變形鏡的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提出一種變形鏡，包括：基座，所述基座上具有沿上下方向貫通所述基座的致動通道；壓電驅動器，所述壓電驅動器安裝在所述致動通道內(nèi)且所述壓電驅動器的推進頭突出于所述基座的上表面；致動通道封閉片，所述致動通道封閉片與所述基座相連以將所述壓電驅動器封閉在所述致動通道內(nèi)；和鏡體，所述鏡體與所述壓電驅動器的推進頭相連。根據(jù)本發(fā)明實施例的變形鏡，采用壓電驅動器提供預緊力，使變形鏡產(chǎn)生形變，可以改變能動光學的光學元件面形，并且能夠達到較高的調(diào)節(jié)精度。
【專利說明】變形鏡
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種變形鏡，可應用于精密傳遞微小位移，并能用于改變能動光學的光學元件面形。
【背景技術】
[0002]變形鏡，又稱變形反射鏡，主要運用于各種自適應光學系統(tǒng)之中，作為波前校正器件校正波前誤差，在自適應光學系統(tǒng)中起著極其重要的作用，是自適應光學系統(tǒng)中的重要部件之一，變形鏡的研究和發(fā)展關系到整個自適應光學系統(tǒng)的校正能力和校正精度。
[0003]變形反射鏡是通過改變自己表面面形來補償波前相位畸變，可分為連續(xù)表面形和分立表面兩種類型。
[0004]連續(xù)表面變形鏡，其優(yōu)點是可以得到連續(xù)的面形，校正精度高，其缺點是面形的變形量比較小。連續(xù)表面的變形反射鏡又可分為整體致動和分立致動兩種。整體致動主要有雙壓電變形鏡和薄模變形鏡，其特點是當控制電壓作用于某一致動單元時，整個反射鏡面都將產(chǎn)生變形，這類變形鏡主要用于與曲率波前傳感器配合校正波前畸變的低階模式部分。
[0005]分立致動變形鏡的一個特點是當控制電壓作用于一個致動器時，只有該致動器相鄰區(qū)域產(chǎn)生局部變形。其中致動方向平行于鏡面時，致動器作用于反射鏡邊緣，只能用于校正離焦和像散等特定像差，因此在自適應光學系統(tǒng)里的應用受到了局限。致動方向垂直于鏡面的連續(xù)表面變形鏡可以校正各階像差，而且能達到很高的校正精度，因此成為自適應光學系統(tǒng)中應用最廣的一種波前校正器。
[0006]國內(nèi)在高調(diào)節(jié)度的可變形鏡系統(tǒng)方面的研究較早，在1986年即建立起了第一套激光波面校正系統(tǒng)(詳見學術報告文獻，姜文漢，自適應光學技術，《中國工程院第二次院士大會學術報告匯編》，1995年7月)，其調(diào)節(jié)口徑是70mm*70mm。從應用上看，到目前為止，在這方面應用最成功的就是美國勞倫斯?利費莫爾國家實驗室的激光核聚變系統(tǒng)。他們采用由Beamlet公司研制成功的400mm*400mm的可變形鏡系統(tǒng)。該系統(tǒng)采用電磁制動器制動的方式，致動器采用六邊形布局方式，實現(xiàn)了大口徑(400mm*400mm)和較高調(diào)節(jié)精度的性能。其位移傳遞系統(tǒng)采用的方式是，致動器直接接觸彈性簧片，彈性簧片與能動光學鏡面粘連在一起。這樣致動器的正向運動位移直接反應到光學鏡面上，其負向位移則因彈性簧片的回復力來實現(xiàn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明旨在至少在一定程度上解決上述技術問題之一。
[0008]為此，本發(fā)明的一個目的在于提出一種可以改變能動光學的光學元件面形，并且能夠達到較高的調(diào)節(jié)精度的變形鏡。
[0009]根據(jù)本發(fā)明實 施例的變形鏡，包括:基座，所述基座上具有沿上下方向貫通所述基座的致動通道；壓電驅動器，所述壓電驅動器安裝在所述致動通道內(nèi)且所述壓電驅動器的推進頭突出于所述基座的上表面；致動通道封閉片，所述致動通道封閉片與所述基座相連以將所述壓電驅動器封閉在所述致動通道內(nèi)；和鏡體，所述鏡體與所述壓電驅動器的推進頭相連。
[0010]根據(jù)本發(fā)明實施例的變形鏡，采用壓電驅動器提供預緊力，使變形鏡產(chǎn)生形變，可以改變能動光學的光學元件面形，并且能夠達到較高的調(diào)節(jié)精度。
[0011]另外，根據(jù)本發(fā)明上述實施例的變形鏡還可以具有如下附加的技術特征:
[0012]根據(jù)本發(fā)明的一個示例，所述壓電驅動器包括金屬外殼和設在所述金屬外殼內(nèi)的壓電陶瓷。
