柱透镜的支撑装置及光学设备的制作方法

1.本发明涉及光学设备技术领域，尤其涉及一种柱透镜的支撑装置及光学设备。


背景技术：

2.在国内外先进激光拨离、激光巨量转移等光学设备中，为提高光斑能量密度，减小光斑短轴宽度，避免重叠区域过大，需要使用大深宽比线形光斑进行扫描，而产生大深宽比线形光斑主要依靠高精度1米级大深宽比的柱透镜阵列来实现，该柱透镜的部分表面为自由曲面。然而，现有的支撑柱透镜的结构容易产生应力，而影响柱透镜的面形精度。
3.鉴于上述的缺陷，有必要提供一种新的柱透镜的支撑装置及光学设备。


技术实现要素：

4.本发明的主要目的是提供一种柱透镜的支撑装置及光学设备，旨在解决现有的支撑柱透镜的结构容易产生应力而影响柱透镜的面形精度的问题。
5.为实现上述目的，本发明提出的柱透镜的支撑装置包括支撑架和压紧组件，所述支撑架开设有供光线穿过的开口以及用于容纳所述柱透镜的安装孔，所述开口与所述安装孔连通，且所述支撑架上设有均位于所述安装孔内的柔性台和多个支撑台，所述柔性台和多个所述支撑台均用于支撑所述柱透镜，且多个所述支撑台围成支撑结构，所述安装孔的孔壁用于与所述柱透镜的侧壁抵接，所述压紧组件包括均与所述支撑架连接的柔性压块和多个压紧块，所述压紧块与所述支撑台的数量一致且一一对应，各所述压紧块用于将所述柱透镜压紧在对应的所述支撑台上，所述柔性压块用于将所述柱透镜压紧在所述柔性台上。
6.优选地，所述支撑架包括相互连接的支撑底框和支撑边框，所述支撑底框开设有所述开口，所述支撑边框开设有所述安装孔，所述支撑底框面向所述支撑边框的一侧设有所述支撑台和所述柔性台，所述压紧块和所述柔性压块均与所述支撑边框连接并均位于所述支撑边框远离所述支撑底框的一侧。
7.优选地，所述支撑底框上间隔设有多个所述柔性台，所述柔性压块为多个，所述柔性压块的数量与所述柔性台的数量一致且一一对应设置。
8.优选地，所述支撑台和所述柔性台的数量均为三个，三个所述支撑台围成三角支撑结构，各所述柔性台均与所述支撑台间隔设置。
9.优选地，所述支撑底框面向所述支撑边框的一侧间隔设有多个第一抵接台，所述支撑边框面向所述支撑底框的一侧间隔设有多个第二抵接台，所述第一抵接台与所述第二抵接台的数量一致且一一对应抵接；和/或，所述支撑底框背离所述开口的一侧与所述安装孔的孔壁抵接。
10.优选地，所述柔性台具有用于支撑所述柱透镜的支撑面，所述柔性台上与所述支撑面连接的至少一侧面内凹形成第一缓冲槽；和/或，
所述柔性压块包括对应设置的两个柔性面，任意一个所述柔性面用于与所述柱透镜抵接，至少一个所述柔性面内凹形成第二缓冲槽。
11.优选地，所述安装孔的部分孔壁内凹形成用于避让所述柔性台的避让槽。
12.优选地，所述安装孔的孔壁间隔凸设有多个凸出部，多个所述凸出部均用于与所述柱透镜的侧壁抵接。
13.优选地，所述凸出部的数量与所述支撑台的数量一致且一一对应设置。
14.另外，本发明还提出一种光学设备，所述光学设备包括如上所述的柱透镜的支撑装置。
15.本发明技术方案中，柱透镜的支撑装置包括支撑架和压紧组件，支撑架开设有供光线穿过的开口以及用于容纳柱透镜的安装孔，开口与安装孔连通，且支撑架上设有均位于安装孔内的柔性台和多个支撑台，且多个支撑台围成支撑结构，压紧组件包括均与支撑架连接的柔性压块和多个压紧块，压紧块与支撑台的数量一致且一一对应，固定柱透镜时，可将柱透镜置于安装孔内的柔性台和多个支撑台上，安装孔的孔壁与柱透镜的侧壁抵接，以对柱透镜进行侧向定位，再通过各压紧块将柱透镜压紧在对应的支撑台上，以及通过柔性压块将柱透镜压紧在柔性台上。本发明的支撑装置通过多个压紧块将柱透镜压紧在对应的支撑台上，可对柱透镜进行多点压装，而且，通过柔性压块将柱透镜压紧在柔性台上，柔性压装可实现自由度解耦，使得柱透镜的固定更稳定，且与上述压装组合不会形成过定位，从而避免直接影响柱透镜的面形精度，符合柱透镜几十纳米面形精度与无胶粘的最终要求。
附图说明
