本發明屬于精密光機，更具體地，涉及一種可調節的矩形光學元件柔性支撐結構及方法。

背景技術：

1、光學元件的支撐對光學系統保持良好的系統性能有重要影響。常規的壓圈支撐方式是直接將透鏡安裝在鏡座內，透鏡外邊緣直接貼合到鏡室支撐臺階圈上，接觸面積大，如果鏡室存在加工誤差或結構變形，在將鏡體壓緊后就會產生裝配應力，造成鏡面的面型精度產生劣化。此外，光學元件一般采用膨脹系數較小的材料制造，與金屬鏡室直接裝配，在溫度梯度存在下，結構因材料膨脹系數的不同而產生的熱應力也會使鏡面的面型精度下降。因此，有必要采用其他類型的支撐結構替代常規的壓圈支撐，以使光學系統保持良好的系統性能。

2、公開號為cn115407471a的專利提供了一種大口徑矩形光學鏡的低應力多點柔性支撐結構及支撐方法，通過設置于鏡室外側壁具有多個不同方向轉動自由度和移動自由度的柔性支撐單元，可有效補償多種因素引入的應力，保證光學鏡的位置精度和面型精度，并有效減小光學鏡在振動環境下的振動幅值。但該支撐結構并不具有調整性，各柔性支撐單元安裝完成后并不能實現對光學鏡的位置進行細微調整，若結構件及安裝平面存在加工誤差還是會影響光學鏡的位置精度。

3、因此有必要設計一種可調節的矩形光學元件柔性支撐結構，以解決上述問題。

技術實現思路

1、針對現有技術的光學鏡支撐結構并不具有調整性、無法應對后期應力變化導致的精度下降、不能實現對光學鏡的位置進行細微調整等問題，本發明提供一種可調節的矩形光學元件柔性支撐結構及方法以解決此問題。

2、為實現上述目的，本發明提供一種可調節的矩形光學元件柔性支撐結構，包括鏡室，其內側通過膠固方式將矩形光學元件進行固定；用于承載連接所述鏡室的鏡框，其內框尺寸大于鏡室尺寸，為矩形光學元件的微調留下調節空間；用于將所述鏡室前后側分別與鏡框連接的水平柔性支撐架，其設有多組，為己字型結構，包括第一水平連接板、第一柔性槽、鎖緊螺母、球頭調整螺釘、第二柔性槽及安裝座；所述第二柔性槽與第一柔性槽共用同一槽壁，兩者槽口相反；所述球頭調整螺釘桿身與第一柔性槽外側槽壁螺紋連接，其底部與第一柔性槽內側槽壁抵觸；用于將所述鏡室左右兩側分別與鏡框連接的豎向柔性支撐架，其為己字型結構；根據實際調整需求，擰動相應水平柔性支撐架上的球頭調整螺釘，調節第一柔性槽、第二柔性槽的槽間距，進而改變鏡室與鏡框間的相對位置，依次調節多個水平柔性支撐架后可改變矩形光學元件的多個自由度位置，實現對矩形光學元件位置的精細調整。

3、進一步地，所述第一水平連接板一端設有第一過孔，通過采用螺栓穿過第一過孔后與鏡框前側或后側螺紋連接，實現第一水平連接板一端與鏡框的固定連接；所述第一柔性槽包括第一豎向連接板、第三水平連接板、第二豎向連接板，其中，所述第三水平連接板作為槽底，所述第一豎向連接板、第二豎向連接板作為槽壁且分別垂直設于第三水平連接板兩端；所述第一豎向連接板另一端與第一水平連接板另一端垂直連接。

4、進一步地，所述第二柔性槽與第一柔性槽共用同一槽壁，兩者槽口相反，其包括第二水平連接板及第三豎向連接板，所述第二水平連接板與第二豎向連接板另一端垂直固定連接，所述第三豎向連接板垂直設于第二水平連接板另一端。

5、進一步地，所述安裝座中間處與第三豎向連接板另一端垂直固連接，其上設有第二過孔，通過采用螺栓穿過第二過孔后與鏡室前側或后側螺紋連接，從而實現水平柔性支撐架與鏡室的固定連接。

6、進一步地，所述球頭調整螺釘底部穿過第一豎向連接板與第二豎向連接板抵觸，其桿身與設于第一豎向連接板上的螺紋孔螺紋連接；所述鎖緊螺母位于第一豎向連接板外側，其與球頭調整螺釘螺紋連接。

7、進一步地，所述豎向柔性支撐架為“己”字型結構，其設有兩組，分別沿水平x向布設于鏡室左右兩側中間處，其包括水平連接板、第三柔性槽、第四柔性槽及安裝板，所述水平連接板一端與鏡室左側或右側頂部固定連接，另一端與第三柔性槽連接；所述第三柔性槽和第四柔性槽共用同一槽壁，兩者槽口相反，所述安裝板與第四柔性槽連接，通過采用螺栓穿過述安裝板后與鏡框連接，從而通過柔性支撐架實現鏡室左右兩側與鏡框的連接。

