1.本发明涉及光学用具，具体而言，涉及一种用于装夹楔形镜的夹具，还涉及一种楔形镜和一种光学器件。


背景技术：

2.楔形镜是指一种元件，即该元件的两个光学平面呈一定楔角的光学器件，能够使得光路向较厚的一边偏折。楔角越大，入射到棱镜后光束偏转角度也越大。楔形镜主要用于控制光束偏转和扫描。沿光轴快速旋转楔形镜可实现光束圆形扫描输出，两个旋转楔形镜配合使用，控制彼此相对旋转速度可实现光束任意形状扫描输出。
3.常规光学元件使用时多处于静态条件下，元件无需实时运动，装夹时只需将元件进行限位，元件不受较大的夹紧力，不易发生变形。随着光学制造领域对楔形镜精度、楔角的要求不断增高，且考虑到楔形镜的使用特点，楔形镜装夹应力对元件精度指标的影响较大，采用常规的透镜装具或夹具，会对楔形镜使用质量产生负面影响，让元件的精度使用时大打折扣，例如，因为需要快速旋转，过大的夹紧力导致的应力集中使楔形镜发生形变，特别是口径、角度越大的楔形镜，并且还在快速的旋转状态下，其夹紧力对楔形镜影响带来的负面影响越明显，所以需要一种更适用于楔形镜的装具或夹具。


技术实现要素：

4.本发明的目的第一方面在于提供一种用于装夹楔形镜的夹具，使用将楔形镜装于本夹具后，能在可具有较大的夹紧力的情况下，尽量的减少对楔形镜应力集中，尽量的避免楔形镜发生形变，本发明的第二方面还提供了一种楔形镜，用于本夹具后，形成的光学器件相比于传统的常规透镜装夹的楔形镜更好，本发明的第三方面还提供了一种光学器件，采用本技术的楔形镜和夹具后，该光学器件相比于传统的采用楔形镜的光学器件，其精度更可靠。
5.在本技术的第一方面，本技术提供了一种用于装夹楔形镜的夹具，包括固定组件和用于套装楔形镜的镜筒；上述镜筒的内孔设置有用于单向限位楔形镜斜面侧的斜向凸环；上述固定组件设置于镜筒的一端，上述固定组件用于与楔形镜平面侧抵接，使楔形镜斜面侧与斜向凸环紧密贴合。
6.因为楔形元件的特点是元件一端厚、一端薄，市面上的小口径的楔形镜的重心偏离中心轴线的特征对装夹、使用的影响较小，但是随着口径越来越大或者楔角越来越大，装具或夹具的夹紧力对楔形镜使用精度会体现的越来越明显。由于楔形镜使用时需绕水平轴线进行快速旋转，楔形镜的结构特征会对元件装夹和使用带来如下影响：1)楔形镜使用时处运动状态，为保证元件不发生移动，装调时需进行定位、夹紧，光学元件透射面形受材料应力状态影响，施加较大的夹紧力不可避免的会破坏已经加工到位的面形精度指标；2)楔形镜重量大、重心偏离中心轴线的特征，装夹定位面易产生局部应力集中点；3)楔形镜旋转使用时存在较大的转动惯量，影响楔形镜使用装置的稳定性、安全性。
7.采用本用于装夹楔形镜的夹具，将镜筒内的斜向凸环作为定位和夹紧面，相比于传统的楔形镜的圆柱端面作为定位和夹紧面而已，不仅在轴向和径向上均进行了定位，并且镜筒内的斜向凸环作为夹紧面，有效避免楔形镜薄端与镜筒的筒壁发生接触导致应力集中。
8.在上述方案的基础上，固定组件可以进一步的优化设计，一可行的方案为，上述固定组件包括压块；上述镜筒的一端设置有收纳压块的卡槽；上述卡槽用于卡入上述压块时使压块抵接楔形镜。
9.这里的方案中，固定组件还包含压块，使用时将楔形镜放入到镜筒内，用压块卡入到卡槽中，使楔形镜从侧方或斜向方向顶紧，通过卡槽对压块的周向定位和压块对于镜面的面接触限位，保证压块与上述斜向凸环形成向楔形镜内的夹紧力，让楔形件十分稳固的夹紧在镜筒内。卡槽可以呈环向的分布在镜筒的一端，压块的设置个数与卡槽的个数匹配。
10.在进一步的优化方案中，压块包含相对设置的第一面和第二面；上述第一面与卡槽内远离镜筒轴心的槽壁抵接；上述第二面用于与楔形镜抵接；上述第一面和第二面的呈一锐角夹角，用于使压块卡入卡槽时压块被楔形镜和镜筒压紧。即这里的压块可以设计为一楔形结构或相对的两面呈锐角夹角的棱柱体，方便将压块卡入卡槽。
