CN105445887A - 用于光学元件支撑的调整机构 - Google Patents

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Abstract

用于光学元件支撑的调整机构，涉及光学元件的精密调整技术领域，具体涉及用于光学元件支撑的调整机构；本机构为了解决现有光学元件偏心调整的方式行程范围有限以及更好的解决热应力消除的技术问题；光学元件的调整量作为运动控制的输入，通过控制软件解算出三个作动器的移动量，然后发指令触发作动器开始驱动柔性片体，三个作动器驱动三个柔性片体过程中通过三个位移传感器进行位置反馈，实现运动的闭环控制，从而达到光学元件精确的偏心位置调整；本机构采用一体式结构，避免了由于连接固紧产生的内应力以及二次装配所带来的偏心及倾斜，很大程度上削减了热应力导致的变形问题。

Description

用于光学元件支撑的调整机构
技术领域
本发明涉及光学元件的精密调整技术领域，具体涉及用于光学元件支撑的调整机构。
背景技术
光学***装集成时，为了得到一个最佳性能的***，要求所有的光学元件必须具有较高的同轴度，保证每个光学元件的中心都在一个公共的光学轴线上，因此，为单个光学元件配置一个高分辨率、高稳定性的偏心调整机构是很有必要的。
光学元件的偏心调整通常都是采用机械调整结构，而调整机构的的热膨胀系数与元件的不一致，在受热应力冲击时导致镜体产生变形，从而影响光学***的***波相差，通常采用的解决方法是在机械调整机构的选材上尽量与光学元件的材料接近。另外，针对不同的光学***特性，调整机构在结构上的要求也相差甚大，例如对反射镜而言，通常光学元件与支撑之间需要有足够的通光孔径，以保证不影响光线的传递。同时还要考虑光学元件的使用环境，比如在真空环境下应具有良好的真空兼容性等，都是在设计时需要考虑的因素。
目前能实现光学元件偏心调整的方式有很多种，而大多都是采用柔性片体的方式来实现，主要是柔性铰链结构容易实现高分辨率，且其稳定性也能满足使用要求，同时在空间上也比较紧凑，现已逐步取代了传统的偏心调整机构。但是其存在的问题是行程范围有限，并且在热应力消除方面没有更好的解决。
发明内容
本发明为了解决现有光学元件偏心调整的方式行程范围有限以及更好的解决热应力消除的技术问题，提供一种用于光学元件支撑的调整机构。
用于光学元件支撑的调整机构，包括调整机构主体、弹性压环、支撑结构、柔性铰链、柔性片体、作动器和位移传感器；
所述调整机构主体与光学元件的支撑结构通过三个柔性片体连接，所述三个柔性片体沿光学元件的切线方向均匀分布，并与调整机构主体上均布的三个柔性铰链连接；光学元件与支撑结构通过弹性压环连接；三个作动器分别驱动三个柔性片体，获得光学元件三个自由度的移动量，并通过三个位移传感器进行位置反馈，实现运动的闭环控制，达到光学元件精确的偏心位置调整。
所述的柔性铰链由对称设置的第一弹性片体和第二弹性片体组成弹簧组件，设置在柔性铰链的外侧，用于提供回复力。
本发明的有益效果：
一、本发明所述的支撑调整机构，其光学元件的支撑结构与调整机构的三个切向的片体结合在一起，采用一体式结构，避免了由于连接固紧产生的内应力以及二次装配所带来的偏心及倾斜。
二、本发明所述的支撑调整机构，其光学元件的支撑结构沿镜体切线方向，并且沿光学元件轴线方向是均布的，所以在受热应力的影响下，镜体会产生一个沿轴向的转动，很大程度上削减了热应力导致的变形问题，能够适用于温度波动较大的环境。
三、本发明所述的支撑调整机构在选材、表面处理和零部件的选择方面都具备良好的真空兼容性，可以满足较高真空度的使用要求。
四、本发明采用的调整机构直接作为光学元件的支撑结构，从而在使得结构更紧凑，并且镜体与支撑结构之间的通光部分更大。
附图说明
图1为本发明所述的用于光学元件支撑的调整机构的支撑调整机构装配图；
图2为本发明所述的用于光学元件支撑的调整机构的柔性铰链结构图。
具体实施方式
具体实施方式一、结合图1和图2说明本实施方式，所述调整机构主体6与光学元件2的支撑结构10通过三个柔性片体3连接，光学元件2与支撑结构10通过弹性压环1连接。三个柔性片体3沿光学元件2的切线方向均匀分布。
本实施方式中所述三个柔性片体3分别与调整机构主体6上的三个柔性铰链5连接，三个柔性铰链5在调整机构主体6上轴向120°均布，实现沿光学元件2切线方向的三个运动自由度。柔性铰链5在传统的柔性铰链的基础上在两个片体之间增加了对称设置的第一弹性片体5-1和第二弹性片体5-2，结构如图2所示，其很大程度上增加了支撑调整机构的刚度，并且不会影响柔性铰链5的自由度及调整范围。
本实施方式所述作动器8作为整个调整机构的驱动部件，位移传感器9作为反馈***，实现调整机构的闭环调整。在调整机构运动过程中，设置在柔性铰链5外侧的弹簧组件7提供足够的回复力，并且可以根据不同的使用要求来调节整个调整机构的刚度，用于柔性铰链5的弹性变形有一定的范围。因此在三个在柔性铰链5的一端各设有保护结构4，避免在调整过程中发生意外对整个结构造成破坏。
本实施方式所述的调整机构在调整过程中，光学元件2的调整量作为运动控制的输入，通过控制软件解算出三个作动器8的移动量，然后发指令触发作动器8开始驱动柔性片体3，三个作动器8驱动三个柔性片体3过程中通过三个位移传感器9进行位置反馈，实现运动的闭环控制，从而达到光学元件2精确的偏心位置调整。

Claims (4)

1.用于光学元件支撑的调整机构，包括调整机构主体(6)、弹性压环(1)、支撑结构(10)、柔性铰链(5)、柔性片体(3)、作动器(8)和位移传感器(9)；
其特征是，所述调整机构主体(6)与光学元件(2)的支撑结构(10)通过三个柔性片体(3)连接，所述三个柔性片体(3)沿光学元件(2)的切线方向均匀分布，并与调整机构主体(6)上均布的三个柔性铰链(5)连接；光学元件(2)与支撑结构(10)通过弹性压环(1)连接；
三个作动器(8)分别驱动三个柔性片体(3)，获得光学元件(2)三个自由度的移动量，并通过三个位移传感器(9)进行位置反馈，实现运动的闭环控制，达到光学元件(2)精确的偏心位置调整。
2.根据权利要求1所述的用于光学元件支撑的调整机构，其特征在于，所述柔性铰链(5)由对称设置的第一弹性片体(5-1)和第二弹性片体(5-2)组成。
3.根据权利要求1所述的用于光学元件支撑的调整机构，其特征在于，在所述柔性铰链(5)的一端设有保护结构(4)。
4.根据权利要求1所述的用于光学元件支撑的调整机构，其特征在于，还包括弹簧组件(7)，设置在柔性铰链(5)的外侧，用于提供回复力。
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