專利名稱：手動(dòng)薄膜波片拉伸機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于光學(xué)領(lǐng)域制造技術(shù)，尤其涉及一種手動(dòng)薄膜波片拉伸機(jī)。
背景技術(shù)：
波片在偏振光學(xué)領(lǐng)域是最基本、應(yīng)用最廣泛的光學(xué)元件之一。對(duì)于單色波 片，主要由兩種材料制成， 一種是雙折射晶體材料、另一種是塑料薄膜。與晶 體波片相比，塑料薄膜波片的通光口徑大、延遲隨入射角和溫度變化小，材料 成本低，因而越來越受使用者的歡迎。但是它的應(yīng)用情況并不如人意。目前國(guó) 內(nèi)還沒有一個(gè)能夠提供塑料波片的廠家，國(guó)外也只在日本和美國(guó)有一兩個(gè)生產(chǎn) 廠家在制作塑料波片，原因在于它的制作工藝非常復(fù)雜，在加工過程中受溫度、 濕度和薄膜所受拉力等多種因素的影響，采用機(jī)械化的批量生產(chǎn)方式， 一方面 不能嚴(yán)格控制加工過程中的波片延遲量，產(chǎn)品精度在很多場(chǎng)合不能滿足使用要 求，限制了產(chǎn)品的應(yīng)用范圍；另一方面不能按照用戶要求提供任意延遲的波片。
現(xiàn)有技術(shù)中，用于塑料薄膜的拉伸機(jī)器通常采用臥式結(jié)構(gòu)，即PVA(聚乙烯 醇)塑料膜在水平狀態(tài)下拉伸。在這種拉伸方式下，受重力影響，薄膜不僅有 拉伸方向的變形，還存在一個(gè)向重心下垂的變形，而且變形大小沿此重心呈徑 向不均勻分布，使得要選取的中心區(qū)域光軸方向彎曲，且延遲的大小不嚴(yán)格一 致，這一現(xiàn)象對(duì)拉伸量很小的低延遲波片影響更為明顯。 發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)用新型的目的是提供一種手動(dòng)薄膜波片拉伸機(jī)，其可制作具有指定延 遲量并具有較高精度的塑料波片。
為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型采取以下設(shè)計(jì)方案. 一種手動(dòng)薄膜波片拉伸機(jī)，其包含有
手動(dòng)拉伸薄膜豎直框架單元，包括一豎直框架，在豎直框架內(nèi)，在上、下
端分別置有拉伸薄膜的裝卡軸裝置，該裝卡軸裝置水平安裝，兩端與旋轉(zhuǎn)手輪 連接；
一延遲測(cè)試系統(tǒng)裝置，包括在同一軸線上依次設(shè)有單色光源、準(zhǔn)直鏡、 起偏器及1/4波片和檢偏器；
一烘烤設(shè)備，置于一可移動(dòng)的支架上；
所述延遲測(cè)試系統(tǒng)裝置的單色光源、準(zhǔn)直鏡及起偏器位于手動(dòng)拉伸薄膜豎直 框架單元的前方，烘烤設(shè)備位于手動(dòng)拉伸薄膜豎直框架單元的后方，延遲測(cè)試系統(tǒng) 裝置的1/4波片和檢偏器時(shí)段插入于烘烤設(shè)備與手動(dòng)拉伸薄膜豎直框架單元間。
所述的拉伸薄膜的裝卡軸裝置由旋轉(zhuǎn)軸、主動(dòng)半圓柱和從動(dòng)半圓裝卡軸組 合構(gòu)成，所述的主動(dòng)半圓柱和從動(dòng)半圓裝卡軸可契合為一整體圓柱桿，所述的 旋轉(zhuǎn)軸一端與主動(dòng)半圓柱對(duì)接，另一端穿過豎直框架立柱上開設(shè)的孔與旋轉(zhuǎn)手輪 連接。
