[发明专利]一种柔性高精度次镜组件调焦机构

说明书

本发明公开了一种柔性高精度次镜组件调焦机构，解决了传统调焦方式结构复杂、调焦精度差、调焦过程易出现卡滞，且调焦机构加工和装配复杂的问题。该调焦机构包括：包括底架、固定环、柔性支撑导向机构、被探环板、压电陶瓷致动器、柔性放大机构以及测量反馈传感器；底架、固定环、被探环板、柔性支撑导向机构依次安装，柔性支撑导向机构上安装被调焦次镜组件，压电陶瓷致动器和柔性放大机构为多个，并一一配合组成多个用于提供调焦量的驱动机构；多个驱动机构安装在底架和支撑导向机构之间，测量反馈传感器安装在底架上并用于测量调焦次镜组件的位移量。

技术领域

本发明属于光学技术领域，具体涉及一种柔性高精度次镜组件调焦机构。

背景技术

调焦机构是光机系统中的重要组件。地基望远镜、经纬仪等光学仪器由于使用环境温度等因素变化的影响，引起沿光轴光学元件间距变化，会造成系统像差；空间相机更是承受发射阶段的振动、冲击、高低温等严苛力学环境的影响，可能造成成像质量下降。针对上述情况，通过调焦系统调节离焦量，是保证系统像质的关键环节和重要手段。

成像光学系统一般由多个具有不同作用的光学元件组成。主次镜组对成像起决定作用，其对光学间隔的要求非常严格，基于此，传统调焦更倾向选择对光学间隔不敏感的光学元件(校正镜等)作为调焦镜。此调节方式需要较大的调焦量和较低的调焦分辨率。常用的调焦机构有丝杠螺母和凸轮机构。丝杠螺母机构费用较低，但是其在极限位置容易卡滞；凸轮机构可靠性高，调焦准确，但是其设计加工和装配较为复杂。

发明内容

本发明的目的是提供一种柔性高精度次镜组件调焦机构，解决了传统调焦方式结构复杂、调焦精度差、调焦过程易出现卡滞，且调焦机构加工和装配复杂的问题。

本发明的基本设计思路是：

利用压电陶瓷致动器作为动力源，配合柔性放大机构组成驱动机构，满足调焦位移输出量，同时以柔性支撑导向机构作为次镜支撑和导向机构，实现次镜的高精度调焦。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种柔性高精度次镜组件调焦机构，包括底架、固定环、柔性支撑导向机构、被探环板、压电陶瓷致动器、柔性放大机构以及测量反馈传感器；

底架包括水平底板以及周向均布在水平底板外沿上的至少三个竖直支撑臂；竖直支撑臂一端与所述水平底板外沿固连，另一端与所述固定环固连，使得水平底板与所述固定环保持平行；

柔性支撑导向机构包括中心盘以及沿周向均布在中心盘外圆表面，且沿中心盘径向向外伸出的至少六组柔性臂组件；

柔性臂组件沿着中心盘的径向方向依次由第一连接部、柔性部以及第二连接部组成；

被调焦次镜组件的次镜座底面设有与所述柔性支撑导向机构形状相适配的凹部，柔性支撑导向机构整体嵌入所述凹部并通过第一连接部固定在凹部内，同时柔性部以及第二连接部向外伸出次镜座外部；

固定环通过至少六个第二连接部与柔性支撑导向机构相连；

被探环板固定在被调焦次镜组件的次镜座底面；被探环板上设有至少三个凸起；

压电陶瓷致动器和柔性放大机构均至少为三个；每一个压电陶瓷致动器与每一个柔性放大机构配合安装，组成一个驱动机构；至少三个驱动机构均匀分布在水平底板上；至少三个驱动机构的输出端均与所述中心盘连接；

测量反馈传感器至少三个，均固定插装在所述水平底板上，且分别与所述至少三个凸起位置一一对应。

进一步地，为了放大调焦量，上述柔性放大机构包括顶部柔性铰链、两个侧臂以及中部柔性臂；

顶部柔性铰链呈拱形结构，顶部柔性铰链的两端分别与两个侧臂顶部连接，且顶部柔性铰链分别与两个侧臂之间的夹角为α，且α大于90°；