[实用新型]光学系统中的透镜温差应力补偿机构

说明书

本实用新型是一种光学系统中的透镜温差应力补偿机构，属于对光学系统中透镜与镜框间径向温差应力补偿机构的进一步改进。

目前，现有的光学系统，一般含有数块透镜，透镜都固定在由金属材料制成的镜框中，为了满足透镜各曲面曲率中心严格同心的要求，装有透镜的内镜框与外镜框间留有间隙，通过调节外镜框圆周上的顶紧螺钉，调整内镜框中透镜曲面曲率的中心位置，以达到光学系统的成像要求。该结构的不足之处在于只能在温度变化小或透镜孔径较小时使用，当环境及使用温度变化较大、透镜孔径较大时，内外镜框间及顶紧螺钉处均产生温差应力，影响各透镜面形及曲率中心位置，从而影响光学系统的成像质量。

本实用新型的目的在于避免上述现有技术的不足而提供一种在环境温度变化较大时，能保持各大孔径透镜面形及曲率中心位置稳定不变成像质量好的光学系统中透镜温差应力补偿机构。

本实用新型的目的可以通过以下措施来达到：装有透镜的内镜框与外镜框之间有间隙，外镜框圆周上至少均布有三个将内镜框顶紧的螺钉每个顶紧螺钉处均有自动补偿机构，补偿机构中的螺母与螺钉同心，其底台为方形置于基座底部同为方形的内腔，螺母底台与外镜框之间留有间隙，补偿套与螺母同心，置于螺母底台和基座中，基座紧固于外镜框上。

本实用新型还可以通过以下措施来达到：内镜框材料的温度系统应等于透镜材料温度膨胀系数并且小于外镜框材料的温度膨胀系数。补偿套材料的温度膨胀系数应大于基座材料的温度膨胀系数；螺母底台与外镜框之间预留一定间隙。

附图说明：

图1为本实用新型结构图

图2为补偿结构图

本实用新型下面将结合附图作进一步详述：

如图(1)所示：装有透镜(1)的内镜框(2)与外镜框(3)之间有间隙，外镜框(3)圆周上均匀设置有四个将内镜框(2)顶紧的调整螺钉(6)，每个调整螺钉(6)处均有自动补偿机构。内镜框(2)的材料温度膨胀系数与透镜(1)温度膨胀系数相同，并小于外镜框(3)材料的温度膨胀系数。

如图2所示，补偿机构中的螺母(5)与螺钉(6)同心，其底台(9)为方形置于基座(4)底部同为方形的内腔，补偿套(7)与螺母(5)同心，置于螺母底台(9)和基座(4)中，补偿套(7)的材料温度膨胀系数应大于基座(4)材料的温度膨胀系数。基座(4)紧固于外镜框(3)上，两端有开口(8)及(10)。螺母底台(9)与外镜框(3)之间预留间隙K,K值的大小，由下式决定：

K=(α_补-α_座)I_补(T_max-T_调)

式中：α_补-补偿套(7)的材料温度膨胀系数

      α_座-基座(4)材料的温度膨胀系数

      I_补-补偿套(7)的长度

      T_max-环境(使用)最高温度

      T_调-光学系统装校时温度

基座(4)、顶紧螺钉(6)、螺母(5)及外镜框(3)均采用45^#钢材制作，补偿套(7)采用LY12铝材制作。

本实用新型相比已有技术具有如下的优点：

1．螺母底台(9)为方形置于基座(4)底部为方形的内腔，采用动配合，使得顶紧螺钉(6)转动顶紧内镜框(2)时，螺母(5)不转动。

2．光学系统装调时，温度一般为室温20℃左右，而使用环境温度要大于或小于20℃，当温度小于20℃时，由于补偿套(7)的温度膨胀系数大于基座(4)的温度膨胀系数，在补偿套(7)与螺母(5)接触处产生间隙，螺母(5)与顶紧螺钉(4)在上述向外胀力作用下向外退，消除了顶紧螺钉(6)与内镜框(2)接触处的温差应力，达到自动补偿的目的；当温度高于20℃时，由于内镜框(2)的温度膨胀系数小于外镜框(3)的温度膨胀系数，在内镜框(2)与顶紧螺钉(6)之间将出现间隙，又由于基座(4)的温度膨胀系数小于补偿套(7)的温度膨胀系数，使得螺母(5)与补偿套(7)接触处产生过盈，螺母(5)与顶紧螺钉(6)在补偿套(7)的推动下，一起向螺母(5)与外镜框(3)之间预留间隙(10)内移动，以消除内镜框(2)与顶紧螺钉(6)接触处产生的间隙和螺母(5)与补偿套之间的过盈量，保证了透镜面形及曲率中心位置稳定不变，达到自动补偿的目的，从而满足光学系统成像要求。

3、该结构简单、合理、实用性强，在环境温度变化较大时，能自动消除内、外镜框间及顶紧螺钉处的温差应力，保持各大孔径透镜面形及曲率中心位置稳定，从而保证光学系统成象质量。