8、進一步地，所述鏡室為方框狀結構，其內側尺寸與矩形光學元件相適配。

9、進一步地，所述鏡室內側還設有臺階定位部，外側周向設有多個注膠孔，所述注膠孔與鏡室內壁面連通。

10、進一步地，所述鏡室、鏡框、水平柔性支撐架、豎向柔性支撐架均采用鈦合金材料制成。

11、按照本發明的另一個方面，還提供一種可調節的矩形光學元件柔性支撐方法，包括如下步驟：

12、s100：鏡室、水平柔性支撐架、鏡框、豎向柔性支撐架在安裝前需進行深度清潔，保證潔凈度；所述矩形光學元件在安裝前需進行面型檢測；

13、s200：將矩形光學元件放入所述鏡室中，確保矩形光學元件與臺階定位面配合無間隙，與鏡室內部四個側壁的間隙相等；

14、s300：通過所述鏡室上的注膠孔將光學膠注入所述矩形光學元件與所述鏡室的內側壁之間，注膠過程中需及時清理多余膠水，等待膠層固化后即可實現對矩形光學元件的粘接，檢測粘接后的所述矩形光學元件的面型，確保粘接前后面型無明顯變化；

15、s400：將所述水平柔性支撐架、豎向柔性支撐架安裝在所述鏡室的外部四周側面上，然后將所述水平柔性支撐架、豎向柔性支撐架的另一側安裝面與所述鏡框相連，最后將鏡框安裝在相應的安裝面上，即完成矩形光學元件的可調柔性支撐結構的安裝；

16、s500：矩形光學元件進行y軸上的上下調節時，擰動多組水平柔性支撐架上的球頭調整螺釘，使多組球頭調整螺釘進深保持一致，從而將矩形光學元件升降至所需調節點時；

17、s600：矩形光學元件在x軸上旋轉進行俯仰調整時，依據實際調整需求同時擰緊鏡室上部的兩個水平柔性支撐架上的球頭調整螺釘或同時擰緊鏡室下部的兩個水平柔性支撐架上的球頭調整螺釘，完成后采用鎖緊螺母進行鎖緊；

18、s700：矩形光學元件在z軸上旋轉進行左右偏擺調整時，依據實際調整需求同時擰緊鏡室左側的兩個水平柔性支撐架上的球頭調整螺釘或同時擰緊鏡室右側的兩個水平柔性支撐架上的球頭調整螺釘；在調整過程中實時觀察光路指向，當調整到指定位置時擰緊鎖緊螺母，完成對鏡室位置的鎖定。

19、總體而言，通過本發明所構思的以上技術方案與現有技術相比，能夠取得下列有益效果：

20、1.本發明的柔性支撐結構，包括鏡室、鏡框、水平柔性支撐架、豎向柔性支撐架，在溫度變化、振動等不利環境下，設置在鏡室外側的水平柔性支撐架、豎向柔性支撐架和光學元件與鏡室之間的膠層可有效保持鏡室和鏡框間的相對位置，從而保證光學元件的位置精度和面型精度。通過在柔性環節上設置球頭調整螺釘，改變柔性槽的寬度，進而改變鏡室與鏡框間的相對位置，依次調節多個水平柔性支撐架后可改變矩形光學元件的多個自由度位置，實現對矩形光學元件位置的精細調整。

21、2.本發明的柔性支撐結構，其鏡室、鏡框、水平柔性支撐架、豎向柔性支撐架均采用鈦合金材料制成，其力學性能優異，避免因環境變化時結構產生應變對光學元件的精度產生干擾；其中，通過鈦合金材料制成的水平柔性支撐架和豎向柔性支撐架，使兩者具有高強度、良好的韌性、高比強度和優異的抗疲勞性能，在對水平柔性支撐架和豎向柔性支撐架進行形變以調節矩形光學元件位置時，能有效防止因自身材料及結構產生的應力變化再次導致矩形光學元件出現偏差。

22、3.本發明的柔性支撐結構，通過水平柔性支撐架2和豎向柔性支撐架的己字型結構，能夠實現鏡室和鏡框的柔性連接，同時通過自身的兩組反向槽為形變預留調節空間，其能將載荷通過形變轉換為彈性勢能，有效降低振動或應力對矩形光學元件，也影響避免自身結構發生永久性形變，從而不會對矩形光學元件調節造成阻礙，能夠適應矩形光學元件應力變化后的調節需求。

23、4.本發明的柔性支撐結構，通過調節水平柔性支撐架上的球頭調整螺釘，可實現矩形光學元件在x軸y軸z軸三個方向上的位移調整，其調節方法簡單，提高了光學元件調節效率。

24、5.本發明的柔性支撐結構，可靈活適用于不同尺寸的矩形光學元件，將柔性支撐結構與可調節結構整合為一體，結構簡單，零部件數量少，安裝調整步驟簡單，可實現光學元件的快速安裝與更換。

25、6.本發明的柔性支撐結構，通過柔性支撐環節實現對光學元件的柔性支撐，可有效抵抗振動、溫度變化等不利因素對光學元件位置精度和面型的影響；本發明中的采用球頭調整螺釘實現對柔性環節的可調節性，實現對矩形光學元件位置的精細調整，可消除結構件加工誤差和安裝誤差對光學元件位置精度和面型的影響，提高光學元件的安裝精度。