[发明专利]一种空间滤波器端透镜五维调节方法及其装置

权利要求书

1.一种用于空间滤波器端透镜调节的五维并联机构，其特征在于，包括动平台(11)、静平台(14)、中间平台(18)、支链以及连接所述静平台(14)和中间平台(18)的固定支杆(B-5)；

所述的静平台(14)由互相平行的前静平台(B-8)和后静平台(B-10)，以及连接前静平台(B-8)和后静平台(B-10)的连接柱(B-9)构成，在所述的后静平台(B-10)上设有与所述空间滤波器的固定法兰(15)相对应的螺纹孔(B-14)；

所述的支链至少三条，每条分别由二对球铰链(B-1)、连杆(B-3)、滑块(B-4)、固定支杆(B-5)、伺服电机(B-6)和丝杆(B-7)组成，所述的伺服电机(B-6)安装在所述的后静平台(B-10)上，该伺服电机(B-6)的转动轴与丝杆(B-7)的一端相连，该丝杆(B-7)的另一端依次穿过所述的前静平台(B-8)和滑块(B-4)；所述的球铰链(B-1)设有供所述钢球(B-2)嵌入的卡槽，二对球铰链(B-1)分别固定在所述的滑块(B-4)和所述的动平台(11)上，所述连杆(B-3)的两端分别连接所述的球铰链(B-1)；

所述的固定支杆(B-5)上设有供滑块(B-4)移动的轨道；

所述的伺服电机(B-6)驱动所述的丝杆(B-7)转动，从而带动滑块(B-4)在所述固定支杆(B-5)的轨道上移动，使所述的球铰链(B-1)转动，最终实现多条支链协同运动控制动平台(11)产生五维动作。

2.根据权利要求1所述的用于空间滤波器端透镜调节的五维并联机构，其特征在于，每对球铰链(B-1)由固定铰链座、钢球(B-2)和活动铰链座活动连接而成。

3.一种空间滤波器端透镜的调节方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：

步骤1.将权利要求1或2所述的五维并联机构安装到所述的空间滤波器上；

步骤2.空间滤波器端透镜主光轴Z向定位：

在主光轴的上方固定光束转折器(2)和激光器(3)，使激光器(3)发出的光通过光束转折器(2)分成两束平行光分别射向空间滤波器端透镜(4)；

沿主光轴方向设置供CCD相机移动的导轨，通过计算机控制CCD相机沿主光轴向端透镜(4)移动，直至扫描到端透镜(4)前光斑为止，确定最强光斑的位置，记录CCD相机(1)相对于端透镜(4)的位置为一阶鬼点位置，并测量得到端透镜(4)到一阶鬼点位置距离为f₁；

计算端透镜实际焦距f₀，公式如下：

其中，n为介质折射率，d为端透镜(4)的中心厚度，R₁表示端透镜(4)入射面曲率半径，f₁为一阶鬼像的焦距，f_F为端透镜(4)表面顶点到端透镜(4)焦点的距离；

设空间滤波器(7)的滤波小孔板(6)到波纹管(5)出射端面的距离d₁，调节波纹管(5)与端透镜(4)的间距d₂，按照透镜主轴Z向定位要求，满足d₂＝f₀-d₁，即完成端透镜(4)主光轴Z向调节；

步骤3.俯仰偏航和X-Y面平移衍射成像定位：

沿空间滤波器端透镜主光轴方向放置分光镜(10)和激光器(3)，使激光器(3)发出的光经分光镜(10)透射后，入射到空间滤波器端透镜(4)，经该端透镜(4)的反射光经过分光镜(10)反射形成反射光；

沿该反射光方向依次放置标准透镜(9)、滤光片(16)和CCD相机(1)，使该反射光穿过标准透镜(9)和滤光片(16)汇聚后的光斑被CCD相机(1)采集，按照高斯成像公式确定标准透镜(9)的精确位置，使CCD相机能够采集合适尺寸的衍射光斑；

计算机(8)接收CCD相机(1)采集的光斑信号并处理，控制所述的五维并联机构的动平台(11)运动，从而调节端透镜(4)的位置姿态，直至光斑位于坐标系原点且出现完整衍射环；

步骤4.通过固定螺套(13)连接空间滤波器(7)上的固定法兰(15)，通过固定螺杆(17)连接透镜法兰(12)，保证透镜法兰(12)相对固定法兰(15)处于静止位置。