[發(fā)明專利]一種適應(yīng)于超薄能動鏡變形解耦的三點被動支撐裝置

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• 申請日: 2018-12-27
• 公開（公告）號: CN109582043A
• 公開（公告）日: 2019-04-05
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 丁蛟騰;馬臻;許亮;王永杰;解永杰;武小鴿
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學(xué)院西安光學(xué)精密機械研究所;中國科學(xué)院大學(xué)
• 主分類號: G05D3/00
• 分類號: G05D3/00;G02B7/183
• 代理公司: 西安智邦專利商標(biāo)代理有限公司 61211
• 代理人: 汪海艷

本發(fā)明涉及一種三點被動支撐裝置設(shè)計，尤其涉及一種適應(yīng)于超薄能動鏡變形解耦的三點被動支撐裝置，包括支撐框架板及固定在支撐框架板上的三個導(dǎo)軌滑塊組件；每個導(dǎo)軌滑塊組件沿支撐框架板徑向設(shè)置，導(dǎo)軌滑塊組件包括彈簧組件、導(dǎo)軌、能夠沿導(dǎo)軌滑動的滑塊、固定在滑塊上表面的魚眼軸承及固定在魚眼軸承內(nèi)孔的支撐件；支撐件的端部曲率半徑與超薄鏡曲率半徑相等，用于固定超薄鏡；彈簧組件與滑塊連接，能夠調(diào)節(jié)滑塊在導(dǎo)軌上的位置。解決了反射鏡的支撐定位和PZT促動時的變形解耦等技術(shù)問題，具有很好的應(yīng)用前景。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種三點被動支撐裝置設(shè)計，尤其涉及一種適應(yīng)于超薄能動鏡變形解耦的三點被動支撐裝置。

背景技術(shù)

現(xiàn)代光學(xué)技術(shù)對光學(xué)系統(tǒng)的輕量化提出了越來越高的要求，其中主反射鏡是光學(xué)系統(tǒng)中最重要的組成部分之一，其輕重對整臺光學(xué)儀器也起著關(guān)鍵作用。傳統(tǒng)的作法是通過機械加工或超聲波在反射鏡的背面或側(cè)面鉆孔的方法來減輕重量。之后，又通過不斷地采用新材料、新工藝有效地實現(xiàn)光學(xué)元件的輕量化。但對于大口徑光學(xué)系統(tǒng)的反射鏡，尤其是用于外空探測的望遠(yuǎn)鏡，要求要達(dá)到很高的加工精度并有足夠的剛度，則在輕量化設(shè)計和加工方法等方面都存在很大困難。

隨著大型能動光學(xué)鏡面制造技術(shù)的發(fā)展，采用超薄反射鏡技術(shù)使這些難題的難度得以降低。目前通常有兩種解決方案：(一)垂直致動原理，依靠支撐鏡面的幾十到幾百個促動器和傳感器來控制鏡面達(dá)到所需的面形精度。主要存在的問題：其PZT或其他促動器重量和尺寸過大、需要高剛性的支撐背板等，從原理就很難以實現(xiàn)輕量化。在小型輕量促動器應(yīng)用及材料輕量化的技術(shù)不斷進(jìn)步下，其面密度水平仍限制在50kg/m2以上，難以在空間光學(xué)領(lǐng)域應(yīng)用；(二)平行致動原理，將促動器緊貼鏡面，不僅提高了超薄鏡的剛性，且省掉了多個促動器的支撐結(jié)構(gòu)，因此可將面密度大幅降低，實現(xiàn)優(yōu)于10kg/m2的面密度水平，意味著相機輕量化技術(shù)又提升了近一個數(shù)量級，但同時也對支撐結(jié)構(gòu)也提出了嚴(yán)格的要求：(1)不能干涉PZT促動，必須能夠?qū)崿F(xiàn)變形調(diào)整的解耦；(2)必須保證支撐穩(wěn)定，實現(xiàn)自由度約束靜定。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提出一種三點被動支撐裝置設(shè)計，用于超薄能動反射鏡的支撐，解決了反射鏡的支撐定位和PZT促動時的變形解耦等技術(shù)問題，具有很好的應(yīng)用前景。

根據(jù)超薄能動鏡三點被動支撐的設(shè)計要求，三點被動支撐方式為簡支，相應(yīng)的支撐結(jié)構(gòu)設(shè)計為鉸支座。一般鉸支座可以分為固定鉸支座和滑移支座，其中固定鉸支座可以轉(zhuǎn)動，但水平，垂直方向不能移動，而滑移支座垂直方向不能移動，但可以轉(zhuǎn)動，也可以沿水平方向移動。而超薄鏡的三個支撐件在PZT促動時，會有轉(zhuǎn)動，同時沿徑向會有平動，因此支撐結(jié)構(gòu)應(yīng)該設(shè)計成滑移支座。

本發(fā)明的技術(shù)解決方案是提供一種適應(yīng)于超薄能動鏡變形解耦的三點被動支撐裝置，其特殊之處在于：包括支撐框架板及固定在支撐框架板上的三個導(dǎo)軌滑塊組件；

每個導(dǎo)軌滑塊組件沿支撐框架板徑向設(shè)置，上述導(dǎo)軌滑塊組件包括彈簧組件、導(dǎo)軌、能夠沿導(dǎo)軌滑動的滑塊、固定在滑塊上表面的魚眼軸承及固定在魚眼軸承內(nèi)孔的支撐件；

上述支撐件的端部曲率半徑與超薄鏡曲率半徑相等，用于固定超薄鏡；

上述彈簧組件與滑塊連接，能夠調(diào)節(jié)滑塊在導(dǎo)軌上的位置。

進(jìn)一步地，上述彈簧組件包括彈簧、彈簧拉桿及彈簧座，上述彈簧的中心軸線與導(dǎo)軌平行，彈簧的一端與滑塊連接，另一端與彈簧拉桿連接，彈簧拉桿通過彈簧座固定在支撐框架板上，彈簧拉桿能夠沿支撐框架板的徑向方向平移；

三個導(dǎo)軌滑塊組件均布在支撐框架板上。

進(jìn)一步地，彈簧座上設(shè)有能夠使彈簧拉桿穿過的通孔，彈簧拉桿穿過所述通孔，通過螺釘對彈簧拉桿進(jìn)行定位。

進(jìn)一步地，上述彈簧組件還包括活節(jié)螺釘，活節(jié)螺釘與滑塊固定連接，彈簧的一端與活節(jié)螺釘上的小孔連接。