專(zhuān)利名稱(chēng)：擴(kuò)束鏡定位機(jī)構(gòu)及使用該機(jī)構(gòu)的光學(xué)系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種擴(kuò)束鏡定位機(jī)構(gòu)及使用該機(jī)構(gòu)的光學(xué)系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
隨著高科技的高速發(fā)展，激光應(yīng)用技術(shù)得到的很大的發(fā)展。各種激光應(yīng)用設(shè)備 (標(biāo)記、焊接、打孔、切割等)已經(jīng)進(jìn)入諸如電子、機(jī)械制造、鋼鐵、冶金、石油等工業(yè)領(lǐng)域，為 傳統(tǒng)工業(yè)的技術(shù)改造和制造業(yè)的現(xiàn)代化提供先進(jìn)的技術(shù)裝備。在激光應(yīng)用中，光穩(wěn)定性和焦點(diǎn)的大小對(duì)使用效果具有決定性的影響。擴(kuò)束鏡是 一種能夠改變激光光束直徑和發(fā)散角的透鏡組件。從激光器發(fā)出的激光束具有一定的發(fā)散 角，通過(guò)擴(kuò)束鏡的調(diào)節(jié)可壓縮發(fā)散角，使激光光束變?yōu)闇?zhǔn)直(平行)光束，再經(jīng)過(guò)聚焦鏡可 獲得細(xì)小的高功率、高密度光斑。為了保證激光器的出光口與擴(kuò)束鏡的入光口對(duì)齊，一般會(huì) 在擴(kuò)束鏡上裝設(shè)有定位機(jī)構(gòu)，然而，傳統(tǒng)的定位機(jī)構(gòu)只能調(diào)節(jié)擴(kuò)束鏡的平面位置而較難同 時(shí)對(duì)擴(kuò)束鏡相對(duì)激光器的角度做出調(diào)節(jié)。

發(fā)明內(nèi)容
鑒于上述狀況，有必要提供一種可同時(shí)調(diào)節(jié)擴(kuò)束鏡的平面位置及旋轉(zhuǎn)角度的擴(kuò)束 鏡定位機(jī)構(gòu)。一種擴(kuò)束鏡定位機(jī)構(gòu)，包括固定板、定位板、設(shè)于固定板及定位板之間并與擴(kuò)束鏡 相連的連接套筒及套設(shè)于連接套筒上并與定位板固定相連的定位套筒。定位套筒上設(shè)有調(diào) 節(jié)連接套筒與定位套筒相對(duì)位置的第一調(diào)節(jié)件。擴(kuò)束鏡定位機(jī)構(gòu)還包括支撐件及第二調(diào)節(jié) 件。支撐件設(shè)于固定板和定位板之間一角。第二調(diào)節(jié)件活動(dòng)設(shè)于固定板和定位板之間。通 過(guò)調(diào)節(jié)第二調(diào)節(jié)件相對(duì)于固定板和定位板的位置改變固定板所在平面與定位板所在平面 所形成的夾角。一種光學(xué)系統(tǒng)，包括基座及設(shè)于基座上的激光器、擴(kuò)束鏡、聚焦鏡及位于激光器與 擴(kuò)束鏡之間的擴(kuò)束鏡定位機(jī)構(gòu)。擴(kuò)束鏡定位機(jī)構(gòu)，包括固定板、定位板、設(shè)于固定板及定位 板之間并與擴(kuò)束鏡相連的連接套筒及套設(shè)于連接套筒上并與定位板固定相連的定位套筒。 定位套筒上設(shè)有調(diào)節(jié)連接套筒與定位套筒相對(duì)位置的第一調(diào)節(jié)件。擴(kuò)束鏡定位機(jī)構(gòu)還包括 支撐件及第二調(diào)節(jié)件。支撐件設(shè)于固定板和定位板之間一角。第二調(diào)節(jié)件活動(dòng)設(shè)于固定板 和定位板之間。通過(guò)調(diào)節(jié)第二調(diào)節(jié)件相對(duì)于固定板和定位板的位置改變固定板所在平面與 定位板所在平面所形成的夾角。通過(guò)調(diào)節(jié)該擴(kuò)束鏡定位機(jī)構(gòu)的第一調(diào)節(jié)件及第二調(diào)節(jié)件，可同時(shí)對(duì)連接套筒及于 該連接套筒相連的擴(kuò)束鏡的平面位置及旋轉(zhuǎn)角度進(jìn)行調(diào)整，使用較為方便。


