温度应力被机械结构吸收,从而削弱对光学元件的影响。这些方法对于精度较低的光学元件能够在一定的程度上达到了释放温度应力的目的,但对于更高精度的光学表面或者更高的温度差,温度应力引起的变形将会被放大,对光学成像的影响不可预估。虽然通过改变结构的柔性能够满足温度适应性,但同时,整个系统的力学适应性会变差,在振动、冲击等苛刻的力学环境下会发生质心漂移,结构变形等,所以常规的光学元件的安装结构有很大的局限性。
发明内容
有鉴于此,本发明的第一个目的是提供一种光学元件的安装结构,旨在提高反射镜面形稳定性。
本发明的第二个目的是提供一种光学仪器。
本发明的第三个目的是提供一种光学元件的安装方法。
为了实现上述第一个目的,本发明提供了如下方案:
一种光学元件的安装结构,包括内套环、外套环和驱动环;
驱动环套接在外套环内,内套环套接在驱动环内;
外套环的外壁面和内套环的内壁面中,至少一者能够与待连接的光学元件通过胶层套装粘接;
驱动环的线膨胀系数大于内套环和外套环的线膨胀系数,胶层的线膨胀系数大于待连接光学元件、外套环及内套环的线膨胀系数。
在一个具体的实施方案中,外套环和内套环的线膨胀系数相等。
在另一个具体的实施方案中,外套环及内套环均和待连接光学元件的线膨胀系数相等。
在另一个具体的实施方案中,驱动环分别与外套环及内套环可拆卸连接。
在另一个具体的实施方案中,所述驱动环包括环状围设在所述内套环外周的延伸壁以及自所述延伸壁背离所述内套环一侧朝所述外套环延伸的外安装台以及自所述延伸壁背离所述外套环一侧朝所述内套环延伸的内安装台;
所述外套环经所述外安装台与所述驱动环连接,所述内套环经所述内安装台与所述驱动环连接。
在另一个具体的实施方案中,所述外套环包括围设在所述驱动环外周的围壁以及自所述围壁靠近所述驱动环的一侧朝所述驱动环方向延伸的外支撑台,所述外支撑台与所述外安装台对应,所述光学元件的安装结构包括依次与所述外安装台及所述外支撑台匹配固定的外螺钉。
在另一个具体的实施方案中,所述内套环包括套设于所述延伸壁内的环状的支撑壁以及自所述支撑壁靠近所述延伸壁的一侧朝所述延伸壁方向延伸的内支撑台,所述内支撑台与所述内安装台对应,所述光学元件的安装结构包括依次与所述内安装台及所述内支撑台匹配固定的内螺钉。
在另一个具体的实施方案中,所述延伸壁包括相互交替设置的第一壁与第二壁、以及连接在所述第一壁与相邻第二壁之间的连接壁,所述第一壁与所述第二壁均沿所述围壁的周向延伸且所述第一壁比所述第二壁更靠近所述内套环;所述外安装台自所述第一壁沿所述延伸壁的径向延伸且位于相邻两所述第二壁之间,所述内安装台自所述第二壁沿所述延伸壁的径向延伸且位于相邻两所述第一壁之间。
在另一个具体的实施方案中,所述围壁与所述第二壁贴合,所述围壁对应所述外安装台开设有外避让部,所述外安装台至少部分收容在所述外避让部内。
在另一个具体的实施方案中,所述支撑壁与所述第一壁贴合,所述支撑壁对应所述内安装台开设有内避让部,所述内安装台至少部分收容在所述内避让部内。
在另一个具体的实施方案中,所述围壁为环形壁;
所述外避让部为自所述围壁靠近所述第二壁的一侧朝远离所述第二壁的方向开设的避让缺口。
在另一个具体的实施方案中,所述围壁远离所述第二壁的一侧朝所述第二壁方向凹陷形成有应力槽,所述应力槽沿所述围壁周向间隔设置;所述外避让部为自所述围壁靠近第二壁的一侧朝远离所述第二壁的方向凹陷形成的避让槽,所述避让槽与所述应力槽沿所述围壁的周向相互交替设置。
在另一个具体的实施方案中,所述外安装台及所述外支撑台沿所述光学元件的安装结构的轴向正对且相互之间的接触面的平面度小于预设平面度值;所述内安装台及所述内支撑台沿所述光学元件的安装结构的轴向正对且相互之间的接触面的平面度小于所述预设平面度值。
在另一个具体的实施方案中,相邻两所述连接壁形成的夹角均小于或者等于15°。
在另一个具体的实施方案中,所述连接壁沿所述延伸壁的径向延伸且延伸长度为l2,所述光学元件的安装结构进一步满足以下条件式:
其中,D为所述外套环的外径,d为所述内套环的内径,α1为所述胶层的线膨胀系数,α2为所述外套环和所述内套环的线膨胀系数,α3为所述驱动环的线膨胀系数,t0为所述胶层的厚度。
在另一个具体的实施方案中,所述外套环和所述内套环中,至少一者上设置有用于连接外接结构的安装接口。