11.在上述方案的基础上，为了将楔形镜装入镜筒后，为了避免楔形镜与镜筒的内壁直接硬接触，以保护楔形镜，同时也是为了让装入楔形镜能更紧密的与镜筒配合，还可进一步优化，一种可行的方案是：用于装夹楔形镜的夹具还包括保护套，上述保护套用于套装于楔形镜侧面，使保护套夹持于镜筒和楔形镜之间；上述保护套上设置有保护套缺口，用于使楔形镜侧面的一部分通过该保护套缺口露出；上述缺口与上述卡槽对应，用于使楔形镜侧面露出的部分可与压块抵接。这里设置了保护套，在保护套上还通过设置保护套缺口，这样让楔形镜可有一部分作为与压块抵接的专用部分，该专用部分可以对其加工，例如将楔形镜的专用部分进行加工，例如在楔形镜的侧面或边缘上加工一部分平面，利用该平面与压块进行抵接、贴合。
12.在进一步的优化方案中，用于装夹楔形镜的夹具还包括平垫，上述平垫一侧面与压块的第二面抵接，另一侧面用于与楔形镜抵接；上述的平垫和保护套的材质只要是耐高温、耐腐蚀、抗疲劳的弹性材料即可，这里的平垫和保护套的材质可以为聚氨酯、聚四氟乙烯、丙烯酸酯等。
13.这里的平垫、保护套作为与楔形镜在楔形镜侧面或圆柱端边缘的直接接触的部件，特别采用聚氨酯的平垫和保护套其可压缩性较小、弹性适中、耐磨、耐老化，能够有效保持夹紧后楔形镜的应力状态。
14.在进一步的优化方案中，用于装夹楔形镜的夹具还包括压环，上述压环一侧与斜向凸环抵接，另一侧用于与楔形镜斜面侧抵接，用于使该压环压紧于楔形镜和斜向凸环之间；上述压环的材质为聚四氟乙烯。本方案中的压环，其具有自润滑特性，能够有效避免划伤楔形镜和应力集中。
15.在设置上述压环后，上述压环与斜向凸环之间夹持有聚氨酯材质的环形垫。这样在保护压环的同时，在斜向凸环的夹紧位置上，也能够有效保持夹紧后楔形镜的应力状态。
16.在进一步的优化方案中，用于装夹楔形镜的夹具还包括配重件，上述配重件设置于上述镜筒上。这里特别根据楔形镜的样式，进行了配重的安装与设计，安装后楔形镜绕轴
线转动时整体的转动惯量平衡，能够有效减少楔形镜及夹具整体的震动，提高整体使用寿命。
17.本技术的第二个方面，还提供了一种楔形镜，上述楔形镜的平面端边缘或侧面设置有楔形镜缺口，该楔形镜缺口的表面用于与第一方面及其任意改进方案的用于装夹楔形镜的夹具中的压块抵接。这里的楔形镜可以是在侧面开设上述的楔形镜缺口，也可以是在楔形镜的圆柱端面边沿开设楔形镜缺口，这里的楔形镜缺口的表面或至少一部分表面需要与卡入压块的卡槽对应即可，这里设置专门的楔形镜缺口和楔形镜本身的斜面，分别与上述的压块、斜向凸环对应、贴合、压接，可使该楔形镜在使用时、旋转时可更加稳固，这样装夹面为压块的面及楔形镜斜面，很好的满足了楔形镜旋转过程的周向、轴向定位与夹紧，楔形镜圆柱面不作为定位和夹紧面，有效避免楔形镜薄端与筒壁发生接触导致应力集中。
18.本技术的第三个方面，还提供了一种光学器件，包括第二方面的一种楔形镜，还包括第一方面及其任意改进方案的用于装夹楔形镜的夹具，上述楔形镜套装于上述夹具内。采用本光学器件，使用时控制光束偏转和扫描等工作时，能更加精准，可靠、稳定。同时本光学器件的楔形镜因为很好的保障了楔形镜的定位、夹紧，装夹后楔形镜圆柱端平面完全露出，依靠稳固的定位、夹紧功能，也使在装夹后再进行剖光加工、消除变形部分提供了可靠的保障，使对装夹后的楔形镜的加工修正成为可行且可靠的方案。
附图说明
19.为了更清楚地说明本发明示例性实施方式的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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获得其他相关的附图。
20.图1为用于说明实施例1的用于装夹楔形镜的夹具装上楔形镜后的结构示意图；
21.图2为用于说明实施例1的用于装夹楔形镜的夹具的结构示意图；