圖1是本發(fā)明實(shí)施例的光學(xué)系統(tǒng)的立體示意圖，該光學(xué)系統(tǒng)包括擴(kuò)束鏡定位機(jī) 構(gòu)。
圖2是圖1所示擴(kuò)束鏡定位機(jī)構(gòu)的放大立體示意圖。圖3是圖2所示擴(kuò)束鏡定位機(jī)構(gòu)的立體分解示意圖。圖4是圖2沿IV-IV線(xiàn)的剖面示意圖。圖5是圖2沿V-V線(xiàn)的剖面示意圖。
具體實(shí)施例方式下面將結(jié)合附圖及實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的擴(kuò)束鏡定位機(jī)構(gòu)及光學(xué)系統(tǒng)作進(jìn)一步的詳 細(xì)說(shuō)明。請(qǐng)參閱圖1，本發(fā)明實(shí)施例的光學(xué)系統(tǒng)100包括基座101及設(shè)于基座101上的激光 器102、擴(kuò)束鏡103及聚焦鏡104。使用時(shí)，激光器102所發(fā)出的激光光束的直徑經(jīng)過(guò)擴(kuò)束 鏡103的擴(kuò)展后變大，再經(jīng)過(guò)聚焦鏡104的匯聚作用后形成一個(gè)直徑極小、能量相對(duì)集中的 光斑，以實(shí)現(xiàn)焊接、切割、標(biāo)記、打孔等工作。為了調(diào)節(jié)擴(kuò)束鏡103相對(duì)激光器102的位置， 使其入光口與激光器102的出光口對(duì)齊，光學(xué)系統(tǒng)100還包括一個(gè)設(shè)于激光器102與擴(kuò)束 鏡103之間的擴(kuò)束鏡定位機(jī)構(gòu)200。請(qǐng)同時(shí)參閱圖2和圖3，擴(kuò)束鏡定位機(jī)構(gòu)200包括一個(gè)固定板10、一個(gè)定位板20、 一個(gè)連接套筒30、一個(gè)定位套筒40、四個(gè)第一調(diào)節(jié)件50、一個(gè)支撐件60及三個(gè)第二調(diào)節(jié)件 70。連接套筒30、定位套筒40、第一調(diào)節(jié)件50、支撐件60及第二調(diào)節(jié)件70均位于固定板 10和定位板20之間。固定板10大致為方形板，其可通過(guò)螺釘(圖未示)與激光器102固定相連。固定 板10上開(kāi)設(shè)有圓形通孔11。固定板10上靠近四個(gè)角中最左側(cè)的一個(gè)角的端部開(kāi)設(shè)有一個(gè) 凹坑13。凹坑13的形狀大致為部分球形(一并參見(jiàn)圖幻。固定板10上靠近其他三個(gè)角 的端部各開(kāi)設(shè)有一個(gè)螺紋孔15。每一螺紋孔15的旁邊還開(kāi)設(shè)有一個(gè)圓形抵持槽17。定位板20的形狀與固定板10大致相同。定位板20上開(kāi)設(shè)有用于安裝擴(kuò)束鏡103 的安裝孔21。為了方便安裝，安裝孔21的橫截面大致為倒梯形(見(jiàn)圖4)。定位板20上位于 安裝孔21的四周還開(kāi)設(shè)有四個(gè)通孔23。