[發(fā)明專利]變形鏡及其致動器組件

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310721804.6
• 申請日: 2013-12-24
• 公開（公告）號: CN103676141A
• 公開（公告）日: 2014-03-26
• 發(fā)明（設計）人: 黃磊;鞏馬理;閆平;柳強;張海濤;康少男
• 申請（專利權）人: 清華大學
• 主分類號: G02B26/08
• 分類號: G02B26/08
• 代理公司: 北京清亦華知識產(chǎn)權代理事務所(普通合伙) 11201
• 代理人: 黃德海

技術領域

本發(fā)明涉及精密位移傳遞技術領域，特別是涉及一種變形鏡及其致動器組件。

背景技術

變形鏡，又稱變形反射鏡，主要運用于各種自適應光學系統(tǒng)之中，作為波前校正器件校正波前誤差，在自適應光學系統(tǒng)中起著極其重要的作用，是自適應光學系統(tǒng)中的重要部件之一，變形鏡的研究和發(fā)展關系到整個自適應光學系統(tǒng)的校正能力和校正精度。

變形反射鏡式通過改變自己表面面形來補償波前相位畸變，可分為連續(xù)表面形和分立表面兩種類型.連續(xù)表面變形鏡，其優(yōu)點是可以得到連續(xù)的面形，校正精度高，其缺點是面形的變形量比較小。連續(xù)表面的變形反射鏡又可分為整體致動和分立致動兩種。整體致動主要有雙壓電變形鏡和薄模變形鏡，其特點是當控制電壓作用于某一致動單元時，整個反射鏡面都將產(chǎn)生變形，這類變形鏡主要用于與曲率波前傳感器配合校正波前畸變的低階模式部分。分立致動變形鏡的一個特點是當控制電壓作用于一個致動器時，只有該致動器相鄰區(qū)域產(chǎn)生局部變形。其中致動方向平行于鏡面時，致動器作用于反射鏡邊緣，只能用于校正離焦和像散等特定像差，因此在自適應光學系統(tǒng)里的應用受到了局限。致動方向垂直于鏡面的連續(xù)表面變形鏡可以校正各階像差，而且能達到很高的校正精度，因此成為自適應光學系統(tǒng)中應用最廣的一種波前校正器。

國內(nèi)在高調(diào)節(jié)度的可變形鏡系統(tǒng)方面的研究較早，在1986年即建立起了第一套激光波面校正系統(tǒng)（詳見學術報告文獻，姜文漢，自適應光學技術，《中國工程院第二次院士大會學術報告匯編》，1995年7月），其調(diào)節(jié)口徑是70mm*70mm.從應用上看，到目前為止，在這方面應用最成功的就是美國勞倫斯·利費莫爾國家實驗室的激光核聚變系統(tǒng)。他們采用由Beamlet公司研制成功的400mm*400mm的可變形鏡系統(tǒng)。該系統(tǒng)采用電磁制動器制動的方式，致動器采用六邊形布局方式，實現(xiàn)了大口徑（400mm*400mm）和較高調(diào)節(jié)精度的性能。其位移傳遞系統(tǒng)采用的方式是，致動器直接接觸彈性簧片，彈性簧片與能動光學鏡面粘連在一起。這樣致動器的正向運動位移直接反應到光學鏡面上，其負向位移則因彈性簧片的回復力來實現(xiàn)。

然而，在長時間使用可變形鏡后，由于彈性簧片為易損件，很容易出現(xiàn)彈性部件發(fā)生永久形變或損毀，從而影響變形鏡鏡面負向變形度不到位，降低了變形鏡的工作精度，甚至縮短了變形鏡的使用壽命。

另外，現(xiàn)有的變形鏡系統(tǒng)的致動器是在底座上直接進行裝配的，因此當部件（例如彈性簧片）發(fā)生故障需要更換或維修時需要在底座上進行拆卸和重組裝，其操作復雜繁瑣，提升了變形鏡的維護成本。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明旨在至少解決現(xiàn)有技術中存在的技術問題之一。為此，本發(fā)明的一個目的在于提出一種便于安裝和拆卸且使用壽命長、工作精度高的變形鏡的致動器組件。

本發(fā)明的另一個目的在于提出一種具有該致動器組件的變形鏡。

根據(jù)本發(fā)明的一方面實施例的變形鏡的致動器組件，包括;致動筒；推進器，所述推進器沿直線可前后移動地設在所述致動筒內(nèi)且所述推進器從所述致動筒的前端壁伸出；第一和第二磁鐵，所述第一和第二磁鐵沿前后方向且同極相對地設在所述致動筒內(nèi)，所述第一和第二磁鐵位于所述致動筒的前端壁和所述推進器之間以通過同性磁極排斥力向后推動所述推進器；第三和第四磁鐵，所述第三和第四磁鐵沿內(nèi)外方向且同極相對地設在所述致動筒的內(nèi)壁和所述推進器之間，以通過同性磁極的排斥力使所述推進器沿直線前后移動時不與所述致動筒的內(nèi)壁發(fā)生接觸；致動器，所述致動器設在所述致動筒內(nèi)以推動所述推進器向前移動并允許所述推進器向后移動；和密封圈，所述密封圈設在所述致動筒內(nèi)以封閉所述致動筒的后端部。

由此，根據(jù)本發(fā)明實施例的變形鏡的致動器組件，通過同極相對設置的第一和第二磁鐵所產(chǎn)生的排斥力推動推進器向后移動，因此無需安裝彈性部件，并且能夠保證制動器組件的工作精度，延長了制動器組件的使用壽命。另外，通過同極相對設置的第三和第四磁鐵所產(chǎn)生的排斥力保證了致動器組件沿直線方向移動。最后，本發(fā)明實施例的變形鏡的致動器組件結構緊湊，適用多種工作場合。

另外，根據(jù)本發(fā)明的變形鏡的致動器組件還具有如下附加技術特征：

根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，所述推進器包括推桿部和設在所述推桿部后部的環(huán)形部，所述第二磁鐵設在所述環(huán)形部的后壁上，所述致動筒的前端壁的內(nèi)側設有環(huán)形安裝槽以容納所述第一磁鐵。

根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，所述第三磁鐵設在所述推進器的環(huán)形部的外周壁上，所述第四磁鐵設在所述致動筒的內(nèi)壁上且與所述第三磁鐵位置相對以避免所述推進器與所述致動筒內(nèi)壁之間發(fā)生接觸。