[发明专利]可调焦大口径准直物镜调整架

说明书

技术领域

本发明涉及大口径光学精密检测、实验领域，特别是一种可以灵活调焦的大口径准直物镜调整架。

背景技术

在大型光学系统的研制中经常要用到大口径的准直物镜作为平行光束的发生器，特别是大口径干涉仪中准直物镜的装调是其干涉光束质量保证的关键。为了使干涉系统出射的平行光束的波面质量优于1/4λ，在装调准直物镜时必须满足其焦点与干涉主机光路的焦点共焦。目前，对于小口径的准直物镜很容易通过镜架的整体轴向移动来实现，但对于Φ600mm口径以上、自身重量达到近70Kg的物镜来说，要通过整体镜架在轴向做精密灵活的运动进行调焦是很困难的。另外在研制近红外大口径干涉仪时，装调干涉仪的过程中是借助可见光作为指示光路，这就要求干涉仪既能在近红外光(λ₁＝1055nm)模式下工作又能在可见光(λ₂＝632.8nm)模式下工作，而准直物镜和干涉主机光路在两种工作波长下的焦距是不一致的，这就必须要求准直物镜能在两种工作波长下都能做精确的调焦运动。

目前国内常见的准直物镜调整架，主要适用于结构尺寸小，质量轻的中小口径光学元件，它是将准直物镜直接固定在调整架里，通过调整架在光路中的整体移动来实现对焦。对于大口径光学元件，就要采用大型光学调整架，其机械件及光学件的总质量近200公斤，采用上述方法是根本无法实现准直物镜在光轴方向的灵活调焦的。因此，目前国内大口径干涉仪的准直物镜是不具有调焦功能的，干涉仪一旦组装完成就无法轴向移动准直物镜。目前国外制作大口径干涉仪的公司如美国Zygo公司，他们对大口径干涉仪准直物镜的对焦采用的都是双分离式的两镜组合。即把两片物镜都封装在一个定位镜筒里，且保证两片镜子的中间空气厚度满足设计要求，整个镜筒是固化在大型调整架里，无法进行轴向运动。这种双分离的结构，其调整架的总体重量超过300公斤，因此在装调干涉仪时不是依靠轴向运动准直物镜调整架来满足对焦，而是采用依次调整干涉主机的各个光学元件来实现对焦的，由于干涉主机的光学元件很多，一般在10片以上，要依次调整到位其装调难度大，相应的成本也高，并且一旦调整到位就即相对固定不能再进行移动，这也意味着干涉仪是无法在两种工作波长下自由切换的。

发明内容

本发明的目的是提供一种能使大口径准直物镜在调整架内实现轴向自由灵活且精密运动调焦的可调焦大口径准直物镜调整架，它同时满足大口径干涉仪在近红外波长和可见光波长两个工作模式下的自由切换。

本发明目的是通过以下技术方案实现的：可调焦大口径准直物镜调整架，它包括物镜座组件和准直物镜装夹机构，物镜座组件包括物镜座横梁、压螺、物镜座底座、前物镜架定位座以及后物镜架定位座组成，物镜座横梁通过压螺与准直物镜装夹机构顶部压紧连接，其特征是在物镜座组件的物镜座底座上还设有精密导轨，精密导轨上安装与之滑动配合连接的承重滑槽，准直物镜装夹机构固接在承重滑槽上，并可在外力作用下由承重滑槽带动在精密导轨上运动；前物镜架定位座和后物镜架定位座对称设置于准直物镜装夹机构前后两侧的物镜座底座上；在物镜装夹机构的底部设有一个定位丝杠，定位丝杠穿过物镜装夹机构的底部，其两端固定在前物镜架定位座和后物镜架定位座中；在物镜装夹机构与前物镜架定位座以及物镜装夹机构与后物镜架定位座之间的定位丝杠上对称旋接有前定位垫片与前细牙定位螺母以及后定位垫片与后细牙定位螺母，通过旋动在定位丝杠上的前后细牙定位螺母和前后定位垫片，可以使准直物镜装夹机构在精密导轨上做轴向滑动。

本发明设计的调整架可以使大口径准直物镜在调整架内灵活运动实现精密对焦，准直物镜装夹机构通过承重滑槽可以在精密导轨上做无阻尼的自由滑动，承重滑槽可选择U型轨道槽，物镜座底座上的精密导轨为2条，每条精密导轨上连接一个承重滑槽与之配合，承重滑槽的槽内可以通过配添加润滑剂增加滑动灵活性，调整架内准直物镜装夹机构在滑动时的滑动方向与干涉仪光轴方向相一致。准直物镜装夹机构的轴向运动即调焦运动的方向以及步进由细牙定位螺母、定位垫片以及定位丝杠共同作用控制。若准直物镜装夹机构想要向焦内运动，则顺时针手动旋动后细牙定位螺母，后细牙定位螺母就推动准直物镜装夹机构向焦内方向运动，每旋动一周，后细牙定位螺母就会在定位丝杠上移动一个螺距的距离，即物镜装夹机构被后细牙定位螺母轴向推动一个定位丝杠螺距的距离，反之亦然。