根据本发明的各个实施方案可以根据需要任意组合,这些组合之后所得的实施方案也在本发明范围内,是本发明具体实施方式的一部分。
本发明提供的光学元件的安装结构,由于驱动环的线膨胀系数大于外套环及内套环的线膨胀系数,因此,当发生温度变化时,驱动环会对与光学元件粘接的外套环产生作用力,该作用力能够完全抵消或者部分抵消胶层作用在光学元件上的作用力,使光学元件不受温度的影响,以提高反射镜的面形稳定性。
本发明适用于任意待连接光学元件的安装,以待连接光学元件为背部开设安装孔的反射镜,且温度降低为例,将外套环通过胶层固定于安装孔内。由于驱动环的线膨胀系数大于内套环和外套环的线膨胀系数,因此,外套环的收缩变形要滞后驱动环的收缩变形,此时,驱动环额外提供给外套环向内的拉力。此外,由于胶层的线膨胀系数大于待连接光学元件及外套环的线膨胀系数,因此,在反射镜和外套环的限制下,胶层的收缩变形被部分抑制,驱动环额外提供给外套环向内的拉力能够部分或者全部抵消胶层被抑制的力,降低胶层受力,进而减小反射镜受到的额外力的作用,提高反射镜的面形稳定性。
为了实现上述第二个目的,本发明提供了如下方案:
一种光学仪器,包括仪器主体、光学元件和如上述任意一项所述的光学元件的安装结构;
所述光学元件通过所述光学元件的安装结构安装在所述仪器主体上。
本发明提供的光学仪器包括上述任意一项中的光学元件的安装结构,因此,光学元件的安装结构所具有的有益效果均是本发明公开的光学仪器所包含的。
为了实现上述第三个目的,本发明提供了如下方案:
一种光学元件的安装方法,包括:
提供所述光学元件及如上述任一项所述的光学元件的安装结构,将所述驱动环套接在内套环内并固定,在所述驱动环外套接所述外套环并固定,将所述光学元件套设在所述外套环外并在所述外套环与所述光学元件之间注胶形成一预设厚度的胶层;其中所述驱动环的线膨胀系数大于所述内套环和所述外套环的线膨胀系数,所述胶层的线膨胀系数大于所述待连接光学元件、所述外套环及所述内套环的线膨胀系数。
在一个具体的实施方案中,驱动环包括相互交替设置的第一壁与第二壁、以及连接在所述第一壁与相邻第二壁之间的连接壁,所述第一壁与第二壁均沿所述驱动环的周向延伸且所述第一壁比所述第二壁更靠近所述内套环;所述方法进一步包括:将所述第一壁与所述内套环贴合固定,以及将所述第二壁与所述外套环贴合固定;所述连接壁沿所述驱动环的径向延伸且延伸长度为l2,通过以下条件式确定所述胶层的厚度t0
其中,D为所述外套环的外径,d为所述内套环的内径,α1为所述胶层的线膨胀系数,α2为所述外套环和所述内套环的线膨胀系数,α3为所述驱动环的线膨胀系数。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案,下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出新颖性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明提供的安装结构与光学元件安装在一起时的等轴测结构示意图;
图2为本发明提供的安装结构与光学元件待连接的等轴测结构示意图;
图3为图1的A-A剖视结构示意图;
图4为本发明一种实施例提供的安装结构的等轴测结构示意图;
图5为图4的爆炸结构示意图;
图6为本发明另一种实施例提供的安装结构的等轴测结构示意图;
图7为图6的爆炸结构示意图;
图8为图3的P放大结构示意图;
图9为图3的K放大结构示意图。
其中,图1-图9中:
安装结构10、内套环11、支撑壁110、环形台111、内支撑台112、内避让部113、第四连接孔114、驱动环12、延伸壁120、第一壁120a、第二壁120b、连接壁120c、外安装台121、内安装台122、第三连接孔123、第一连接孔124、外套环13、围壁130、外支撑台131、第二连接孔132、外避让部133、应力槽134、外螺钉14a、内螺钉14b、安装接口15、光学元件20、安装孔21、胶层30。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图1-图9,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中,需要理解的是,术语“上”、“下”、“顶面”、“底面”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系,仅是为了便于描述本发明和简化描述,而不是指示或暗示所指的位置或元件必须具有特定方位、以特定的方位构成和操作,因此不能理解为本发明的限制。此外,术语“第一”、“第二”仅用于描述目的,而不能理解为指示或暗示相对重要性。