所述的烘烤設(shè)備可以采用一組遠(yuǎn)紅外取暖器，沿薄膜拉伸方向從上至下均勻分布。 所述的單色光源為單色納光源或單色汞光源等多種單色氣體光源。
本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)是
1、 利用本實(shí)用新型設(shè)備可以制作具有較高精度的塑料波片，制作的單色
1/2、 1/4波片，延遲精度高于1/300波長(zhǎng)。
2、 由于采用豎直拉伸方式，可減少重力造成的影響；另采用兩個(gè)半圓柱形
卡具固定薄膜，使得薄膜受到的裝卡力盡可能均勻，故而可以避免薄膜在拉伸 方向因重心下垂的變形，使得光軸方向正，且延遲的大小一致，從而制作出具 有指定延遲量并具有較高精度的塑料波片。
3、 裝配并采用了一套波片延遲測(cè)試系統(tǒng)，可以實(shí)時(shí)掌握拉伸過程中的延遲 變化；從而指導(dǎo)操作者的手動(dòng)旋轉(zhuǎn)調(diào)節(jié)量，更易滿足制作的要求。
圖1為本實(shí)用新型手動(dòng)薄膜波片拉伸機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2為手動(dòng)拉伸薄膜豎直框架單元結(jié)構(gòu)示意圖(主視)。
圖3a為裝卡軸裝置結(jié)構(gòu)示意圖(主剖視，圖1中I部圖示結(jié)構(gòu))。
圖3b為圖3a中A-A剖視圖。
圖4為延遲測(cè)試系統(tǒng)裝置光學(xué)原理示意圖。
以下結(jié)合附圖及具體實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型做進(jìn)一步說明
具體實(shí)施方式
參閱圖1所示，本實(shí)用新型手動(dòng)薄膜波片拉伸機(jī)包括有拉伸薄膜豎直框架 單元，延遲測(cè)試系統(tǒng)裝置及烘烤設(shè)備。
本實(shí)用新型手動(dòng)薄膜波片拉伸機(jī)的技術(shù)關(guān)鍵是保證在拉伸過程中，薄膜表 面各個(gè)點(diǎn)受力均勻，拉伸量一致。另外考慮到溫度、濕度對(duì)波片的影響，增加 輔助設(shè)備以保證塑料波片的拉伸質(zhì)量。
為提高波片的制作質(zhì)量，本手動(dòng)薄膜波片拉伸機(jī)將薄膜采用豎直懸掛方式 固定，在垂直狀態(tài)下拉伸薄膜，以使薄膜的重力方向與拉伸方向一致，這樣薄
膜表面各點(diǎn)的所有受力方向一致，避免了因重力影響造成的光軸彎曲。參見圖2， 本實(shí)用新型的拉伸薄膜豎直框架單元包括 一由立柱3、橫梁4和底板9構(gòu)成的 豎直框架，在豎直框架里側(cè)的上、下端對(duì)稱置有拉伸薄膜的裝卡軸裝置5，該裝 卡軸裝置的兩端設(shè)有手輪2，待拉伸的薄膜100就置于上、下端的裝卡軸裝置間 且由其固定拉緊。
本實(shí)用新型手動(dòng)薄膜波片拉伸機(jī)利用塑料薄膜制作波片時(shí)，按要求需要利 用塑料聚合物的水溶性，先將薄膜分別在蒸餾水和硼酸水溶液中浸泡幾分鐘， 然后再對(duì)其做拉伸和烘干。由于浸水后的塑料薄膜很軟，剛性極差，如果裝卡 時(shí)各點(diǎn)松緊不一致，在拉伸過程中，薄膜各點(diǎn)的拉伸量也會(huì)不一致，為此，本 實(shí)用新型設(shè)計(jì)了專用卡具一拉伸薄膜的裝卡軸裝置，如圖3a、圖3b所示，拉伸 薄膜的裝卡軸裝置5由旋轉(zhuǎn)軸501、主動(dòng)半圓柱502和從動(dòng)半圓裝卡軸503組合構(gòu)成，所述的主動(dòng)半圓柱502和從動(dòng)半圓裝卡軸503可用兩個(gè)鎖緊螺釘13鎖緊 而契合為一整體圓柱桿，所述的旋轉(zhuǎn)軸501—端與主動(dòng)半圓柱對(duì)接，通過連接器 15連接固定，另一端穿過豎直框架立柱上開設(shè)的孔與旋轉(zhuǎn)手輪2連接。