定位板20上對(duì)應(yīng)固定板10的三個(gè)螺紋孔15的部 位還開(kāi)設(shè)有三個(gè)通孔25，對(duì)應(yīng)固定板10的三個(gè)抵持槽17的部位還開(kāi)設(shè)有三個(gè)螺紋孔27。 定位板20的底面對(duì)應(yīng)固定板10的凹坑13的部位還開(kāi)設(shè)有大致為部分球形的凹坑四(一 并參見(jiàn)圖5)。連接套筒30大致為中空?qǐng)A柱體，其上開(kāi)設(shè)有與擴(kuò)束鏡103相配合的安裝孔31。連 接套筒30頂面上靠近其邊緣處還開(kāi)設(shè)有環(huán)形容置槽33。為了防止灰塵進(jìn)入擴(kuò)束鏡103的 鏡頭，擴(kuò)束鏡定位機(jī)構(gòu)200還包括位于連接套筒30與定位板20之間的密封圈35。密封圈 35可容置于容置槽33內(nèi)。本實(shí)施例中，密封圈35為0型圈。為了方便擴(kuò)束鏡103移動(dòng)，連 接套筒30由質(zhì)量較輕的鋁合金材料制成。為了降低激光輻射泄露，連接套筒30經(jīng)過(guò)陽(yáng)極 氧化處理后，顏色為黑色。定位套筒40大致為中空?qǐng)A柱體，其直徑小于固定板10的通孔11的直徑，因此可 以部分容置于通孔11內(nèi)。定位套筒40上開(kāi)設(shè)有容納連接套筒30的通孔41。通孔41的直 徑大于連接套筒30的直徑，以使連接套筒30可在通孔41內(nèi)徑向移動(dòng)。通孔41的側(cè)壁上 還設(shè)有阻擋連接套筒30穿過(guò)的臺(tái)階部411。定位套筒40的頂面上對(duì)應(yīng)定位板20的四個(gè) 通孔23的部位各開(kāi)設(shè)有一個(gè)螺紋孔43。擴(kuò)束鏡定位機(jī)構(gòu)200還包括四個(gè)螺釘四。四個(gè)螺釘四可依次穿過(guò)定位板20的四個(gè)通孔23而進(jìn)入定位套筒40的四個(gè)螺紋孔43，從而將定 位套筒40固定于定位板20。定位套筒40的側(cè)壁上還開(kāi)設(shè)有兩兩相對(duì)的四個(gè)螺紋通孔45。 其中兩個(gè)相對(duì)的螺紋通孔45的連線(xiàn)與圖示X軸方向平行，另外兩個(gè)螺紋通孔45的連線(xiàn)與 圖示Y軸方向平行。第一調(diào)節(jié)件50包括圓盤(pán)狀的轉(zhuǎn)動(dòng)部51及與轉(zhuǎn)動(dòng)部51相連的具有螺紋的抵持部 53。抵持部53可穿過(guò)螺紋通孔45而進(jìn)入通孔41內(nèi)。支撐件60大致為圓柱形，其兩端的形狀大致為便于擺動(dòng)的部分球形。請(qǐng)一并參閱 圖5，支撐件60設(shè)于固定板10和定位板20之間，且其兩端分別與固定板10的凹坑13及定 位板20的凹坑四相抵。第二調(diào)節(jié)件70大致為桿狀，其包括螺紋部71及與螺紋部71相連的抵持部73。螺 紋部71可在定位板20的螺紋孔27轉(zhuǎn)動(dòng)。抵持部73可與固定板10的抵持槽17相抵持。 當(dāng)?shù)殖植?3與抵持槽17相抵時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)第二調(diào)節(jié)件70可調(diào)節(jié)螺紋部71位于螺紋孔27內(nèi)的 深度，從而調(diào)節(jié)第二調(diào)節(jié)件70位于固定板10與定位板20之間的高度，進(jìn)而調(diào)節(jié)固定板10 所在平面與定位板20所在平面之間所形成的夾角。為了增強(qiáng)固定板10和定位板20之間的調(diào)節(jié)穩(wěn)定性，擴(kuò)束鏡定位機(jī)構(gòu)200還包括 三個(gè)夾持件80和三個(gè)彈性件90。