[發(fā)明專(zhuān)利]偏轉(zhuǎn)軸相交于反射鏡表面的低高度雙軸偏轉(zhuǎn)裝置及方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201611224947.6
• 申請(qǐng)日: 2016-12-27
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN106526785B
• 公開(kāi)（公告）日: 2017-09-12
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 徐明龍;宋思揚(yáng);田征;馮勃;邵恕寶
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 西安交通大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): G02B7/198
• 分類(lèi)號(hào): G02B7/198
• 代理公司: 西安智大知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所61215
• 代理人: 何會(huì)俠

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種雙軸偏轉(zhuǎn)反射鏡裝置及其實(shí)施方法，具體為一種偏轉(zhuǎn)軸相交于反射鏡表面的低高度雙軸偏轉(zhuǎn)裝置及方法。

背景技術(shù)

近年來(lái)，天文望遠(yuǎn)鏡、顯微鏡、等精密光學(xué)系統(tǒng)在航天工程、生育技術(shù)等領(lǐng)域中的應(yīng)用日益廣泛，對(duì)精密光路控制提出了更高的使用需求。針對(duì)這種需求，可以使用壓電陶瓷與柔性鉸鏈結(jié)構(gòu)配合實(shí)現(xiàn)多軸偏轉(zhuǎn)，但是目前的技術(shù)仍然存在一些問(wèn)題，首先，目前市面上的壓電偏轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)縱向尺寸一般較高，所需要的安裝空間縱深較大，同時(shí)高度也限制了結(jié)構(gòu)基頻，降低了可靠性。其次，受限于目前所采用的柔性鉸鏈位置設(shè)計(jì)，反射鏡輸出偏角時(shí)，鏡面中心會(huì)產(chǎn)生高度方向的位移，反射光點(diǎn)所在的鏡面中心與結(jié)構(gòu)偏轉(zhuǎn)軸不相交，因此精度還有待提高。

發(fā)明內(nèi)容

為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的問(wèn)題，消除反射光點(diǎn)與結(jié)構(gòu)偏轉(zhuǎn)軸不重合所造成的光路控制誤差，同時(shí)降低結(jié)構(gòu)高度，本發(fā)明的目的在于提供一種偏轉(zhuǎn)軸相交于反射鏡表面的低高度雙軸偏轉(zhuǎn)裝置及方法，使用壓電陶瓷對(duì)反射鏡裝置進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，采用沉降式反射鏡安裝結(jié)構(gòu)，使得結(jié)構(gòu)偏轉(zhuǎn)中心位于反射鏡面上，同時(shí)，該裝置還具有緊湊的結(jié)構(gòu)形式，特別是具有高度較低，偏轉(zhuǎn)響應(yīng)速度快，精度高的特點(diǎn)。

為達(dá)到上述目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是：

一種偏轉(zhuǎn)軸相交于反射鏡表面的低高度雙軸偏轉(zhuǎn)裝置，包括底座1，安裝在底座1上的第一固定支座2‐1、第二固定支座2‐2、第三固定支座2‐3和第四固定支座2‐4，一端固定在第一固定支座2‐1上的第一彈性箏形環(huán)3‐1，一端固定在第二固定支座2‐2上的第二彈性箏形環(huán)3‐2，一端固定在第三固定支座2‐3上的第三彈性箏形環(huán)3‐3，一端固定在第四固定支座2‐4上的第四彈性箏形環(huán)3‐4，水平安裝于第一彈性箏形環(huán)3‐1內(nèi)的第一壓電陶瓷4‐1，水平安裝于第二彈性箏形環(huán)3‐2內(nèi)的第二壓電陶瓷4‐2，水平安裝于第三彈性箏形環(huán)3‐3內(nèi)的第三壓電陶瓷4‐3，水平安裝于第四彈性箏形環(huán)3‐4內(nèi)的第四壓電陶瓷4‐4，通過(guò)柔性鉸鏈與第一彈性箏形環(huán)3‐1、第二彈性箏形環(huán)3‐2，第三彈性箏形環(huán)3‐3和第四彈性箏形環(huán)3‐4連接的偏轉(zhuǎn)支撐座5，與偏轉(zhuǎn)支撐座5固定連接的反射鏡承載臺(tái)6，放置在反射鏡承載臺(tái)6上方的反射鏡7，通過(guò)柔性鉸鏈與反射鏡承載臺(tái)6連接且固定在第一固定支座2‐1上的第一連接臺(tái)8‐1，通過(guò)柔性鉸鏈與反射鏡承載臺(tái)6連接且固定在第二固定支座2‐2上的第二連接臺(tái)8‐2，通過(guò)柔性鉸鏈與反射鏡承載臺(tái)6連接且固定在第三固定支座2‐3上的第三連接臺(tái)8‐3，通過(guò)柔性鉸鏈與反射鏡承載臺(tái)6連接且固定在第四固定支座2‐4上的第四連接臺(tái)8‐4；所述第一彈性箏形環(huán)3‐1和第二彈性箏形環(huán)3‐2位于X軸上且關(guān)于Y軸對(duì)稱(chēng)，第三彈性箏形環(huán)3‐3和第四彈性箏形環(huán)3‐4位于Y軸上且關(guān)于X軸對(duì)稱(chēng)；所述反射鏡7采用了沉降的安裝方式，安裝在反射鏡承載臺(tái)6的內(nèi)部，且反射鏡7的上表面與第一連接臺(tái)8‐1、第二連接臺(tái)8‐2、第三連接臺(tái)8‐3和第四連接臺(tái)8‐4所連接的柔性鉸鏈中線(xiàn)處于同一平面，以保證偏轉(zhuǎn)軸線(xiàn)交匯于反射鏡表面。