分別在主 動(dòng)半圓柱502和從動(dòng)半圓柱503的平面端，粘接一層(l毫米厚為佳)的橡膠板 14作為薄膜的夾緊裝置，第一，增加平面與薄膜的接觸摩擦力，從而加大夾緊 力。第二，在拉伸過程中，薄膜纏繞在兩半圓組成的圓柱上，以弧形接觸薄膜 各點(diǎn)，使得拉力分布均勻?？紤]到薄膜的延遲不只是由拉伸長(zhǎng)度決定，同時(shí)環(huán) 境溫度、濕度對(duì)它的影響也很大，也就是說，要得到同一個(gè)延遲，不同情況下 的拉伸量是不一樣的，這樣手動(dòng)拉伸控制起來會(huì)方便些。在上、下拉伸薄膜的 裝卡軸裝置的圓柱桿兩端裝有四個(gè)旋轉(zhuǎn)手輪2 ，手輪旋轉(zhuǎn)軸與旋轉(zhuǎn)軸501連接， 拉伸時(shí)旋轉(zhuǎn)手輪可以帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)軸501轉(zhuǎn)動(dòng)，且手輪可以通過螺釘頂住立柱，將 其鎖緊。通過拆卸從動(dòng)半圓柱503完成薄膜100的裝卡。利用連接器15將主動(dòng) 半圓柱502的一端與旋轉(zhuǎn)軸501連接，另一端穿過豎直框架立柱上開設(shè)的孔與旋 轉(zhuǎn)手輪連接。這樣，旋轉(zhuǎn)手輪，就可以帶動(dòng)裝卡軸轉(zhuǎn)動(dòng)，使薄膜沿軸纏繞，實(shí)現(xiàn) 拉伸。
參見圖1，所述的延遲測(cè)試系統(tǒng)裝置包括在同一軸線上依次設(shè)有的單色光 源(鈉或滎等單色光源)和準(zhǔn)直鏡7、起偏器6及1/4波片和檢偏器8;其中， 起偏器、檢偏器在與薄膜拉伸方向成45°方向正交，1/4波片光軸沿起偏器方 向。由于波片的延遲受拉伸量以外的多種因素影響，為了實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)薄膜在拉伸 過程中的狀態(tài)，以便進(jìn)行有效控制，本實(shí)用新型安裝一臺(tái)波片測(cè)試系統(tǒng)裝置， 利用它，可以隨吋測(cè)量任意時(shí)刻的延遲大小，根據(jù)外界影響因素，調(diào)整加工工 藝。其可以為制作工藝提供很多技術(shù)參數(shù)，使制作效率和制作水平同時(shí)得到了 很大提高。延遲測(cè)試系統(tǒng)裝置的單色光源和準(zhǔn)直鏡7及起偏器6位于手動(dòng)拉伸 薄膜豎直框架單元的前方，且起偏器的偏振片的透光軸與薄膜拉伸方向成45°。 延遲測(cè)試系統(tǒng)裝置的1/4波片和檢偏器12根據(jù)需要時(shí)段性的插入在手動(dòng)拉伸薄 膜豎直框架單元的后方。本實(shí)用新型手動(dòng)薄膜波片拉伸機(jī)工作原理如下單色鈉(還可以是單色汞 光源等多種單色氣體光源)光源，經(jīng)過準(zhǔn)直鏡，以平行光通過起偏器的線性偏 振片成為線偏振光，起偏器的偏振片的透光軸與薄膜拉伸方向成45°，被拉伸薄 膜位于l/4波片前，1/4波片的快軸與檢偏器的偏振片平行，光束最后通過檢偏 器，檢偏器的旋轉(zhuǎn)角度可以通過圓刻度讀出。人眼放在檢偏器后，旋轉(zhuǎn)檢偏器 直至視場(chǎng)內(nèi)光強(qiáng)變?yōu)樽畎担x取此時(shí)的角度讀數(shù)，該讀數(shù)的2倍，即為此時(shí)塑