如图4-图7所示,本发明一方面提供了一种光学元件的安装结构10,具体为无热化安装结构,适用于各种有孔或者无孔的光学元件20的安装,如图1-图3所示,能够提高光学元件20的面形稳定性。
安装结构10包括内套环11、外套环13和驱动环12,驱动环12套接在外套环13内,内套环11套接在驱动环12内。
外套环13的外壁面和内套环11的内壁面中,至少一者能够与待连接的光学元件20通过胶层30套装粘接,如图8和图9所示。需要说明的是,这里的至少一者能够与光学元件20粘接是指外套环13的外壁面能够粘接在光学元件20上开设的安装孔21内,或者,内套环11的内壁面与光学元件20的外壁面粘接,以实现不同类型的光学元件20的安装。如图3所示,外套环13外壁面用于粘接光学元件20,如图5所示,内套环11内壁面用于粘接光学元件20。
当外套环13连接光学元件20时,内套环11与外接结构连接;当内套环11连接光学元件20时,外套环13与外接结构连接。
驱动环12的线膨胀系数大于内套环11和外套环13的线膨胀系数,胶层30的线膨胀系数大于光学元件20、外套环13及内套环11的线膨胀系数。
本发明提供的安装结构10,不仅适用于如图1-3所示的中心贯穿开孔的光学元件20的安装,还适用于远离安装结构一侧的光学表面不开孔的光学元件20的固定。上述光学元件20优选为反射镜。
以光学元件20安装在内套环11内,温度升高为例,将光学元件20通过胶层30固定于内套环11内。由于驱动环12的线膨胀系数大于内套环11和外套环13的线膨胀系数,因此,内套环11的扩张变形要滞后驱动环12的扩张变形,此时,驱动环12额外提供给内套环11向外的拉力。此外,由于胶层30的线膨胀系数大于光学元件20及内套环11的线膨胀系数,因此,胶层30的扩张变形被部分抑制,驱动环12额外提供给内套环11向外的拉力能够部分或者全部抵消胶层30的扩张变形被部分抑制的力,降低胶层30受力,进而减小反射镜受到的额外力的作用,提高光学元件(例如反射镜)的面形稳定性。
在一些实施例中,本发明公开了外套环13和内套环11的线膨胀系数相等,且外套环13和内套环11的材质相同,便于外套环13和内套环11的加工制造。
在一些实施例中,本发明公开了外套环13和光学元件20的线膨胀系数相等。需要说明的是,本文中的线膨胀系数相等可以是完全相等,也可以是大致相等。
在一些实施例中,驱动环12分别与外套环13及内套环11可拆卸连接,便于拆装。
在一些实施例中,本发明具体公开了驱动环12包括延伸壁120、外安装台121和内安装台122,延伸壁120呈环状围设在内套环11的外周,外安装台121自延伸壁120背离内套环11的一侧朝外套环13的方向延伸,以便于外套环13经外安装台121与驱动环12连接。
内安装台122自延伸壁120背离外套环13的一侧朝内套环11的方向延伸,以便于内套环11经内安装台122与驱动环12连接。
进一步地,本发明公开了内安装台122和外安装台121的个数为多个,且均绕着驱动环12的轴线环形均布。
在一些实施例中,外套环13包括围壁130和外支撑台131,具体地,围壁130围设在驱动环12外周,外支撑台131自围壁130靠近驱动环12的一侧朝驱动环12的方向延伸,外支撑台131与外安装台121对应,外安装台121上开设有第一连接孔124,外支撑台131上开设有第二连接孔132,外螺钉14a依次螺纹连接第一连接孔124和第二连接孔132,以匹配固定外安装台121及外支撑台131,进而实现外套环13与驱动环12的连接。
为了节省空间,本发明公开了外安装台121及外支撑台131装配到位时,驱动环12的轴向两端分别与外套环13的轴向两端平齐。
进一步地,本发明公开了外支撑台131与外安装台121一一对应,以进一步提高外套环13与驱动环12的连接稳定性。