22.图3为用于说明实施例2至实施例7的用于装夹楔形镜的夹具的结构示意图；
23.图4为用于说明实施例3至实施例7中采用的楔形镜的示意图；
24.图5为用于说明实施例8的光学器件的拆解示意图；
25.图6为用于说明实施例8的光学器件的圆柱面侧的示意图；
26.图7为用于说明实施例8的光学器件的斜面侧的示意图；
27.附图中标记及对应的零部件名称：
28.1-固定组件，110-端盖，120-压块，121-压块的第一面，122-压块的第二面，2-镜筒，210-斜向凸环，220-卡槽，3-楔形镜，310-楔形镜缺口，4-平垫，5-保护套，510-保护套缺口，6-压环，7-环形垫，8-配重件。
具体实施方式
29.为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本发明作进一步的详细说明，本发明的示意性实施方式及其说明仅用于解释本发明，并不作为对本发明的限定。
30.在以下描述中，为了提供对本发明的透彻理解阐述了大量特定细节。然而，对于本
领域普通技术人员显而易见的是：不必采用这些特定细节来实行本本发明。在其他实施例中，为了避免混淆本本发明，未具体描述公知的结构、电路、材料或方法。
31.在整个说明书中，对“一个实施例”、“实施例”、“一个示例”或“示例”的提及意味着：结合该实施例或示例描述的特定特征、结构或特性被包含在本本发明至少一个实施例中。因此，在整个说明书的各个地方出现的短语“一个实施例”、“实施例”、“一个示例”或“示例”不一定都指同一实施例或示例。此外，可以以任何适当的组合和、或子组合将特定的特征、结构或特性组合在一个或多个实施例或示例中。此外，本领域普通技术人员应当理解，在此提供的示图都是为了说明的目的，并且示图不一定是按比例绘制的。这里使用的术语“和/或”包括一个或多个相关列出的项目的任何和所有组合。
32.在本发明的描述中，术语“前”、“后”、“左”、“右”、“上”、“下”、“竖直”、“水平”、“高”、“低”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明保护范围的限制。
33.实施例1
34.如图1-图3所示，本发明实施例提供的一种用于装夹楔形镜的夹具，包括固定组件1和用于套装楔形镜的镜筒2；上述镜筒2的内孔设置有用于抵接楔形镜斜面侧的斜向凸环210；上述固定组件1设置于镜筒2的一端，上述固定组件1用于与楔形镜平面侧抵接，使楔形镜斜面侧与斜向凸环210紧密贴合。本实施例的夹具针对楔形镜口径大于等于楔角大于等于10
°
的楔形元件，本实施例的夹具针对透射精度面形pv《0.2λ的楔形镜。本实施例采用了楔形镜口径大于等于楔角大于等于10
°
的楔形元件，在该口径、角度下，使本夹具带来的装夹变形抑制效果更为明显。
35.上述的固定组件1因为本技术的斜向凸环210的作用，所以只需对楔形镜提供一轴向的限位即可，所以这里的固定组件可以包括一端盖110，该端盖110为环形件并与镜筒2匹配，可通过卡扣、螺栓、插销等将端盖110固定在镜筒的端头上，这里固定组件1中的功能只要有包含对楔形镜有一轴向的限位即可。
36.采用本用于装夹楔形镜的夹具，将镜筒2内的斜向凸环210作为定位和夹紧面，相比于传统的楔形镜的圆柱端面作为定位和夹紧面而已，不仅在轴向和径向上均进行了定位，并且镜筒2内的斜向凸环210作为夹紧面，有效避免楔形镜薄端与镜筒2的筒壁发生接触导致应力集中。
37.基于本实施例，镜筒2优选的一种优化方案是，可以将镜筒2设置为一隔热筒，隔热筒可采用钛合金材质，其具有热传导系数小、强度高的特点，作为夹具的外套能够较好的隔热、防止变形、保护楔形镜精度的效果。
38.实施例2
39.与实施例1不同的是，本实施例的夹具针对口径小于楔角小于10
°
的楔形元件。