料薄膜的延遲數(shù)值。1/4波片與檢偏器安裝在一套結(jié)構(gòu)上，此結(jié)構(gòu)采用快速插拔 式與框架結(jié)構(gòu)連接，以防擋住烘干設(shè)備的散熱，造成薄膜受熱不均勻。圖4為
此套測(cè)試系統(tǒng)的光學(xué)示意圖。
拉伸后的塑料薄膜需要烤干水分，通過比較，用于冬季取暖的遠(yuǎn)紅外取暖 器作為烘烤設(shè)備是很好的選擇，它的散熱量大，散熱均勻，有利于保持薄膜的 拉伸狀態(tài)。所述的烘烤設(shè)備可以采用一組多個(gè)采暖設(shè)備，均勻排布，本實(shí)施例
中，采用三個(gè)取暖器IO沿薄膜拉伸方向上、中、下均勻分布，固定在可以行走 的鐵架子ll上，拉伸時(shí)，將其移開；拉伸后，將其推入，打開開關(guān)進(jìn)行烘烤。
本實(shí)用新型的工作過程是上下兩個(gè)手輪以同樣的速度轉(zhuǎn)動(dòng)同樣的大小， 盡可能使得薄膜所受拉力相同，薄膜繞圓柱桿轉(zhuǎn)動(dòng)并纏繞在它的外圓面上，實(shí) 現(xiàn)對(duì)薄膜的拉伸。在拉伸的同時(shí)，測(cè)試薄膜的延遲變化，當(dāng)在所需要的延遲位 置處偏振片視場(chǎng)變得最暗時(shí)(薄膜拉伸過程中，轉(zhuǎn)動(dòng)檢偏器使視場(chǎng)最暗，這個(gè) 轉(zhuǎn)角的二倍就是薄膜的延遲位相差)，鎖緊手輪，取下檢偏器結(jié)構(gòu)，移過烘干 設(shè)備，進(jìn)行烘干。完全干燥后，就得到了所要的波片。
本實(shí)用新型手動(dòng)薄膜波片拉伸機(jī)在用于國(guó)家天文臺(tái)消色差波片制作的試驗(yàn) 中，先后拉伸制作的波片，經(jīng)過各方面性能參數(shù)測(cè)試，可以達(dá)到很好的技術(shù)指 標(biāo)。利用這套設(shè)備制作的單色1/2、 1/4波片，延遲精度高于1/300波長(zhǎng)；消色 差波片，在486. lnm- 656. 3nm波長(zhǎng)范圍內(nèi)，1/2波片延遲的最大相對(duì)誤差小于 1.5% (絕對(duì)誤差小于1%波長(zhǎng))，光軸誤差小于土10' ， 1/4波片延遲的最大相 對(duì)誤差小于2. 5% (絕對(duì)誤差小于1%波長(zhǎng))，光軸誤差小于土35'。
權(quán)利要求1、一種手動(dòng)薄膜波片拉伸機(jī)，其特征在于包含有手動(dòng)拉伸薄膜豎直框架單元，包括一豎直框架，在豎直框架內(nèi)，在上、下端分別置有拉伸薄膜的裝卡軸裝置，該裝卡軸裝置水平安裝，兩端與旋轉(zhuǎn)手輪連接；一延遲測(cè)試系統(tǒng)裝置，包括在同一軸線上依次設(shè)有單色光源、準(zhǔn)直鏡、起偏器及1/4波片和檢偏器；一烘烤設(shè)備，置于一可移動(dòng)的支架上；所述延遲測(cè)試系統(tǒng)裝置的單色光源、準(zhǔn)直鏡及起偏器位于拉伸薄膜豎直框架單元的前方，烘烤設(shè)備位于手動(dòng)拉伸薄膜豎直框架單元的后方，延遲測(cè)試系統(tǒng)裝置的1/4波片和檢偏器時(shí)段插入于烘烤設(shè)備與手動(dòng)拉伸薄膜豎直框架單元之間。