在一些实施例中,内套环11包括支撑壁110和内支撑台112,支撑壁110呈环状,且套设于延伸壁120内,内支撑台112自支撑壁110靠近延伸壁120的一侧朝着延伸壁120的方向延伸。内支撑台112与内安装台122对应,内安装台122上开设有第三连接孔123,内支撑台112上开设有第四连接孔114,内螺钉14b依次螺纹连接第三连接孔123和第四连接孔114,以匹配固定内安装台122及内支撑台112,进而实现内套环11与驱动环12的连接。
为了节省空间,本发明公开了内安装台122及内支撑台112装配到位时,驱动环12的轴向两端分别与内套环11的轴向两端平齐。
进一步地,本发明公开了内安装台122与内支撑台112一一对应,以进一步提高内套环11与驱动环12的连接稳定性。
在一些实施例中,延伸壁120包括第一壁120a、第二壁120b以及连接壁120c,具体地,第一壁120a与第二壁120b沿着驱动环12的周向相互交替设置,连接壁120c连接在第一壁120a与相邻第二壁120b之间,以将第一壁120a和第二壁120b连接为一个整体。
第一壁120a与第二壁120b均沿围壁130的周向延伸,且第一壁120a比第二壁120b更靠近内套环11。外安装台121自第一壁120a沿延伸壁120的径向延伸且位于相邻两个第二壁120b之间,内安装台122自第二壁120b沿延伸壁120的径向延伸且位于相邻两第一壁120a之间。即外安装台121和内安装台122交错设置,减小了驱动环12径向的宽度,进而减小了驱动环12所占用空间。
在一些实施例中,围壁130与第二壁120b贴合,以便于驱动环12与外套环13之间力的传递。
围壁130对应外安装台121开设有外避让部133,外安装台121至少部分收容在外避让部133内,一方面,避免外安装台121与围壁130产生干涉,另一方面,减小了驱动环12与外套环13装配在一起时所占用的空间。
在一些实施例中,如图7所示,围壁130远离第二壁120b的一侧朝第二壁120b方向凹陷形成有应力槽134,应力槽134沿围壁130周向间隔设置。应力槽134的设置能够减小外套环13的安装应力,进而有效解决外套环13受冷或者受热时应力集中导致外套环13损坏的问题。外避让部133为自围壁130靠近第二壁120b的一侧朝远离第二壁120b的方向凹陷形成的避让槽,避让槽与应力槽134沿围壁130的周向相互交替设置。
需要说明的是,外避让部133不限于为避让槽,也可以是其它结构,例如,图5所示,围壁130为环形壁,外避让部133为自围壁130靠近第二壁120b的一侧朝远离第二壁120b的方向开设的避让缺口,避让缺口对应外支撑台131设置,沿着围壁130的径向开设,且位于外支撑台131的上方,避让缺口的底端与外支撑台131的顶面平齐。避让缺口的设置,一方面给外安装台121提供了避让空间,另一方面减小了外套环13的安装应力,有效缓解了外套环13受冷或者受热所产生的应力集中。
在一些实施例中,支撑壁110与第一壁120a贴合,以便于驱动环12与内套环11之间力的传递。
支撑壁110对应内安装台122开设有内避让部113,内安装台122至少部分收容在内避让部113内,以减小驱动环12和内套环11装配到一起后所占用的空间。
具体地,内避让部113为开设在内支撑台112上方的缺口。可以理解地,内避让部113为缺口仅是本发明的一个具体实施方式,在实际应用中,也可以设置内避让部113为自支撑壁110靠近第一壁120a的一侧沿支撑壁110的径向,向远离第一壁120a的方向凹陷形成的避让凹槽,以避让内安装台122。
在一些实施例中,外安装台121及外支撑台131沿安装结构10的轴向正对且相互之间的接触面的平面度小于预设平面度值,以避免外套环13与驱动环12传递力的过程中产生扭转变形。
内安装台122及内支撑台112沿安装结构10的轴向正对且相互之间的接触面的平面度小于预设平面度值,以避免内套环11与驱动环12传递力的过程中产生扭转变形。
需要说明的是,预设平面度值具体根据需要进行设定。本实施例以预设平面度值为0.01um为例。
在一些实施例中,相邻两连接壁120c形成的夹角均小于或者等于15°,在此角度范围内,所固定的光学元件20的面形稳定性最好。
在一些实施例中,连接壁120c沿延伸壁120的径向延伸且延伸长度为l2,安装结构10进一步满足以下条件式:
其中,D为外套环13的外径,d为内套环11的内径,α1为胶层30的线膨胀系数,α2为外套环13和内套环11的线膨胀系数,α3为驱动环12的线膨胀系数,t0为胶层30的厚度。
光学元件20的材料例如为单晶硅,外套环13的外径D=66mm,内套环11的内径d=40mm,胶层30采用光学环氧胶GHJ-01,胶层30的厚度t0=0.04mm,外套环13和内套环11的材料均为殷钢,驱动环12的材料为钛合金,连接壁120c沿延伸壁120的径向延伸且延伸长度l2=2.3mm;经测试,温变10℃条件下,光学元件20的面型均方根变化小于1nm。
在一些实施例中,外套环13和内套环11中,至少一者上设置有用于连接外接结构的安装接口。
以安装接口15设置在内套环11为例,内套环11固定在环形台111上,且环形台111设置在内套环11远离内避让部113的一端,安装接口15为环形台111上开设的安装通孔,如图4和图5所示,环形台111与内套环11同轴设置,且环形台111的内径小于内套环11的内径,当然,也可以设置环形台111的内径等于内套环11的内径。
需要说明的是,安装接口15也可以是其它结构,如图6和图7所示,内套环11固定在环形台111上,且环形台111设置在内套环11远离内避让部113的一端,安装接口为设置在环形台111的周向外壁上的连接耳环,环形台111与内套环11同轴设置,且环形台111的内径与内套环11的内径相等。
本发明的第二方面提供了一种光学仪器,包括仪器主体、光学元件20和如上述任意一项中的安装结构10。
光学元件20通过安装结构10安装在仪器主体上。
本发明提供的光学仪器包括上述任意一项实施例中的安装结构10,因此,安装结构10所具有的有益效果均是本发明公开的光学仪器所包含的。
本发明的第三方面提供了一种光学元件20的安装方法,包括:提供光学元件20及如上述任一项实施例中的安装结构10,将驱动环12套接在内套环11内并固定,在驱动环12外套接外套环13并固定,将光学元件20套设在外套环13外并在外套环13与光学元件20之间注胶形成一预设厚度的胶层30。
其中,驱动环12的线膨胀系数大于内套环11和外套环13的线膨胀系数,胶层30的线膨胀系数大于光学元件20、外套环13及内套环11的线膨胀系数。
由于驱动环12的线膨胀系数大于外套环13及内套环11的线膨胀系数,因此,当发生温度变化时,驱动环12会对与光学元件20粘接的外套环13产生作用力,该作用力能够完全抵消或者部分抵消胶层30作用在光学元件20上的作用力,使光学元件20不受温度的影响,进而提高了反射镜的面形稳定性。
在一些实施例中,驱动环12包括第一壁120a、第二壁120b及连接壁120c,第一壁120a与第二壁120b相互交替设置,连接壁120c连接在第一壁120a与相邻第二壁120b之间。第一壁120a与第二壁120b均沿驱动环12的周向延伸且第一壁120a比第二壁120b更靠近内套环11。
方法进一步包括:将第一壁120a与内套环11贴合固定,以及将第二壁120b与外套环13贴合固定;连接壁120c沿驱动环12的径向延伸且延伸长度为l2,通过以下条件式确定胶层30的厚度t0
其中,D为外套环13的外径,d为内套环11的内径,α1为胶层30的线膨胀系数,α2为外套环13和内套环11的线膨胀系数,α3为驱动环12的线膨胀系数。
不同的安装结构10,对应胶层30的厚度不同,以便于避免光学元件20受到额外力的作用,能够维持光学元件20上反射镜的面形稳定。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述,每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处,各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。
对所公开的实施例的上述说明,使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的,本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下,在其它实施例中实现。因此,本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例,而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