夾持件80包括桿狀的螺紋部81及位于螺紋部81 —端的 圓柱形的擋止部83。擋止部83的直徑大于螺紋部81的直徑。夾持件80的螺紋部81可穿 過(guò)定位板20的通孔25并與固定板10的螺紋孔15相螺合。彈性件90可套設(shè)在螺紋部81 上，并與擋止部83相抵。請(qǐng)一并參閱圖3至圖5，組裝時(shí)，首先連接套筒30進(jìn)入定位套筒40的通孔41內(nèi)， 并與通孔41內(nèi)的臺(tái)階部411相抵。四個(gè)第一調(diào)節(jié)件50的抵持部53從四個(gè)方向分別進(jìn)入 四個(gè)螺紋通孔45而與連接套筒30的側(cè)壁相抵。由此，連接套筒30與定位套筒40相對(duì)固 定。密封圈35進(jìn)入連接套筒30的容置槽33后，通過(guò)四個(gè)螺釘四將定位套筒40連同連接 套筒30 —起固定于定位板20。三個(gè)第二調(diào)節(jié)件70的螺紋部71分別進(jìn)入定位板20的三 個(gè)螺紋孔27內(nèi)。定位板20放置在固定板10上方，并使得支撐件60兩端分別與固定板10 的凹坑13及定位板20的凹坑四相抵，而且使得三個(gè)第二調(diào)節(jié)件70的抵持部73分別與固 定板10的三個(gè)抵持槽17相抵。此時(shí)，支撐件60和三個(gè)第二調(diào)節(jié)件70分別位于固定板10 的四角。最后夾持件80的螺紋部81依次穿過(guò)彈性件90、定位板20的通孔25后，與固定板 10的螺紋孔15相螺合。此時(shí)彈性件90—端定位板20相抵，另一端與擋止部83相抵。擴(kuò) 束鏡定位機(jī)構(gòu)200組裝完畢。擴(kuò)束鏡定位機(jī)構(gòu)200可通過(guò)固定板10安裝在激光器102上，并通過(guò)安裝孔21與 擴(kuò)束鏡103相連，此時(shí)連接套筒30的軸線(xiàn)與擴(kuò)束鏡103的軸線(xiàn)相重合。在使用過(guò)程中，當(dāng) 激光器102所發(fā)射的光束與擴(kuò)束鏡103的軸線(xiàn)平行但不重合時(shí)，可轉(zhuǎn)動(dòng)四個(gè)第一調(diào)節(jié)件50， 在X-Y坐標(biāo)平面內(nèi)調(diào)節(jié)連接套筒30相對(duì)于定位套筒40的位置，從而使擴(kuò)束鏡103的軸線(xiàn) 平移后與激光束重合。當(dāng)激光器102所發(fā)射的光束與擴(kuò)束鏡103的軸線(xiàn)相交并成一定角度 時(shí)，可轉(zhuǎn)動(dòng)三個(gè)第二調(diào)節(jié)件70，以調(diào)節(jié)定位板20所在平面與固定板10所在平面所成的夾 角，進(jìn)而使擴(kuò)束鏡103的軸線(xiàn)旋轉(zhuǎn)一定角度后與激光束重合。當(dāng)激光器102所發(fā)射的光束 與擴(kuò)束鏡103的軸線(xiàn)既不平行，有不共面時(shí)，可同時(shí)調(diào)節(jié)第一調(diào)節(jié)件50和第二調(diào)節(jié)件70，使 擴(kuò)束鏡103的軸線(xiàn)與激光束重合。
