低波前畸變光學安裝座的制作方法
【專利說明】低波前畸變光學安裝座
[0001]相關申請的交叉引用
[0002]本申請要求于2012年12月26日提交的美國臨時申請N0.61/745，932的權益，其內容通過引用并入本文。
技術領域
[0003]一般地，本發明涉及光學安裝座，特別地，本發明涉及被構造為在使用時能減小光學部件中畸變的光學安裝座。
【背景技術】
[0004]光學安裝座是支撐光學元件的光機械裝置，用于確保光學元件的特性不會被無意中損害。由于研宄者和產品開發者推動了光學科學的界限，因此對更全面保護其所支持的高性能光學元件規格的光機組件的需求日益增長。然而，許多現代光學安裝座極大損害了所安裝的光學部件的特性。
[0005]激光品質的光學元件通常被處理成具有非常高的容差。例如，激光品質的鏡片通常被拋光成平面度在0.063 μ m至0.032 μ m范圍內，或者約為HeNe激光器發出的紅光波長的1/10至1/20。已發現當前可提供的光學安裝座在精密光學部件上施力，這顯著降低了它們的光學性能，進而降低了使用它們的光學系統的性能。例如，激光鏡片由被驅動到光學部件的邊緣的尼龍尖端定位螺釘固定時，其平面度會降低。另一個例子是當安裝在傳統安裝座上時，使用半波板來控制光場的偏振時，由于偏振特性受損而出現光延遲。
[0006]許多已知的裝置包括例如用于夾持光學部件的單個彈簧加載的指狀物，每一個指狀物需要單獨調整，并產生大小和方向不同的不平衡力。這種設計具有很多部件，并且很難在不產生意外作用力和壓力的情況下進行調整。已知的裝置通常不適用于不同尺寸的光學部件，這是因為，例如，彈力不容易調整。
[0007]除了保持所安裝的光學部件的特性外，保持光學部件的盡可能多的正面和周邊可用也是有利的。
【發明內容】
[0008]在一個實施例中，本發明提供了一種光學安裝座，能以非常小的光學畸變和優越的穩定性確保光學部件被保持在適當位置。作為額外的優點，該低畸變安裝機構提供了定量和可調整的一系列作用力，其在一定范圍的環境條件下可相對恒定。安裝力的位置被控制，以使得光學部件上的畸變力最小，同時提供滿足高性能光學系統所需的足夠的夾持力。
[0009]所述的設計可大范圍適用于反射、傳送或處理光場的光學裝置。
【附圖說明】
[0010]圖1是根據本發明的光學安裝座的一個實施例的透視圖；
[0011]圖2是圖1中的光學安裝座安裝到一支架上的透視圖，其中光學安裝座以半透明狀態示出；
[0012]圖3是圖1中光學安裝座的內部元件的側視圖；
[0013]圖4是圖3所示的圖1中光學安裝座的安裝到一殼體中的內部元件的側視圖，其中殼體以半透明狀態示出；
[0014]圖5示出了用于圖1的光學安裝座的保持元件的一個實施例；
[0015]圖6A和6B示出了圖5中的保持元件的實施例在校準圖1的光學安裝座中的用途;
[0016]圖7示出了使用圖1的光學安裝座的某些特定特征的光學裝置的一個實施例；
[0017]圖8A和SB示出了有限元分析的一個實施例，說明了安裝于圖1的光學安裝座的光學部件上的壓力，與安裝于傳統的側面安裝座的光學部件上的壓力的有限元分析之間形成對比。
【具體實施方式】
[0018]根據本發明原理的，對說明性實施例的描述可通過參照附圖來閱讀，這些附圖應被認為構成整個說明書的一部分。在公開于此的本發明實施例的說明書中，任何對方向或方位的指代僅僅意在方便描述，不應以任何方式限制本發明的范圍。在說明書中描述的或者示于附圖中并在下文討論的相對的術語，例如“下部”，“上部”，“水平”，“垂直”，“之上”，“之下”，“上”，“下”，“頂部”，“底部”及其衍生詞(例如“水平地”，“向下地”，“向上地”等)應被解釋為指代方向。這些相對的術語僅僅在于方便描述，并不要求裝置按特定方向構造或操作，除非有明確指示。例如“附接”，“附著”，“連接”，“接合”，“互連”及類似的術語，用于指代構件的固定關系，或者構件之間彼此直接或通過中間構件間接連接，以及兩者均可移動或剛性連接的關系，除非有不同的明確說明。而且，本發明的特征和優點通過參照示例性的實施例進行說明。因此，本發明顯然不應局限于這些通過舉例說明的某些可能的非限制性特征的組合的示例性實施例，其中上述特征可單獨存在或與其他特征組合；本發明的范圍由所附的權利要求來限定。
