光學系統中的透鏡溫差應力補償機構的製作方法
2023-08-02 15:24:31 1
專利名稱：光學系統中的透鏡溫差應力補償機構的製作方法
技術領域：
本實用新型是一種光學系統中的透鏡溫差應力補償機構，屬於對光學系統中透鏡與鏡框間徑向溫差應力補償機構的進一步改進。
目前，現有的光學系統，一般含有數塊透鏡，透鏡都固定在由金屬材料製成的鏡框中，為了滿足透鏡各曲面曲率中心嚴格同心的要求，裝有透鏡的內鏡框與外鏡框間留有間隙，通過調節外鏡框圓周上的頂緊螺釘，調整內鏡框中透鏡曲面曲率的中心位置，以達到光學系統的成像要求。該結構的不足之處在於只能在溫度變化小或透鏡孔徑較小時使用，當環境及使用溫度變化較大、透鏡孔徑較大時，內外鏡框間及頂緊螺釘處均產生溫差應力，影響各透鏡面形及曲率中心位置，從而影響光學系統的成像質量。
本實用新型的目的在於避免上述現有技術的不足而提供一種在環境溫度變化較大時，能保持各大孔徑透鏡面形及曲率中心位置穩定不變成像質量好的光學系統中透鏡溫差應力補償機構。
本實用新型的目的可以通過以下措施來達到裝有透鏡的內鏡框與外鏡框之間有間隙，外鏡框圓周上至少均布有三個將內鏡框頂緊的螺釘每個頂緊螺釘處均有自動補償機構，補償機構中的螺母與螺釘同心，其底臺為方形置於基座底部同為方形的內腔，螺母底臺與外鏡框之間留有間隙，補償套與螺母同心，置於螺母底臺和基座中，基座緊固於外鏡框上。
本實用新型還可以通過以下措施來達到內鏡框材料的溫度系統應等於透鏡材料溫度膨脹係數並且小於外鏡框材料的溫度膨脹係數。補償套材料的溫度膨脹係數應大於基座材料的溫度膨脹係數；螺母底臺與外鏡框之間預留一定間隙。
圖1為本實用新型結構圖圖2為補償結構圖本實用新型下面將結合附圖作進一步詳述
如圖(1)所示裝有透鏡(1)的內鏡框(2)與外鏡框(3)之間有間隙，外鏡框(3)圓周上均勻設置有四個將內鏡框(2)頂緊的調整螺釘(6)，每個調整螺釘(6)處均有自動補償機構。內鏡框(2)的材料溫度膨脹係數與透鏡(1)溫度膨脹係數相同，並小於外鏡框(3)材料的溫度膨脹係數。
如圖2所示，補償機構中的螺母(5)與螺釘(6)同心，其底臺(9)為方形置於基座(4)底部同為方形的內腔，補償套(7)與螺母(5)同心，置於螺母底臺(9)和基座(4)中，補償套(7)的材料溫度膨脹係數應大於基座(4)材料的溫度膨脹係數。基座(4)緊固於外鏡框(3)上，兩端有開口(8)及(10)。螺母底臺(9)與外鏡框(3)之間預留間隙K,K值的大小，由下式決定K=(α補-α座)I補(Tmax-T調)式中α補-補償套(7)的材料溫度膨脹係數α座-基座(4)材料的溫度膨脹係數I補-補償套(7)的長度Tmax-環境(使用)最高溫度T調-光學系統裝校時溫度基座(4)、頂緊螺釘(6)、螺母(5)及外鏡框(3)均採用45#鋼材製作，補償套(7)採用LY12鋁材製作。
本實用新型相比已有技術具有如下的優點1．螺母底臺(9)為方形置於基座(4)底部為方形的內腔，採用動配合，使得頂緊螺釘(6)轉動頂緊內鏡框(2)時，螺母(5)不轉動。
2．光學系統裝調時，溫度一般為室溫20℃左右，而使用環境溫度要大於或小於20℃，當溫度小於20℃時，由於補償套(7)的溫度膨脹係數大於基座(4)的溫度膨脹係數，在補償套(7)與螺母(5)接觸處產生間隙，螺母(5)與頂緊螺釘(4)在上述向外脹力作用下向外退，消除了頂緊螺釘(6)與內鏡框(2)接觸處的溫差應力，達到自動補償的目的；當溫度高於20℃時，由於內鏡框(2)的溫度膨脹係數小於外鏡框(3)的溫度膨脹係數，在內鏡框(2)與頂緊螺釘(6)之間將出現間隙，又由於基座(4)的溫度膨脹係數小於補償套(7)的溫度膨脹係數，使得螺母(5)與補償套(7)接觸處產生過盈，螺母(5)與頂緊螺釘(6)在補償套(7)的推動下，一起向螺母(5)與外鏡框(3)之間預留間隙(10)內移動，以消除內鏡框(2)與頂緊螺釘(6)接觸處產生的間隙和螺母(5)與補償套之間的過盈量，保證了透鏡面形及曲率中心位置穩定不變，達到自動補償的目的，從而滿足光學系統成像要求。
3、該結構簡單、合理、實用性強，在環境溫度變化較大時，能自動消除內、外鏡框間及頂緊螺釘處的溫差應力，保持各大孔徑透鏡面形及曲率中心位置穩定，從而保證光學系統成象質量。
權利要求1.光學系統中的透鏡溫差應力補償機構，裝有透鏡(1)的內鏡框(2)與外鏡框(3)之間有間隙，外鏡框(3)周邊上的頂緊螺釘(6)將內鏡框(2)頂緊，其特徵在於外鏡框(3)周邊上均布有至少三個頂緊螺釘(6)，每個頂緊螺釘(6)處均有自動補償機構，補償機構的螺母(5)與頂緊螺釘(6)同心，其底臺(9)為方形置於基座(4)底部同為方形的內腔，螺母底臺(9)與外鏡框(3)之間預留有間隙K，補償套(7)與螺母(5)同心，置於螺母底臺(9)和基座(4)中，基座(4)緊固於外鏡框(3)上。
2.如權利要求1所述的光學系統中的透鏡溫差應力補償機構，其特徵在於內鏡框(2)的材料溫度膨脹係數與透鏡溫度膨脹係數相同並應小於外鏡框(3)材料的溫度膨脹係數，即α內＜α外。
3.如權利要求1所述的光學系統中的透鏡溫差應力補償機構，其特徵在於補償套(7)的材料溫度膨脹係數應大於基座(4)材料的溫度膨脹係數，即α套＞α座。
4.如權利要求1所述的光學系統中的透鏡溫差應力補償機構，其特徵在於螺母底臺(9)與外鏡框(3)之間預留間隙K。
專利摘要光學系統中的透鏡溫差應力補償機構，是對透鏡與鏡框溫差應力補償機構的改進。其特徵是外鏡框周邊上均布有至少三個頂緊螺釘，自動補償機構的螺母與頂緊螺釘同心，底臺為方形置於基座底部同為方形的內腔，螺母底臺與外鏡框之間預留間隙K，補償套與螺母同心，置於螺母底臺和基座中，該結構具有簡單、合理、實用性強等優點，能自動消除內、外鏡框間及頂緊螺釘處的溫差應力，保持各大孔徑透鏡面形及曲率中心位置穩定，提高成象質量。
文檔編號G05D15/00GK2352980SQ9822944
公開日1999年12月8日 申請日期1998年9月3日 優先權日1998年9月3日
發明者劉卷民, 高曉東 申請人:中國科學院光電技術研究所