在本说明书的描述中,参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中,对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且,描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节,也不限制该发明仅为的具体实施方式。显然,根据本说明书的内容,可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例,是为了更好地解释本发明的原理和实际应用,从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。

Claims (19)

1.一种光学元件的安装结构(10),其特征在于,包括内套环(11)、外套环(13)和驱动环(12);
所述驱动环(12)套接在所述外套环(13)内,所述内套环(11)套接在所述驱动环(12)内;
所述外套环(13)的背离所述驱动环(12)的外壁面和所述内套环(11)背离所述驱动环(12)的内壁面中,至少一者能够与待连接的光学元件(20)通过胶层(30)套装粘接;
所述驱动环(12)的线膨胀系数大于所述内套环(11)和所述外套环(13)的线膨胀系数,所述胶层(30)的线膨胀系数大于所述光学元件(20)、所述外套环(13)及所述内套环(11)的线膨胀系数。
2.根据权利要求1所述的安装结构(10),其特征在于,所述外套环(13)和所述内套环(11)的线膨胀系数相等。
3.根据权利要求1所述的安装结构(10),其特征在于,所述外套环(13)及所述内套环(11)均与所述待连接光学元件(20)的线膨胀系数相等。
4.根据权利要求2所述的安装结构(10),其特征在于,所述驱动环(12)分别与所述外套环(13)及所述内套环(11)可拆卸连接。
5.根据权利要求1-4任一项所述的安装结构(10),其特征在于,所述驱动环(12)包括环状围设在所述内套环(11)外周的延伸壁(120)以及自所述延伸壁(120)背离所述内套环(11)一侧朝所述外套环(13)延伸的外安装台(121)以及自所述延伸壁(120)背离所述外套环(13)一侧朝所述内套环(11)延伸的内安装台(122);
所述外套环(13)经所述外安装台(121)与所述驱动环(12)连接,所述内套环(11)经所述内安装台(122)与所述驱动环(12)连接。
6.根据权利要求5所述的安装结构(10),其特征在于,所述外套环(13)包括围设在所述驱动环(12)外周的围壁(130)以及自所述围壁(130)靠近所述驱动环(12)的一侧朝所述驱动环(12)方向延伸的外支撑台(131),所述外支撑台(131)与所述外安装台(121)对应,所述安装结构(10)包括依次与所述外安装台(121)及所述外支撑台(131)匹配固定的外螺钉(14a)。
7.根据权利要求6所述的安装结构(10),其特征在于,所述内套环(11)包括套设于所述延伸壁(120)内的环状的支撑壁(110)以及自所述支撑壁(110)靠近所述延伸壁(120)的一侧朝所述延伸壁(120)方向延伸的内支撑台(112),所述内支撑台(112)与所述内安装台(122)对应,所述安装结构(10)包括依次与所述内安装台(122)及所述内支撑台(112)匹配固定的内螺钉(14b)。
8.根据权利要求7所述的安装结构(10),其特征在于,所述延伸壁(120)包括相互交替设置的第一壁(120a)与第二壁(120b)、以及连接在所述第一壁(120a)与相邻第二壁(120b)之间的连接壁(120c),所述第一壁(120a)与所述第二壁(120b)均沿所述围壁(130)的周向延伸且所述第一壁(120a)比所述第二壁(120b)更靠近所述内套环(11);所述外安装台(121)自所述第一壁(120a)沿所述延伸壁(120)的径向延伸且位于相邻两所述第二壁(120b)之间,所述内安装台(122)自所述第二壁(120b)沿所述延伸壁(120)的径向延伸且位于相邻两所述第一壁(120a)之间。
