[发明专利]偏转轴相交于反射镜表面的低高度双轴偏转装置及方法

权利要求书

1.一种偏转轴相交于反射镜表面的低高度双轴偏转装置，其特征在于：包括底座(1)，安装在底座(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)上的第一弹性筝形环(3‐1)，一端固定在第二固定支座(2‐2)上的第二弹性筝形环(3‐2)，一端固定在第三固定支座(2‐3)上的第三弹性筝形环(3‐3)，一端固定在第四固定支座(2‐4)上的第四弹性筝形环(3‐4)，水平安装于第一弹性筝形环(3‐1)内的第一压电陶瓷(4‐1)，水平安装于第二弹性筝形环(3‐2)内的第二压电陶瓷(4‐2)，水平安装于第三弹性筝形环(3‐3)内的第三压电陶瓷(4‐3)，水平安装于第四弹性筝形环(3‐4)内的第四压电陶瓷(4‐4)，通过柔性铰链与第一弹性筝形环(3‐1)、第二弹性筝形环(3‐2)，第三弹性筝形环(3‐3)和第四弹性筝形环(3‐4)连接的偏转支撑座(5)，与偏转支撑座(5)固定连接的反射镜承载台(6)，放置在反射镜承载台(6)上方的反射镜(7)，通过柔性铰链与反射镜承载台(6)连接且固定在第一固定支座(2‐1)上的第一连接台(8‐1)，通过柔性铰链与反射镜承载台(6)连接且固定在第二固定支座(2‐2)上的第二连接台(8‐2)，通过柔性铰链与反射镜承载台(6)连接且固定在第三固定支座(2‐3)上的第三连接台(8‐3)，通过柔性铰链与反射镜承载台(6)连接且固定在第四固定支座(2‐4)上的第四连接台(8‐4)；所述第一弹性筝形环(3‐1)和第二弹性筝形环(3‐2)位于X轴上且关于Y轴对称，第三弹性筝形环(3‐3)和第四弹性筝形环(3‐4)位于Y轴上且关于X轴对称；所述反射镜(7)采用了沉降的安装方式，安装在反射镜承载台(6)的内部，且反射镜(7)的上表面与第一连接台(8‐1)、第二连接台(8‐2)、第三连接台(8‐3)和第四连接台(8‐4)所连接的柔性铰链中线处于同一平面，以保证偏转轴线交汇于反射镜表面。

2.一种利用权利要求1所述的偏转轴相交于反射镜表面的低高度双轴偏转装置实现双轴偏转的方法，其特征在于：差动驱动第三压电陶瓷(4‐3)与第四压电陶瓷(4‐4)，推动偏转支撑座(5)运动，即实现围绕X轴方向的偏转；差动驱动第一压电陶瓷(4‐1)与第二压电陶瓷(4‐2)，推动偏转支撑座(5)运动，即实现围绕y轴方向的偏转，实现偏转轴相交于反射镜(7)表面的双轴偏转。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于：所述实现围绕X轴方向的偏转的具体方法为：使反射镜(7)镜面绕X轴正向偏转时，第三压电陶瓷(4‐3)与第四压电陶瓷(4‐4)采用差动的方式工作，第四压电陶瓷(4‐4)伸长，第三压电陶瓷(4‐3)等量缩短，压电陶瓷的线性位移输出加载于第三弹性筝形环(3‐3)和第四弹性筝形环(3‐4)上，第三弹性筝形环(3‐3)短轴方向伸长，第四弹性筝形环(3‐4)短轴方向缩短，推动偏转支撑座(5)沿Y轴负向产生位移，偏转支撑座(5)以及反射镜承载台(6)由于受到第一连接台(8‐1)、第二连接台(8‐2)、第三连接台(8‐3)、第四连接台(8‐4)及其柔性铰链的约束作用，承载反射镜(7)绕X轴正向偏转；与之原理相同，绕X轴负向偏转时，第三压电陶瓷(4‐3)与第四压电陶瓷(4‐4)也采用差动的方式工作，第四压电陶瓷(4‐4)缩短，第三压电陶瓷(4‐3)等量伸长，即实现承载反射镜(7)绕X轴负向偏转；

所述实现围绕y轴方向的偏转，同理，第一压电陶瓷(4‐1)与第二压电陶瓷(4‐2)采用差动方式工作，一个压电陶瓷伸长时另一个压电陶瓷等量缩短，即实现承载反射镜(7)绕Y轴双向偏转；

第一压电陶瓷(4‐1)、第二压电陶瓷(4‐2)、第三压电陶瓷(4‐3)和第四压电陶瓷(4‐4)协同工作，即实现对反射镜双轴偏转的控制，由于偏转轴X和偏转轴Y相交于反射镜(7)上表面，因此减少了由于镜面纵向位移所带来的光路控制误差。