16.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，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。
17.图1为本发明一实施例中柱透镜的支撑装置与柱透镜的组装示意图；图2为本发明一实施例中柱透镜的支撑装置与柱透镜的另一角度组装示意图；图3为图2中a-a剖面示意图；图4为图3中b处放大示意图；图5为本发明一实施例中柱透镜的支撑装置的结构示意图；图6为图5中c处放大示意图。
18.附图标号说明：标号名称标号名称1支撑架151第一抵接台11开口16支撑边框12安装孔161第二抵接台121凸出部2压紧组件122避让槽21柔性压块13柔性台211柔性面
131支撑面212第二缓冲槽132第一缓冲槽22压紧块14支撑台10柱透镜15支撑底框
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本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
具体实施方式
19.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明的一部分实施例，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作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。
20.需要说明，本发明实施例中所有方向性指示（诸如上、下、左、右、前、后
……
）仅用于解释在某一特定姿态（如附图所示）下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。
21.另外，在本发明中如涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
22.在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”、“固定”等应做广义理解，例如，“固定”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
23.另外，本发明各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。
24.本发明提出柱透镜的支撑装置及光学设备，旨在解决现有的支撑柱透镜的结构容易产生应力而影响柱透镜的面形精度的问题。
25.请参照图1、图4及图5，柱透镜的支撑装置包括支撑架1和压紧组件2，支撑架1开设有供光线穿过的开口11以及用于容纳柱透镜10的安装孔12，开口11与安装孔12连通，且支撑架1上设有均位于安装孔12内的柔性台13和多个个支撑台14，柔性台13和多个支撑台14均用于支撑柱透镜10，且多个支撑台14围成支撑结构，安装孔12的孔壁用于与柱透镜10的侧壁抵接，压紧组件2包括均与支撑架1连接的柔性压块21和多个压紧块22，压紧块22与支撑台14的数量一致且一一对应，各压紧块22用于将柱透镜10压紧在对应的支撑台14上，柔性压块21用于将柱透镜10压紧在柔性台13上。
26.本发明的柱透镜的支撑装置包括支撑架1和压紧组件2，支撑架1开设有供光线穿过的开口11以及用于容纳柱透镜10的安装孔12，开口11与安装孔12连通，且支撑架1上设有均位于安装孔12内的柔性台13和多个支撑台14，且多个支撑台14围成支撑结构，压紧组件2包括均与支撑架1连接的柔性压块21和多个压紧块22，压紧块22与支撑台14的数量一致且