2、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的手動(dòng)薄膜波片拉伸機(jī)，其特征在于所述的拉伸 薄膜的裝卡軸裝置由旋轉(zhuǎn)軸、主動(dòng)半圓柱和從動(dòng)半圓裝卡軸組合構(gòu)成，所述的 主動(dòng)半圓柱和從動(dòng)半圓裝卡軸可契合為一整體圓柱桿，所述的旋轉(zhuǎn)軸一端與主動(dòng) 半圓柱對(duì)接，另一端穿過豎直框架立柱上開設(shè)的孔與旋轉(zhuǎn)手輪連接。
3、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的手動(dòng)薄膜波片拉伸機(jī)，其特征在于所述的主動(dòng) 半圓柱兩端為短園柱，中間為長(zhǎng)半圓柱，從動(dòng)半圓裝卡軸的平面端與主動(dòng)半圓 柱長(zhǎng)半圓柱的平面端對(duì)接并通過鎖緊螺釘相互擰緊，兩者間夾置橡膠板。
4、 根據(jù)權(quán)利要求3所述的手動(dòng)薄膜波片拉伸機(jī)，其特征在于所述的兩者 間夾置的橡膠板厚lmra。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的手動(dòng)薄膜波片拉伸機(jī)，其特征在于其中，起偏 器、檢偏器在與薄膜拉伸方向成45。方向正交，1/4波片光軸沿起偏器方向。
6 、根據(jù)權(quán)利要求1所述的手動(dòng)薄膜波片拉伸機(jī)，其特征在于所述的烘烤設(shè)備采用一組取暖器，沿薄膜拉伸方向從上至下分布。
7、根據(jù)權(quán)利要求6所述的手動(dòng)薄膜波片拉伸機(jī)，其特征在于所述的烘烤設(shè)備采用三個(gè)遠(yuǎn)紅外取暖器，沿薄膜拉伸方向上、中、下均勻分布。
8 、根據(jù)權(quán)利要求1所述的手動(dòng)薄膜波片拉伸機(jī)，其特征在于所述的單色 光源為單色鈉光源或單色汞光源。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種手動(dòng)薄膜波片拉伸機(jī)，包含有手動(dòng)拉伸薄膜豎直框架單元，包括一豎直框架，在豎直框架內(nèi)，在上、下端分別置有拉伸薄膜的裝卡軸裝置，該裝卡軸裝置水平安裝，兩端與旋轉(zhuǎn)手輪連接；一延遲測(cè)試系統(tǒng)裝置，包括在同一軸線上依次設(shè)有單色光源、準(zhǔn)直鏡、起偏器及1/4波片和檢偏器；一烘烤設(shè)備，置于一可移動(dòng)的支架上；所述延遲測(cè)試系統(tǒng)裝置的單色光源、準(zhǔn)直鏡及起偏器位于拉伸薄膜豎直框架單元的前方，烘烤設(shè)備位于手動(dòng)拉伸薄膜豎直框架單元的后方，延遲測(cè)試系統(tǒng)裝置的1/4波片和檢偏器時(shí)段插入于烘烤設(shè)備與手動(dòng)拉伸薄膜豎直框架單元之間。其可制作具有指定延遲量并具有較高精度的塑料波片。
文檔編號(hào)B29C55/06GK201317106SQ20082012422
公開日2009年9月30日 申請(qǐng)日期2008年12月2日 優(yōu)先權(quán)日2008年12月2日
發(fā)明者王東光, 艾國(guó)祥, 鄧元勇 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院國(guó)家天文臺(tái)