[發明專利]一種緊湊型背裝式透鏡的三自由度精密調整裝置

有效

• 申請號: 201510030631.2
• 申請日: 2015-01-21
• 公開（公告）號: CN104503062A
• 公開（公告）日: 2015-04-08
• 發明（設計）人: 白清順;何欣;張鵬;邵忠喜;于福利;盧禮華
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工業大學
• 主分類號: G02B7/04
• 分類號: G02B7/04
• 代理公司: 哈爾濱市松花江專利商標事務所23109
• 代理人: 張宏威

技術領域

本發明涉及光學透鏡的三自由度精密調整裝置領域。

背景技術

以化石燃料為代表的非可再生能源儲量有限無法維持人類長遠發展。核聚變具有環境污染小、燃料充足、釋放能量大等優點，有望實現能量的永續供給。慣性約束激光核聚變作為受控核聚變方式之一近年來受到科技界的高度重視。

要產生聚變所需的超高溫超高壓條件，必須將多路高能激光精確聚焦至靶室中的靶球上。因此，聚焦透鏡的空間位置精確調整是慣性約束激光核聚變的關鍵技術之一。然而直接通過零部件制造、裝配來保證透鏡位置精度無論從技術角度還是成本角度都不可取。因此一般需要設置調整機構在透鏡組裝完成后再調整其空間位置，這樣可以大大縮短前期零部件制造及裝配周期，降低成本。

透鏡的空間位姿可以分解為X、Y、Z三個方向的直線平移以及繞上述三軸的轉動。而三軸轉動自由度可以通過前期制造裝配較好地加以控制，并且同時調整以上六個自由度在機構設計及后期位姿調整上都將異常復雜、費時。

在我國建設的神光Ⅲ原型慣性約束激光核聚變裝置中，用于四倍頻終端的聚焦透鏡要求安裝于靶球內部，空間狹小，同時透鏡位置調整需要在給定的運動行程范圍內達到足夠調整精度。現有的位置調整機構則無法實現該特殊工況下的小空間、高精度、透鏡組背裝的要求。

發明內容

本發明為了解決現有透鏡位置調整裝置移動精度低、透鏡安裝困難以及無法用于狹小空間的精密聚焦的問題，提出了一種緊湊型背裝式透鏡的三自由度精密調整裝置。

一種緊湊型背裝式透鏡的三自由度精密調整裝置，其特征在于，它包括透鏡夾持模塊、X向位置調整單元、Y向位置調整單元、Z向位置調整單元和透鏡殼體，

所述透鏡夾持模塊用于夾持透鏡，透鏡夾持模塊安裝在X向位置調整單元上，所述X向位置調整單元用于驅動透鏡夾持模塊在X方向上移動，X向位置調整單元安裝在Y向位置調整單元上，所述Y向位置調整單元用于驅動X向位置調整單元在Y方向上移動，Y向位置調整單元安裝在Z向位置調整單元上，所述Z向位置調整單元用于驅動Y向位置調整單元在Z方向上移動，Z向位置調整單元安裝在透鏡殼體上。

有益效果：本發明提供了一種緊湊型背裝式透鏡的三自由度精密調整裝置，結構緊湊、調整精度高、可實現透鏡背裝。其總體外形尺寸僅為288mm×331mm×187mm，但可實現±5mm的二維平動行程、±20mm的調焦行程以及20μm/step的步進精度和5μm的復位精度。該裝置的應用能夠很好的解決多路激光小空間和高精度的聚焦難題。同時該裝置也可用于其它類似光學單元的位置調整；本發明采用模塊化設計，降低了裝置總體復雜程度，各模塊間相對位置調整均由驅動模塊完成，降低了裝配制造難度；采用空間三自由度調整結構，通過X、Y、Z三向直線運動復合可實現透鏡夾持模塊空間位置任意調整。且各模塊間耦合度小，調整精度高；本發明的位置調整裝置中透鏡繞X、Y、Z軸的三向轉動均由結構本體保證，裝配后無需調整，降低透鏡調整自由度，減少了裝置設計和后期調整難度，且使得本發明結構更加緊湊；本發明能夠解決激光聚變靶室安裝空間狹小，且激光焦距要求較短條件下的透鏡安裝調整裝置，能夠在靶室內實現聚焦透鏡的背裝。

附圖說明

圖1為本發明的整體結構的立體圖；

圖2為本發明的整體結構的爆炸圖；

圖3為圖2中透鏡夾持模塊B的左視立體圖；

圖4為圖2中透鏡夾持模塊B的右視立體圖；

圖5為透鏡夾持模塊B中透鏡夾持塊B3、橡膠壓塊B5和彈性墊圈B7的連接關系圖；

圖6為圖2中X向位置調整單元C的左視立體圖；

圖7為圖2中X向位置調整單元C的右視立體圖；

圖8為圖2中Y向位置調整單元D的立體圖；

圖9為圖2中Z向位置調整單元A的立體圖；

圖10為Z向位置調整單元A的軸向剖視圖；

圖11為圖2中透鏡殼體E的左視立體圖；

圖12為以圖11為基礎，從后面看過去的立體圖；

圖13為頂板E3、屏蔽片E5、屏蔽片壓塊E11、透鏡橡膠墊E12和屏蔽片安裝板E4的連接關系圖。

具體實施方式

具體實施方式一、結合圖1說明本具體實施方式，本具體實施方式所述的一種緊湊型背裝式透鏡的三自由度精密調整裝置包括透鏡夾持模塊B、X向位置調整單元C、Y向位置調整單元D、Z向位置調整單元A和透鏡殼體E，