40.实施例3
41.在实施例1或实施例2的基础上，本实施例3的固定组件1包括压块120；上述镜筒2的一端设置有收纳压块120的卡槽220；上述卡槽220用于卡入上述压块120时使压块120抵接楔形镜。本实施例设置压块3，是因为虽然上述的斜向凸环210具有制止轴向移动、周向转
动的作用，但楔形镜3的侧围与镜筒2的之间配合在实际中可能存在一定间隙，从而发生微小移动，通过设置压块3与斜向凸环210配合使用，使定位作用更为充分，楔形镜3装夹后更加可靠。
42.本实施例的卡槽220均布于镜筒2用于与楔形镜圆柱端对应的端头边沿上，本实施例分布三个卡槽220，上述的压块120也对应的设置三个。将楔形镜放入到镜筒2内后，将压块120卡入到卡槽220中，使楔形镜从侧方或斜向方向顶紧即可。
43.本压块120包含相对设置的第一面121和第二面122；上述第一面121与卡槽220内远离镜筒2轴心的槽壁抵接；上述第二面122用于与楔形镜抵接；上述第一面121和第二面122的呈一锐角夹角，用于使压块120卡入卡槽220时压块120被楔形镜和镜筒2压紧。这里的锐角夹角度数根据卡槽的样式进行设置，这里的压块可以看作一楔块使用。
44.本实施例3利用压块120和斜向凸环210的共同作用，有效保障了周向定位与夹紧，将上述的端盖110安装后，完成轴向限位，本实施例3的装夹面为三个斜平面(压块120的第二面122)及楔形镜斜面，满足楔形镜旋转过程的周向、轴向定位与夹紧，楔形镜圆柱面不作为定位和夹紧面，有效避免楔形镜薄端与筒壁发生接触导致应力集中。
45.本实施例也提供了一种楔形镜3，该楔形镜3的平面端边缘或侧面设置有楔形镜缺口310，该楔形镜缺口310的表面用于与本用于装夹楔形镜的夹具中的压块120抵接。本实施例的楔形镜3，在其圆柱端面边沿开设楔形镜缺口310，这里的楔形镜缺口310的表面或至少一部分表面需要与卡入压块120的卡槽220对应即可，这里设置专门的楔形镜缺口310和楔形镜3本身的斜面，分别与上述的压块120、斜向凸环210对应、贴合、压接，可使该楔形镜3在使用时、旋转时可更加稳固。
46.楔形镜缺口310的表面在本实施例中将其设置为平面进行设置，对应的，上述的实施例4
47.本实施例在实施例3的基础上，进行了进一步的优化，用于装夹楔形镜的夹具还包括保护套5，上述保护套5用于套装于楔形镜侧面，使保护套5夹持于镜筒2和楔形镜之间；上述保护套5上设置有保护套缺口510，用于使楔形镜侧面的一部分通过该保护套缺口510露出；上述缺口与上述卡槽220对应，用于使楔形镜侧面露出的部分可与压块120抵接。
48.本方案不仅是设置了保护套5，在保护套5上还通过设置保护套缺口510，这样让楔形镜可有一部分作为与压块120抵接的专用部分，该专用部分可以对其加工，例如将楔形镜的专用部分进行加工，例如在楔形镜的侧面或边缘上加工一部分平面，利用该平面与压块120进行抵接、贴合。这里的压块120的第一面121和第二面122也并非一定是平面，例如压块120的第一面121和第二面122是弧面或曲面，只要楔形镜露出的部分也加工为与该弧面或曲面匹配的曲面即可。
49.实施5
50.本实施例5基于上述的实施例4，进行了进一步的优化，用于装夹楔形镜的夹具还包括平垫4，上述平垫4一侧面与压块120的第二面122抵接，另一侧面用于与楔形镜抵接；上述平垫4和保护套5的材质可以为聚氨酯、聚四氟乙烯、丙烯酸酯中任意一种或任意多种的组合，一种可行的实施方案可以是上述平垫4和保护套5的材质为聚氨酯。平垫4的使用个数与压块120个数对应。
51.这里的平垫4、保护套5作为与楔形镜在楔形镜侧面或圆柱端边缘的直接接触的部
件，这样采用本平垫4、保护套5，使楔形镜与压块120、镜筒筒壁的接触均增加了软垫，以有效避免由于与楔形镜装夹面接触的定位面加工精度较差，接触光学玻璃后引起局部点应力集中的问题。这里采用了聚氨酯材料，该材料可压缩性小，抗疲劳，吸震，能够有效保持装夹后的应力状态。