[0013]根據(jù)本發(fā)明的一個示例，所述金屬外殼構造成彈簧狀。
[0014]根據(jù)本發(fā)明的一個示例，所述壓電陶瓷與所述金屬外殼過盈配合。
[0015]根據(jù)本發(fā)明的一個示例，所述變形鏡還包括微調(diào)旋鈕，所述致動通道封閉片上具有與所述微調(diào)旋鈕相適配的通孔，所述微調(diào)旋鈕設在所述致動通道封閉片上且與所述壓電驅動器的下端相連。
[0016]根據(jù)本發(fā)明的一個示例，所述變形鏡還包括碟簧，所述碟簧設在所述致動通道內(nèi)，所述壓電驅動器的推進頭穿過所述碟簧。
[0017]本發(fā)明的附加方面和優(yōu)點將在下面的描述中部分給出，部分將從下面的描述中變得明顯，或通過本發(fā)明的實踐了解到。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0018]本發(fā)明的上述和/或附加的方面和優(yōu)點從結合下面附圖對實施例的描述中將變得明顯和容易理解，其中:
[0019]圖1是根據(jù)本發(fā)明一個實施例的變形鏡的示意圖；和
[0020]圖2是根據(jù)本發(fā)明一個實施例的變形鏡的壓電驅動器的示意圖。
【具體實施方式】
[0021]下面詳細描述本發(fā)明的實施例，所述實施例的示例在附圖中示出，其中自始至終相同或類似的標號表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。下面通過參考附圖描述的實施例是示例性的，旨在用于解釋本發(fā)明，而不能理解為對本發(fā)明的限制。
[0022]在本發(fā)明的描述中，需要理解的是，術語“中心”、“縱向”、“橫向”、“長度”、“寬度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“豎直”、“水平”、“頂”、“底” “內(nèi)”、“外”、“順時針”、“逆時針”等指示的方位或位置關系為基于附圖所示的方位或位置關系，僅是為了便于描述本發(fā)明和簡化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構造和操作，因此不能理解為對本發(fā)明的限制。
[0023]此外，術語“第一”、“第二”僅用于描述目的，而不能理解為指示或暗示相對重要性或者隱含指明所指示的技術特征的數(shù)量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隱含地包括一個或者更多個該特征。在本發(fā)明的描述中，“多個”的含義是兩個或兩個以上，除非另有明確具體的限定。
[0024]在本發(fā)明中，除非另有明確的規(guī)定和限定，術語“安裝”、“相連”、“連接”、“固定”等術語應做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或一體地連接；可以是機械連接，也可以是電連接；可以是直接相連，也可以通過中間媒介間接相連，可以是兩個元件內(nèi)部的連通。對于本領域的普通技術人員而言，可以根據(jù)具體情況理解上述術語在本發(fā)明中的具體含義。
[0025]在本發(fā)明中，除非另有明確的規(guī)定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接觸，也可以包括第一和第二特征不是直接接觸而是通過它們之間的另外的特征接觸。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或僅僅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或僅僅表示第一特征水平高度小于第二特征。
[0026]下面參考附圖來詳細描述根據(jù)本發(fā)明實施例的變形鏡。
[0027]如圖1和圖2所示，根據(jù)本發(fā)明實施例的變形鏡，包括:基座1，壓電驅動器2，致動通道封閉片3和鏡體4。
[0028]具體地說，基座1上具有沿上下方向貫通基座1的致動通道11。
[0029]壓電驅動器2安裝在致動通道11內(nèi)且壓電驅動器2的推進頭21突出于基座1的上表面。
[0030]致動通道封閉片3與基座1相連以將壓電驅動器2封閉在致動通道11內(nèi)。
[0031]鏡體4與壓電驅動器2的推進頭21相連。
[0032]更具體地，根據(jù)本發(fā)明的一個示例，壓電驅動器2包括金屬外殼22和設在金屬外殼22內(nèi)的壓電陶瓷20。有利地，金屬外殼22構造成彈簧狀。進一步地，壓電陶瓷20與金屬外殼22過盈配合。