一一对应，其中，支撑台14的数量可为三个，固定柱透镜10时，可将柱透镜10置于安装孔12内的柔性台13和三个支撑台14上，安装孔12的孔壁与柱透镜10的侧壁抵接，以对柱透镜10进行侧向定位，再通过各压紧块22将柱透镜10压紧在对应的支撑台14上，压紧块22通过修研其压装面形成微应力压装，与三个支撑台14的支撑面相对应并形成三点式压装，三点式压装可完成柱透镜10的固定，并且，柔性压块21将柱透镜10压紧在柔性台13上，柔性压块21通过微变形避免柱透镜10产生压应力，并与柔性台13的支撑面131相对应形成柔性压装，柔性压装可将柱透镜10进一步固定。压紧块22与柔性压块21形成柱透镜10的微应力多点压装，使得柱透镜10的固定无需胶粘工艺。本发明的支撑装置通过三个压紧块22将柱透镜10压紧在对应的支撑台14上，可对柱透镜10进行三点压装，而且，通过柔性压块21将柱透镜10压紧在柔性台13上，柔性压装可实现自由度解耦，使得柱透镜10的固定更稳定，且与上述三点压装组合不会形成过定位，从而避免直接影响柱透镜10的面形精度，符合柱透镜10几十纳米面形精度与无胶粘的最终要求。需要说明的是，柱透镜10采用翻边光学截面结构，其非工作表面进行多点压装，可避免直接影响柱透镜10的面形精度。
27.本发明的柱透镜的支撑装置可应用于激光剥离、激光巨量转移设备中。所支撑的柱透镜10可以是长度尺寸为800 mm，宽度尺寸为80 mm，深宽比为10:1，材料为紫外熔石英。柱透镜的支撑装置中的支撑架1、压紧块22均可选用钛合金材料，性能优异。预先将柔性台13填充至支撑架1上，通过精密研磨工艺，可使得柔性台13的支撑面131达到3 μm，待柔性台13的支撑面131研磨完成后，可对柔性台13进行去除材料的处理，使其获得柔性支撑面的功能。
28.其中，在一实施例中，支撑架1包括相互连接的支撑底框15和支撑边框16，支撑底框15开设有开口11，支撑边框16开设有安装孔12，支撑底框15面向支撑边框16的一侧设有支撑台14和柔性台13，压紧块22和柔性压块21均与支撑边框16连接并均位于支撑边框16远离支撑底框15的一侧。为了使得支撑架1易于加工，且使得安装柱透镜10的精度更高，可将支撑架1设置为相互连接的支撑底框15和支撑边框16，在一实施例中，支撑边框16通过螺钉固定在支撑底框15上，将支撑架1分离为支撑底框15与支撑边框16，在不增加研磨工装的基础上实现定位安装面的精密研磨，实现微米级的共面要求，降低加工难度。支撑底框15开设有开口11，支撑边框16开设有安装孔12，支撑底框15面向支撑边框16的一侧设有支撑台14和柔性台13，通过对支撑台14及柔性台13的支撑面进行高精度研磨，以使二者满足微米级或者几微米的共面要求，压紧块22和柔性压块21均与支撑边框16连接并均位于支撑边框16远离支撑底框15的一侧。
29.进一步地，请结合图1和图5所示，支撑底框15上间隔设有多个柔性台13，柔性压块21为多个，柔性压块21的数量与柔性台13的数量一致且一一对应设置。为了适应米级尺寸大深宽比的柱透镜10，可增加柔性压装的点，即，支撑底框15上间隔设有多个柔性台13，将柱透镜10置于柔性台13上，柔性压块21为多个，柔性压块21的数量与柔性台13的数量一致且一一对应设置，各柔性压块21将柱透镜10压紧在对应的柔性台13上，从而实现多点柔性压装，使得柱透镜10的固定更稳定可靠。
30.另外，请结合图1和图5所示，在一实施例中，支撑台14和柔性台13的数量均为三个，三个支撑台14围成三角支撑结构，各柔性台13均与支撑台14间隔设置。由于柱透镜10的非工作面设于其两侧，压紧块22分布在柱透镜10两侧，一侧为对称两处，另一侧为几何中
心，形成三点结构形式；三个柔性压块21与三个压紧块22分布相反，通过压紧块22与支撑台14实现柱透镜10的固定，通过柔性压块21与柔性台13的配合实现压力调整，共同构成多点压装，既减少了柱透镜10的变形与应力，又避免了多点压装所带来的过定位问题；柔性压装中的各项参数通过仿真分析确定。利用上述结构，调整好各组件精度，可以快速、便捷的完成柱透镜10的微应力装调，最终实现波像差值为λ/20（λ=632.8 nm）。