52.实施例6
53.本实施例6基于上述的实施例5，进行了进一步的优化，用于装夹楔形镜的夹具还包括压环6，上述压环6一侧与斜向凸环210抵接，另一侧用于与楔形镜斜面侧抵接，用于使该压环6压紧于楔形镜和斜向凸环210之间；上述压环6的材质为聚四氟乙烯。本方案中的压环6，其具有自润滑特性，能够有效避免划伤楔形镜和应力集中。本用于装夹楔形镜的夹具选材能够较好的满足楔形镜的隔热、抗震、元件保护等要求。压环6的材质为聚四氟乙烯，聚四氟乙烯材料硬度低，但是难压缩。本实施例特别设计压环6的材质为聚四氟乙烯，而平垫和保护套优选采用聚氨酯，其中平垫4选择聚氨酯是因为聚氨酯有一定弹性，压环6加工厚度不均，直接压紧压环6容易使厚度地方应力集中，通过在压环6上增加一层平垫，可以削弱部件加工精度不够带来的影响。保护套5同理，所以本实施例压环6的材质特别设计为聚四氟乙烯，平垫4和保护套5选择聚氨酯，均能使得本夹具更可靠、安装可容易。
54.优选的，在设置上述压环6后，上述压环6与斜向凸环210之间夹持有聚氨酯材质的环形垫7。这样使楔形镜的装夹面与压块120、镜筒筒壁的接触均设置软垫(平垫4、保护套5和环形垫7)，这样也使装夹后楔形镜的面形可进行二次加工，如对装夹后的楔形镜变形部分进行二次加工，即剖光等操作，使该二次加工更有效，可靠。
55.实施例7
56.在上述实施例1到实施例6任意一种方案的基础上，本实施例进行了进一步的优化，用于装夹楔形镜的夹具还包括配重件8，上述配重件8设置于上述镜筒2上。这里的配重件8可以是与镜筒2壁契合，防止配重件8对楔形镜发生干涉，一种可行的实施方式是在镜筒2壁上设置于一凹槽，配重件8设置为形制与镜筒2壁匹配的样式，将配重件8螺纹连接的嵌入镜筒2的安装槽内，使镜筒1在装上配置件8后可形成一完整的筒状结构。这里的配置件采用的材质可采用密度较大的金属材质，例如铅，含铅合金等等。本配置件的设置，能够有效减少楔形镜及夹具整体的震动，提高整体使用寿命。
57.实施例8
58.本实施例提供了一种光学器件，包括实施例3采用的一种楔形镜，还包括上述实施例1至实施例7任意一种的用于装夹楔形镜的夹具，上述楔形镜套装于上述夹具内。采用本光学器件，使用时控制光束偏转和扫描等工作时，能更加精准，可靠、稳定。
59.本光学器件以采用实施例7，结合实施例6的夹具为例。装配时，先将配重件8连接在作为隔热筒的镜筒2内壁凹槽处；镜筒2的内壁中的斜向凸环210面朝上，放置于地面上，将环形垫7铺在斜向凸环210上，压环6放置在环形垫7上；楔形镜斜面朝下，轻放于压环6上，楔形镜平面端即圆柱圆周三个斜面上铺上平垫4，与镜筒2周围三个凹槽的位置对正，将压块120沿着隔热筒卡槽220压放置；端盖110对准镜筒2的端面设置的螺纹孔，安装螺栓，同时也是可以用端盖110压紧三个压块120；优选的，端盖110螺栓也还可以采用胶水密封，胶水干后即可测量透射面形。
60.因为采用了可靠的本技术的夹具，同时本光学器件的楔形镜因为很好的保障了楔
形镜的定位、夹紧，装夹后楔形镜圆柱端平面完全露出，依靠稳固的定位、夹紧功能，也使在装夹后再进行剖光加工、消除变形部分提供了可靠的保障，使对装夹后的楔形镜的加工修正成为可行且可靠的方案。测量透射面形候，如果未达到精度指标时，可进行再加工直至满足精度指标，整套夹具及元件即可使用。相比于传统的采用楔形镜光学元件，本光学器件更加精度更有保障，装夹后，可进行可靠的二次加工，进行修正。
61.以上上述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上上述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。