[0033]當壓電致動器2伸長時，壓電致動器2提供向上的正位移，當壓電致動器2收縮時，由于先前金屬外殼22內(nèi)部預先壓緊壓電陶瓷20，以提供預緊力，當壓電陶瓷20收縮，金屬外殼22也產(chǎn)生收縮，產(chǎn)生向下的負位移；壓電制動器2的正負向位移為鏡體4提供正負向位移，使根據(jù)本發(fā)明實施例的變形鏡產(chǎn)生形變。
[0034]根據(jù)本發(fā)明實施例的變形鏡，采用壓電驅動器提供預緊力，使變形鏡產(chǎn)生形變，可以改變能動光學的光學元件面形，并且能夠達到較高的調(diào)節(jié)精度。
[0035]根據(jù)本發(fā)明的一個示例，所述變形鏡還包括微調(diào)旋鈕5。致動通道封閉片3上具有與微調(diào)旋鈕5相適配的通孔。微調(diào)旋鈕5設在致動通道封閉片3上且與壓電驅動器2的下端相連。
[0036]根據(jù)本發(fā)明的一個示例，所述變形鏡還包括碟簧6。碟簧6設在致動通道11內(nèi)，壓電驅動器2的推進頭2穿過碟簧6。
[0037]換言之，根據(jù)本發(fā)明實施例的變形鏡，基座1是安裝變形鏡配件的基體。將碟簧6裝入致動通道11內(nèi)，再將壓電致動器2放入基座1內(nèi)部，在基座1尾部安裝致動通道封閉片3，再將微調(diào)旋鈕5旋入致動通道封閉片3內(nèi)，旋轉微調(diào)旋鈕5來改變預緊力大小。將鏡體4與壓電驅動器2的推進頭21相連。
[0038]壓電致動器2的動力來源是中心的壓電陶瓷20，在壓電陶瓷20外圍是金屬外殼22包圍。金屬外殼22成彈簧狀，且三面包圍壓電陶瓷20。壓電陶瓷20與金屬外殼22采用過盈配合的方式合為一體。當壓電陶瓷20收縮時，金屬外殼22也一同收縮，當壓電陶瓷20伸長時，頂動金屬外殼22，因金屬外殼22先前制作成彈簧狀，在內(nèi)部壓電陶瓷20伸長作用下產(chǎn)生延展。壓電制動器2的采用減少了致動通道11內(nèi)的配件數(shù)量，使機構更加簡潔、裝配迅速。壓電陶瓷20外的金屬外殼22使安裝者不用預防微調(diào)旋鈕5調(diào)節(jié)時產(chǎn)生的剪切力對驅動器的破壞。該設計使致動通道11內(nèi)配件簡化，方便安裝。
[0039]在本說明書的描述中，參考術語“一個實施例”、“一些實施例”、“示例”、“具體示例”、或“一些示例”等的描述意指結合該實施例或示例描述的具體特征、結構、材料或者特點包含于本發(fā)明的至少一個實施例或示例中。在本說明書中，對上述術語的示意性表述不一定指的是相同的實施例或示例。而且，描述的具體特征、結構、材料或者特點可以在任何的一個或多個實施例或示例中以合適的方式結合。
[0040]盡管上面已經(jīng)示出和描述了本發(fā)明的實施例，可以理解的是，上述實施例是示例性的，不能理解為對本發(fā)明的限制，本領域的普通技術人員在不脫離本發(fā)明的原理和宗旨的情況下在本發(fā)明的范圍內(nèi)可以對上述實施例進行變化、修改、替換和變型。
【權利要求】
1.一種變形鏡，其特征在于，包括:基座，所述基座上具有沿上下方向貫通所述基座的致動通道；壓電驅動器，所述壓電驅動器安裝在所述致動通道內(nèi)且所述壓電驅動器的推進頭突出于所述基座的上表面；致動通道封閉片，所述致動通道封閉片與所述基座相連以將所述壓電驅動器封閉在所述致動通道內(nèi)；和鏡體，所述鏡體與所述壓電驅動器的推進頭相連。
2.根據(jù)權利要求1所述的變形鏡，其特征在于，所述壓電驅動器包括金屬外殼和設在所述金屬外殼內(nèi)的壓電陶瓷。
3.根據(jù)權利要求2所述的變形鏡，其特征在于，所述金屬外殼構造成彈簧狀。
4.根據(jù)權利要求2或3所述的變形鏡，其特征在于，所述壓電陶瓷與所述金屬外殼過盈配合。
5.根據(jù)權利要求1所述的變形鏡，其特征在于，還包括微調(diào)旋鈕，所述致動通道封閉片上具有與所述微調(diào)旋鈕相適配的通孔，所述微調(diào)旋鈕設在所述致動通道封閉片上且與所述壓電驅動器的下端相連。
6.根據(jù)權利要求1所述的變形鏡，其特征在于，還包括碟簧，所述碟簧設在所述致動通道內(nèi)，所述壓電驅動器的推進頭穿過所述碟簧。
【文檔編號】G02B26/06GK103645558SQ201310701623
【公開日】2014年3月19日 申請日期:2013年12月19日 優(yōu)先權日:2012年12月28日
【發(fā)明者】黃磊, 鞏馬理, 閆平, 柳強, 張海濤, 康少男 申請人:清華大學