[发明专利]镜筒中光学元件倾斜控制安装的光学组件

说明书

一种光学组件，其中一个或多个光学元件安装在镜筒空腔中。光学元件具有与设置在空腔中的底座接合的弯曲邻接表面。镜筒具有设置有一组内螺纹的内壁。外螺纹设置在光学元件的周边壁上或在将光学元件固定在空腔内的保持环的周界壁上。内螺纹和外螺纹具有包括垂直于空腔中心轴线的承载螺纹面的螺纹轮廓。螺纹轮廓可以例如限定锯齿螺纹轮廓或方螺纹轮廓。

技术领域

本发明涉及光机系统，更具体地涉及具有一个或多个光学元件的光学组件，该光学元件使用螺纹安装在镜筒空腔中，设计成避免光学元件在空腔内的倾斜。

背景技术

光学元件或部件普遍存在于装置、系统或布置中，其中光需要被引导、扩展、聚焦、准直或以其它方式转换或影响。光学元件可以，例如，由透镜、反射镜、衍射光学元件(DOE)，这种元件的组件等类似物体现。

在典型的光学系统中，大多数或所有光学元件通常需要被精确地定位和对准，以便适当地执行其预期的光学功能。这种定位和对准典型地涉及将光学元件固定在某种类型的固定器或装配件中。光学元件相对于固定器的适当对准是精细的操作，其一般要求严格的制造容差和小心的处理。

镜筒是众所周知的用于光学元件的机械支持件。镜筒典型地限定其中安装有一个或多个光学元件的圆柱形空腔。作为示例，透镜是一种通常安装在镜筒中的光学元件类型。透镜一般需要以可以是几微米量级的精度来居中。其中装配有透镜并精确居中的光机组件在技术中是已知的。参照图1(现有技术)，示出了包括透镜22、镜筒24和保持环26的典型组件20。透镜22安装在镜筒24中，其一个表面S1的边缘与透镜底座28接触。保持环26旋拧入镜筒24中并邻接透镜22的表面S2，该透镜22与透镜底座28相对，从而将透镜22固定在组件20中。技术中众所周知的是，当两个表面S1和S2的曲率中心C1和C2位于透镜镜筒24的中心轴线B上时，透镜是居中的。

包括将透镜插入透镜镜筒中，然后用螺纹环固定透镜的技术一般被称为“投入式”(drop-in)透镜技术。从该技术获得的居中精度首先取决于透镜和镜筒之间的最小允许径向间隙。由透镜和镜筒材料分别的热膨胀系数的不匹配引起的热效应也对透镜的居中产生影响。组件部件的尺寸的制造容差，例如，透镜的直径、镜筒空腔的直径以及沿透镜边缘的厚度差，也影响居中的质量。透镜居中所需的精度越高，透镜和镜筒的制造成本越高。

投入式技术的主要优点是组装时间可以非常短，且透镜是可移除的。然而，低成本的投入具有较低居中精度的缺点。当需要更高的精度时，投入方法可能不合适，然后通常选择主动对准。在该居中方法中，透镜首先定位在空腔内部，并且测量其相对于镜筒的中心轴线的偏心。然后移动透镜以减小居中误差。这些步骤可以重复几次，直到透镜的对准符合居中要求。一旦居中，透镜用粘合剂或其它方法安装就位。该方法提供非常高的居中精确度，但是需要昂贵的设备，同时该方法很费时。

尽管上面的讨论主要涉及透镜，其他类型的光学元件可以安装在镜筒中，并且这些元件面临与上述讨论相同的问题。

因此，仍然需要一种在镜筒中装配光学元件的方法，其可减轻已知技术的至少一些缺点。

发明内容

根据一个方面，设置了一种光学组件，其具有限定具有中心轴线的空腔的镜筒。该镜筒具有设置有一组内螺纹的内壁。该光学组件还包括至少一个光学子组件，该至少一个光学子组件包括设置在空腔中的底座和安装在空腔中的光学元件。光学元件具有限定与底座接合的弯曲邻接表面的第一表面，和与第一表面相对并且具有沿第二表面的至少一个周边区域为平面的空间轮廓的第二表面。该至少一个光学子组件还包括插入到空腔中且具有周界壁的保持环，该周界壁设置有与镜筒的内壁的内螺纹接合的一组外螺纹。保持环还具有接合光学元件的第二表面的周边区域的拱座，从而将光学元件固定在底座和保持环之间。内螺纹和外螺纹具有包括垂直于空腔中心轴线的承载螺纹面的螺纹轮廓。

在一些实施方式中，内螺纹和外螺纹具有“锯齿”型螺纹轮廓。在其他实施方式中，可以使用方螺纹轮廓。