本發(fā)明實(shí)施例的擴(kuò)束鏡定位機(jī)構(gòu)200結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，安裝簡(jiǎn)便，可同時(shí)對(duì)擴(kuò)束鏡103的 平面位置及旋轉(zhuǎn)角度進(jìn)行調(diào)整，使用較為方便。如果第一調(diào)節(jié)件50和第二調(diào)節(jié)件70通過(guò) 伺服馬達(dá)驅(qū)動(dòng)，還可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化對(duì)焦。可以理解，密封圈35、夾持件80、彈性件90也可省略。第一調(diào)節(jié)件50及與其配合 的螺紋通孔45的數(shù)量也為一個(gè)，此時(shí)可于連接套筒30與定位套筒40增設(shè)一彈簧。當(dāng)然其 數(shù)量也可為兩個(gè)、三個(gè)或更多。支撐件60的形狀也可為棱柱或棱錐形，此時(shí)凹坑13、四均 可省略。螺紋孔27也可設(shè)于固定板10上，此時(shí)第二調(diào)節(jié)件70的抵持部73將與定位板20 相抵。如果固定板10和定位板20上同時(shí)開(kāi)設(shè)有旋轉(zhuǎn)方向相反的螺紋孔，且第二調(diào)節(jié)件70 的抵持部73也開(kāi)設(shè)有與螺紋部71方向相同的螺紋，則此時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)第二調(diào)節(jié)件70也可改變其 位于固定板10和定位板20之間的高度。如果第二調(diào)節(jié)件70為氣缸等自身高度就能變化 的元件，螺紋孔27也可省略。如果第二調(diào)節(jié)件70高度固定，則還可以通過(guò)調(diào)節(jié)第二調(diào)節(jié)件 70相對(duì)支撐件60的距離來(lái)改變定位板20所在平面與固定板10所在平面所形成的夾角。另外，本領(lǐng)域技術(shù)人員還可以在本發(fā)明精神內(nèi)作其它變化，當(dāng)然，這些依據(jù)本發(fā)明 精神所作的變化，都包含在本發(fā)明要求保護(hù)的范圍之內(nèi)。權(quán)利要求
1.一種擴(kuò)束鏡定位機(jī)構(gòu)，包括固定板、定位板及設(shè)于該固定板及該定位板之間并與擴(kuò) 束鏡相連的連接套筒，其特征在于該擴(kuò)束鏡定位機(jī)構(gòu)還包括套設(shè)于該連接套筒上并與該 定位板固定相連的定位套筒，該定位套筒上設(shè)有調(diào)節(jié)該連接套筒與該定位套筒相對(duì)位置的 第一調(diào)節(jié)件，該擴(kuò)束鏡定位機(jī)構(gòu)還包括支撐件及第二調(diào)節(jié)件，該支撐件設(shè)于該固定板和該 定位板之間一角，該第二調(diào)節(jié)件活動(dòng)設(shè)于該固定板和該定位板之間，通過(guò)調(diào)節(jié)該第二調(diào)節(jié) 件相對(duì)于該固定板和該定位板的位置改變?cè)摴潭ò逅谄矫媾c該定位板所在平面所形成 的夾角。
2.如權(quán)利要求1所述的擴(kuò)束鏡定位機(jī)構(gòu)，其特征在于該第二調(diào)節(jié)件具有螺紋部，該固 定板和該定位板其中至少一上設(shè)有螺紋孔，該螺紋部與該螺紋孔配合以改變?cè)摰诙{(diào)節(jié)件 位于該固定板和該定位板之間的高度。
3.如權(quán)利要求2所述的擴(kuò)束鏡定位機(jī)構(gòu)，其特征在于該第二調(diào)節(jié)件與該支撐件分別 位于該固定板的兩端。
4.如權(quán)利要求1所述的擴(kuò)束鏡定位機(jī)構(gòu)，其特征在于該支撐件兩端的形狀為部分球 形，該固定板和該定位板分別形成有與該支撐件兩端相抵的部分球形凹坑。
5.如權(quán)利要求1所述的擴(kuò)束鏡定位機(jī)構(gòu)，其特征在于該定位套筒上開(kāi)設(shè)有螺紋通孔， 第一調(diào)節(jié)件包括具有螺紋的抵持部，該抵持部穿過(guò)該螺紋通孔并與該連接套筒相抵。