31.其中，请结合图6所示，支撑底框15面向支撑边框16的一侧间隔设有多个第一抵接台151，支撑边框16面向支撑底框15的一侧间隔设有多个第二抵接台161，第一抵接台151与第二抵接台161的数量一致且一一对应抵接。为了使得支撑架1的定位精度更高，可提高支撑底框15与支撑边框16之间的相对位置精度，即，支撑底框15面向支撑边框16的一侧间隔设有多个第一抵接台151，支撑边框16面向支撑底框15的一侧间隔设有多个第二抵接台161，第一抵接台151与第二抵接台161的数量一致，组装支撑架1时，可将支撑底框15上的第一抵接台151与支撑边框16上的第二抵接台161一一对应抵接，再将支撑底框15与支撑边框16通过螺钉连接。
32.进一步地，请结合图3和图5所示，为了实现多种功能，支撑底框15背离开口11的一侧与安装孔12的孔壁抵接。本实施例中，支撑台14背离开口11的一侧与安装孔12的孔壁抵接，可进一步提高支撑底框15与支撑边框16之间的相对位置精度。
33.另外，请结合图2至图4所示，在一实施例中，柔性台13具有用于支撑柱透镜10的支撑面131，柔性台13上与支撑面131连接的至少一侧面内凹形成第一缓冲槽132。为减小柔性压装柱透镜10的压应力对柱透镜10的影响，可将柔性台13的结构进行调整，使其在压装柱透镜10产生微变形并能够避免产生影响柱透镜10的压应力，可将柔性台13上与支撑面131连接的至少一侧面内凹形成第一缓冲槽132，第一缓冲槽132能够使得柔性台13在压装时产生所需的微变形。
34.在另一实施例中，请结合图4所示，柔性压块21包括对应设置的两个柔性面211，任意一个柔性面211用于与柱透镜10抵接，至少一个柔性面211内凹形成第二缓冲槽212。为减小柔性压装柱透镜10的压应力对柱透镜10的影响，可将柔性压块21的结构进行调整，使其在压装柱透镜10产生微变形并能够避免产生影响柱透镜10的压应力，柔性压块21包括对应设置的两个柔性面211，压装柱透镜10时，两个柔性面211中的一个柔性面211与柱透镜10抵接，至少一个柔性面211内凹形成第二缓冲槽212，当两个柔性面211均内凹形成第二缓冲槽212，可使得柔性压块21为十字交叉柔性环节，利用二维自由度上的微变形自适应调整压力，减少了柱透镜10的变形与应力，避免了多点压装带来的过定位问题。
35.在一实施例中，请结合图4所示，安装孔12的部分孔壁内凹形成用于避让柔性台13的避让槽122。为了便于柔性压装的压力调整，可将柔性台13与其周围的侧壁之间设置间隔，如，安装孔12的部分孔壁内凹形成用于避让柔性台13的避让槽122，从而使得柔性台13的形变不受安装孔12的孔壁的干扰。
36.进一步地，请结合图5、图6所示，安装孔12的孔壁间隔凸设有多个凸出部121，多个凸出部121均用于与柱透镜10的侧壁抵接。为了使得柱透镜10的侧向定位精度更高，可将安装孔12的孔壁间隔凸设有多个凸出部121，柱透镜10置于安装孔12内时，多个凸出部121均与柱透镜10的侧壁抵接，加工时，只需将将各凸出部121的抵接面进行加工即可，如将其平面度加工至3 μm，满足侧面支撑要求，而无需将整个安装孔12的孔壁进行加工，降低加工难
度。
37.进一步地，凸出部121的数量与支撑台14的数量一致且一一对应设置。为了减少柱透镜10的整体压装应力及形变，可将凸出部121的数量与支撑台14的数量设为一致，且将凸出部121与支撑台14一一对应设置。
38.另外，本发明还提出一种光学设备，光学设备包括如上所述的柱透镜的支撑装置。该光学设备中柱透镜的支撑装置的具体结构参照上述实施例，由于本光学设备采用了上述所有实施例的全部技术方案，因此至少具有上述实施例的技术方案所带来的所有有益效果，在此不再一一赘述。
39.以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是在本发明的发明构思下，利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本发明的专利保护范围内。