所述的偏轉(zhuǎn)軸相交于反射鏡表面的低高度雙軸偏轉(zhuǎn)裝置實(shí)現(xiàn)雙軸偏轉(zhuǎn)的方法，差動(dòng)驅(qū)動(dòng)第三壓電陶瓷4‐3與第四壓電陶瓷4‐4，推動(dòng)偏轉(zhuǎn)支撐座5運(yùn)動(dòng)，即實(shí)現(xiàn)圍繞X軸方向的偏轉(zhuǎn)；差動(dòng)驅(qū)動(dòng)第一壓電陶瓷4‐1與第二壓電陶瓷4‐2，推動(dòng)偏轉(zhuǎn)支撐座5運(yùn)動(dòng)，即實(shí)現(xiàn)圍繞y軸方向的偏轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)偏轉(zhuǎn)軸相交于反射鏡7表面的雙軸偏轉(zhuǎn)。

具體方法為：使反射鏡7鏡面繞X軸正向偏轉(zhuǎn)時(shí)，第三壓電陶瓷4‐3與第四壓電陶瓷4‐4采用差動(dòng)的方式工作，第四壓電陶瓷4‐4伸長(zhǎng)，第三壓電陶瓷4‐3等量縮短，壓電陶瓷的線(xiàn)性位移輸出加載于第三彈性箏形環(huán)3‐3和第四彈性箏形環(huán)3‐4上，第三彈性箏形環(huán)3‐3短軸方向伸長(zhǎng)，第四彈性箏形環(huán)3‐4短軸方向縮短，推動(dòng)偏轉(zhuǎn)支撐座5沿Y軸負(fù)向產(chǎn)生位移，偏轉(zhuǎn)支撐座5以及反射鏡承載臺(tái)6由于受到第一連接臺(tái)8‐1、第二連接臺(tái)8‐2、第三連接臺(tái)8‐3、第四連接臺(tái)8‐4及其柔性鉸鏈的約束作用，承載反射鏡7繞X軸正向偏轉(zhuǎn)；與之原理相同，繞X軸負(fù)向偏轉(zhuǎn)時(shí)，第三壓電陶瓷4‐3與第四壓電陶瓷4‐4也采用差動(dòng)的方式工作，第四壓電陶瓷4‐4縮短，第三壓電陶瓷4‐3等量伸長(zhǎng)，即實(shí)現(xiàn)承載反射鏡7繞X軸負(fù)向偏轉(zhuǎn)；

同理，第一壓電陶瓷4‐1與第二壓電陶瓷4‐2采用差動(dòng)方式工作，一個(gè)壓電陶瓷伸長(zhǎng)時(shí)另一個(gè)壓電陶瓷等量縮短，即實(shí)現(xiàn)承載反射鏡7繞Y軸雙向偏轉(zhuǎn)；第一壓電陶瓷4‐1、第二壓電陶瓷4‐2、第三壓電陶瓷4‐3和第四壓電陶瓷4‐4協(xié)同工作，即實(shí)現(xiàn)對(duì)反射鏡雙軸偏轉(zhuǎn)的控制，由于偏轉(zhuǎn)軸X和偏轉(zhuǎn)軸Y相交于反射鏡7上表面，因此減少了由于鏡面縱向位移所帶來(lái)的光路控制誤差。