6.如權(quán)利要求5所述的擴(kuò)束鏡定位機(jī)構(gòu)，其特征在于該螺紋通孔和該第一調(diào)節(jié)件地 數(shù)量均為四個(gè)，該四個(gè)螺紋通孔兩兩相對(duì)且每相對(duì)兩通孔之間的連線(xiàn)相互垂直。
7.如權(quán)利要求1所述的擴(kuò)束鏡定位機(jī)構(gòu)，其特征在于該擴(kuò)束鏡定位機(jī)構(gòu)還包括壓緊 件及彈性件，該壓緊件一端依次穿過(guò)該彈性件及與該彈性件相抵的該定位板后，與該固定 板固定，該壓緊件另一端與該彈性件相抵。
8.如權(quán)利要求1所述的擴(kuò)束鏡定位機(jī)構(gòu)，其特征在于該連接套筒與該定位板相對(duì)一 面上還開(kāi)設(shè)有容置槽，該擴(kuò)束鏡定位機(jī)構(gòu)還包括設(shè)于該容置槽內(nèi)且位于該連接套筒與該定 位板之間的密封圈。
9.如權(quán)利要求1所述的擴(kuò)束鏡定位機(jī)構(gòu)，其特征在于該連接套筒由鋁合金材料制成， 該連接套筒的顏色為黑色。
10.一種光學(xué)系統(tǒng)，包括基座及設(shè)于該基座上的激光器、擴(kuò)束鏡、聚焦鏡及位于該激光 器與該擴(kuò)束鏡之間的擴(kuò)束鏡定位機(jī)構(gòu)，其特征在于該擴(kuò)束鏡定位機(jī)構(gòu)包括與該激光器固 定相連的固定板、定位板、設(shè)于該固定板及該定位板之間并與該擴(kuò)束鏡相連的連接套筒、套 設(shè)于該連接套筒上并與該定位板固定相連的定位套筒，該定位套筒上設(shè)有調(diào)節(jié)該連接套筒 與該定位套筒相對(duì)位置的第一調(diào)節(jié)件，該擴(kuò)束鏡定位機(jī)構(gòu)還包括支撐件及第二調(diào)節(jié)件，該 支撐件設(shè)于該固定板和該定位板之間一角，該第二調(diào)節(jié)件活動(dòng)設(shè)于該固定板和該定位板之 間，通過(guò)調(diào)節(jié)該第二調(diào)節(jié)件相對(duì)于該固定板和該定位板的位置改變?cè)摴潭ò逅谄矫媾c該 定位板所在平面所形成的夾角。
全文摘要
一種擴(kuò)束鏡定位機(jī)構(gòu)，包括固定板、定位板、設(shè)于固定板及定位板之間并與擴(kuò)束鏡相連的連接套筒及套設(shè)于連接套筒上并與定位板固定相連的定位套筒。定位套筒上設(shè)有調(diào)節(jié)連接套筒與定位套筒相對(duì)位置的第一調(diào)節(jié)件。擴(kuò)束鏡定位機(jī)構(gòu)還包括支撐件及第二調(diào)節(jié)件。支撐件設(shè)于固定板和定位板之間一角。第二調(diào)節(jié)件活動(dòng)設(shè)于固定板和定位板之間。通過(guò)調(diào)節(jié)第二調(diào)節(jié)件相對(duì)于固定板和定位板的位置改變固定板所在平面與定位板所在平面所形成的夾角。該擴(kuò)束鏡定位機(jī)構(gòu)可較為方便的調(diào)節(jié)擴(kuò)束鏡的平面位置及旋轉(zhuǎn)角度。本發(fā)明還公開(kāi)一種使用上述擴(kuò)束鏡定位機(jī)構(gòu)的光學(xué)系統(tǒng)。
文檔編號(hào)G02B7/02GK102053326SQ20091030918
公開(kāi)日2011年5月11日 申請(qǐng)日期2009年10月30日 優(yōu)先權(quán)日2009年10月30日
發(fā)明者宋尚軒 申請(qǐng)人:鴻富錦精密工業(yè)(深圳)有限公司, 鴻海精密工業(yè)股份有限公司