9.根据权利要求8所述的安装结构(10),其特征在于,所述围壁(130)与所述第二壁(120b)贴合,所述围壁(130)对应所述外安装台(121)开设有外避让部(133),所述外安装台(121)至少部分收容在所述外避让部(133)内。
10.根据权利要求9所述的安装结构(10),其特征在于,所述支撑壁(110)与所述第一壁(120a)贴合,所述支撑壁(110)对应所述内安装台(122)开设有内避让部(113),所述内安装台(122)至少部分收容在所述内避让部(113)内。
11.根据权利要求9所述的安装结构(10),其特征在于,所述围壁(130)为环形壁;
所述外避让部(133)为自所述围壁(130)靠近所述第二壁(120b)的一侧朝远离所述第二壁(120b)的方向开设的避让缺口。
12.根据权利要求9所述的安装结构(10),其特征在于,所述围壁(130)远离所述第二壁(120b)的一侧朝所述第二壁(120b)方向凹陷形成有应力槽(134),所述应力槽(134)沿所述围壁(130)周向间隔设置;所述外避让部(133)为自所述围壁(130)靠近第二壁(120b)的一侧朝远离所述第二壁(120b)的方向凹陷形成的避让槽,所述避让槽与所述应力槽(134)沿所述围壁(130)的周向相互交替设置。
13.根据权利要求10所述的安装结构(10),其特征在于,所述外安装台(121)及所述外支撑台(131)沿所述安装结构(10)的轴向正对且相互之间的接触面的平面度小于预设平面度值;所述内安装台(122)及所述内支撑台(112)沿所述安装结构(10)的轴向正对且相互之间的接触面的平面度小于所述预设平面度值。
14.根据权利要求8所述的安装结构(10),其特征在于,相邻两所述连接壁(120c)形成的夹角均小于或者等于15°。
15.根据权利要求8所述的安装结构(10),其特征在于,所述连接壁(120c)沿所述延伸壁(120)的径向延伸且延伸长度为l2,所述安装结构(10)进一步满足以下条件式:
其中,D为所述外套环(13)的外径,d为所述内套环(11)的内径,α1为所述胶层(30)的线膨胀系数,α2为所述外套环(13)和所述内套环(11)的线膨胀系数,α3为所述驱动环(12)的线膨胀系数,t0为所述胶层(30)的厚度。
16.根据权利要求1-4中任意一项所述的安装结构(10),其特征在于,所述外套环(13)和所述内套环(11)中,至少一者上设置有用于连接外接结构的安装接口(15)。
17.一种光学仪器,其特征在于,包括仪器主体、光学元件和如权利要求1-16中任意一项所述的安装结构(10);
所述光学元件通过所述安装结构(10)安装在所述仪器主体上。
18.一种光学元件的安装方法,其特征在于,包括:
提供所述光学元件(20)及如权利要求1-16任一项所述的安装结构(10),将所述驱动环(12)套接在内套环(11)内并固定,在所述驱动环(12)外套接所述外套环(13)并固定,将所述光学元件(20)套设在所述外套环(13)外并在所述外套环(13)与所述光学元件(20)之间注胶形成一预设厚度的胶层(30);其中所述驱动环(12)的线膨胀系数大于所述内套环(11)和所述外套环(13)的线膨胀系数,所述胶层(30)的线膨胀系数大于所述光学元件(20)、所述外套环(13)及所述内套环(11)的线膨胀系数。
19.根据权利要求18所述的安装方法,其特征在于,所述驱动环(12)包括相互交替设置的第一壁(120a)与第二壁(120b)、以及连接在所述第一壁(120a)与相邻第二壁(120b)之间的连接壁(120c),所述第一壁(120a)与第二壁(120b)均沿所述驱动环(12)的周向延伸且所述第一壁(120a)比所述第二壁(120b)更靠近所述内套环(11);所述方法进一步包括:将所述第一壁(120a)与所述内套环(11)贴合固定,以及将所述第二壁(120b)与所述外套环(13)贴合固定;所述连接壁(120c)沿所述驱动环(12)的径向延伸且延伸长度为l2,通过以下条件式确定所述胶层(30)的厚度t0
其中,D为所述外套环(13)的外径,d为所述内套环(11)的内径,α1为所述胶层(30)的线膨胀系数,α2为所述外套环(13)和所述内套环(11)的线膨胀系数,α3为所述驱动环(12)的线膨胀系数。
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