[0019]本公開內容描述了意在實現本發明的最佳模式。本說明書并不意在被理解為限制意義，而是僅以說明性目的參照附圖提供了本發明的例子，向本領域普通技術人員建議本發明的優點和結構。在附圖的各視圖中，相同的附圖標記指代相同或類似的部件。
[0020]重要的是應該理解，所公開的實施例僅僅是本發明創新性教導的許多有益用途的示例。總之，本申請說明書中的陳述并不必然限制本發明的任何一項權利要求。而且，某些陳述可適用于某些創造性特征，但不適用于其他特征。總之，除非有不同的指示，單個元件可以是多個元件，并且反之亦然，而不失一般性。
[0021]圖1示出了根據本發明的光學安裝座前板100。光學安裝座前板100包括用于將至少一個光學部件I1精確地定位和保持在殼體120內的部件，同時控制施加在光學部件110上的力以使其最小化，并保持光學部件110的第一表面160的大部分以及周邊180可用。盡管在所描述的實施例中，光學部件110為圓盤形，應該理解也可以使用其他幾何形狀或構形。通常，光學部件I1被穩定在至少一個限制元件130和至少一個施力元件140之間的光學安裝座100中。該光學部件被保持在與其第一表面160具有至少一個接觸點的限制元件130和與其第二表面170具有至少一個接觸點(與限制元件130和第一表面160的接觸點對應)的施力元件140之間，該兩個元件的組合在光學部件110的較小部分上施加夾持力。而施力元件140通過保持元件150保持在適當位置，所述保持元件150可用于調整由施力元件140施加在光學部件110上的力。
[0022]在所不實施例中，光學部件110為一圓盤，其具有第一表面160，與所述第一表面160相對的第二表面170，以及具有一定厚度并與所述圓盤的第一表面垂直的中心軸線190的周邊180。限制元件130和施力元件140之間的壓力沿著中心軸線190將光學部件110精確地定位和保持在一定范圍內。
[0023]限制元件130和施力元件140在光學部件110的表面160、170上的不連續位置處與所述光學部件110接觸。優選地，所述元件在光學部件110的靠近周邊180的表面160、170的周圍與其接觸。限制元件130與光學部件110的第一表面160上的不連續位置接觸，而施力元件140與光學部件110的第二表面170上的不連續位置接觸，其中，第一表面160和第二表面170上的不連續位置彼此相對并且以大體上相同的徑向位置靠近周邊180。因此，限制元件130和施力元件140的組合形成了沿軸線190保持光學部件110的位置的夾具。
[0024]為了確保它們在光學部件110的表面160、170上保持彼此直接相對的不連續接觸位置，限制元件130和施力元件140相對于殼體120定位。在所示實施例中，限制元件130是殼體120的延伸，因此可以得知其相對于殼體120的位置。施力元件140楔入到殼體120的凹口 200中，以便相對于限制元件130持續地定位施力元件140，從而施加夾持力。
[0025]通過向初始位置設置一元件(未示出)，光學部件110還可被精確地定位在第一表面160的側面，其中所述元件提供將光學部件110緊固在側面的必需的力。在某些應用中，該力可在一定范圍內調整，并被校準以便對使用所述光學部件的裝置的光學畸變提供已知的影響