[發明專利]一種環形布局的高精密空間調焦機構

在審

• 申請號: 201810253991.2
• 申請日: 2018-03-26
• 公開（公告）號: CN108303833A
• 公開（公告）日: 2018-07-20
• 發明（設計）人: 程鵬輝;吳萌源;李旭陽;許洪嫪
• 申請（專利權）人: 中國科學院西安光學精密機械研究所
• 主分類號: G03B13/34
• 分類號: G03B13/34
• 代理公司: 西安智邦專利商標代理有限公司 61211
• 代理人: 陳廣民

本發明屬于光學工程技術領域，涉及一種環形布局的高精密空間調焦機構。本發明解決了現有的調焦機構易產生變形、力學適應性差，造成空間相機可靠性低、成像質量存在缺陷的問題。本發明包括固定座、探測器和調焦運動機構，還包括焦面電路安裝結構；焦面電路安裝結構包括焦面支撐架和焦面組件安裝架；調焦運動機構包括電機、減速箱、滾珠絲杠副、導軌滑塊副和聯軸器；固定座為圓筒狀結構，固定座內部的上、左、右部或端面的上、左、右部設有導軌安裝座；導軌滑塊副的導軌安裝在導軌安裝座上，多組導軌滑塊副平行設置；焦面組件安裝架與導軌滑塊副的滑塊固定，焦面支撐架固定在焦面組件安裝架的后端，探測器固定在焦面支撐架上。

技術領域

本發明屬于光學工程技術領域，涉及一種環形布局的高精密空間調焦機構。

背景技術

隨著空間技術的發展,空間光學相機在民用領域得到了廣泛應用。為獲得高清晰度的圖像，高性能空間相機或空間望遠鏡需要通過調整次鏡、校正鏡或者探測器位置，以補償由于相機各部件尺寸失調造成的成像質量下降，獲得最佳成像質量。

調焦機構需要依據調焦范圍、調焦精度、調焦時間等進行針對性和適應性設計，同時應具備良好的空間環境適應性及高可靠性。當前空間光學相機主要采用的是機械式調焦機構,其原理為依靠電機和傳動機構實現位移，從而實現相機系統調焦。

這類調焦機構由兩條導軌作為導向運動部件，待調整部件的探測器感光面或者光學零件透光面均垂直于導軌滑塊機構的移動方向，無論是在力學試驗時承受的振動或大慣性力系載荷，還是運動時的啟動或停車，都會產生慣性力矩，這些慣性力矩會直接施加于導軌滑塊與滾珠絲杠部位，所以在垂直于導軌運動方向上，滾珠絲杠會因振動或大負載慣性力產生彎矩，造成絲杠副及導軌滑塊內部滾珠的表面潤滑膜層受損甚至絲杠本身產生形變，導致運動精度下降或卡滯，嚴重影響調焦機構的正常工作，降低系統的可靠性。

除此之外，由于幾乎所有光學組件均垂直于兩個導軌，這就要求光學組件和導軌要有非常高的垂直度，這對某些零件的加工工藝和裝配工藝提出了非常高的精度要求，并不利于調焦機構在復雜嚴格的環境下工作。另外，傳統結構的調焦機構很容易使感光元件在光軸方向上偏離像面，并且其偏移量隨垂直方向而改變，導致CCD感光元件不能完全平行于像面，部分像元會偏離像面，這不利于空間相機高精度成像。

發明內容

本發明的目的在于提出一種環形布局的高精密空間調焦機構，該空間調焦機構采用環形分布的三個導軌滑塊來代替傳統的雙導軌滑塊，約束了更多的自由度，使待調整部件的運動更平穩，無論是在力學測試還是發射、飛行期間，該部件受更多自由度約束得到更高的穩定性，消除了傳統調焦機構中像面組件的擺動和大幅度震動趨勢，使其不會對導軌滑塊和滾珠絲杠產生力矩，且易于加工、裝配，成像質量穩定。

本發明解決上述問題的技術方案是：一種環形布局的高精密空間調焦機構，包括固定座、探測器和調焦運動機構，其特殊之處在于，

還包括焦面電路安裝結構；焦面電路安裝結構包括焦面支撐架和焦面組件安裝架；

所述調焦運動機構包括電機、減速箱、滾珠絲杠副、導軌滑塊副和聯軸器；所述導軌滑塊副的數量至少為三組；

所述固定座為圓筒狀結構，固定座內部的上、左、右部或端面的上、左、右部設有導軌安裝座，導軌安裝座與導軌滑塊副一一對應；

導軌滑塊副的導軌安裝在導軌安裝座上，所有導軌滑塊副平行設置；焦面組件安裝架與導軌滑塊副的滑塊固定，焦面支撐架固定在焦面組件安裝架的后端，探測器固定在焦面支撐架上，焦面組件安裝架與探測器感光面的法線方向垂直，所有導軌滑塊副均與探測器感光面的法線方向平行；

調焦運動機構的電機、減速箱設置在固定座上，滾珠絲杠副的螺母與焦面組件安裝架固定；

電機通過聯軸器與減速箱連接，減速箱驅動滾珠絲杠副的滾珠絲杠轉動，螺母帶動焦面組件安裝架移動，從而帶動探測器移動，實現調焦。