本發(fā)明涉及光束控制技術(shù)領(lǐng)域技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種二維電調(diào)鏡裝置。

背景技術(shù)：

在光學(xué)系統(tǒng)中，為了精確控制光束的傳播方向，必須對其中的光學(xué)元件進行精確地位置裝調(diào)。但是受環(huán)境溫度變化、結(jié)構(gòu)件應(yīng)力釋放等因素的影響，不同的環(huán)境條件下，光學(xué)元件的理想位置并不唯一。因此，對于一些精度需求較高的光學(xué)系統(tǒng)，要求光學(xué)系統(tǒng)中必須具有角度狀態(tài)可以調(diào)節(jié)的反射鏡，以補償光路因外界環(huán)境變化引起的偏差。

兩維快速反射鏡具有響應(yīng)速度快、指向精度和角度分辨力高等優(yōu)點，被廣泛應(yīng)用于各種光路調(diào)節(jié)、校正、補償系統(tǒng)中。公開號為“CN102313966A”的中國專利公開了一種剛性承載式快速控制反射鏡，它采用關(guān)節(jié)軸承實現(xiàn)運動部分與不動部分的萬向連接，采用音圈電機驅(qū)動反射鏡實現(xiàn)二維偏轉(zhuǎn)。但是，它和許多快速反射鏡一樣存在轉(zhuǎn)角范圍小、制造成本高的缺陷，因此不適于調(diào)節(jié)范圍需求較大的場合；而且，對于無需快速高頻校正的光學(xué)系統(tǒng)，使用快速反射鏡進行光路修正還存在極大的資源浪費問題。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

為了克服現(xiàn)有快速反射鏡轉(zhuǎn)角范圍小、制造成本高的不足，同時實現(xiàn)平面反射鏡的二維自動調(diào)節(jié)，本發(fā)明提供了一種采用關(guān)節(jié)軸承作為連接副、采用步進電機作為驅(qū)動器的二維電調(diào)鏡裝置。

本發(fā)明的一種二維電調(diào)鏡裝置，包括：

支撐基座；

后端表面設(shè)有兩個圓形沉孔的反射鏡座；

通過鏡片壓塊固定在反射鏡座前端表面的平面反射鏡；

固定在反射鏡座后端表面中心的中心軸，

內(nèi)環(huán)套裝在中心軸上且通過圓螺母進行緊固的關(guān)節(jié)軸承；

固定在支撐基座前端表面且將關(guān)節(jié)軸承外環(huán)壓緊在支撐基座上的軸承壓環(huán)；

固定在支撐基座后端表面的調(diào)節(jié)螺釘座；

通過螺紋與調(diào)節(jié)螺釘座固連的調(diào)節(jié)螺釘；

前端伸入中心軸尾孔中且其后端套裝在調(diào)節(jié)螺釘前端的消隙彈簧；

固定在支撐基座上且分別位于方位軸線和俯仰軸線上的俯仰步進電機和方位步進電機，所述俯仰步進電機和方位步進電機輸出軸的軸線到支撐基座中心的距離相同；

固定在支撐基座上且與俯仰步進電機以支撐基座中心成中心對稱的俯仰復(fù)位彈簧座；

固定在支撐基座上且與方位步進電機以支撐基座中心成中心對稱的方位復(fù)位彈簧座；

前端伸入反射鏡座上與之對應(yīng)的圓形沉孔中、后端置于俯仰復(fù)位彈簧座前端凹槽內(nèi)的俯仰復(fù)位彈簧；

前端伸入反射鏡座上與之對應(yīng)的圓形沉孔中、后端置于方位復(fù)位彈簧座前端凹槽內(nèi)的方位復(fù)位彈簧；

一一對應(yīng)固定在俯仰步進電機和方位步進電機輸出軸上的俯仰伸縮滑塊和方位伸縮滑塊，所述俯仰伸縮滑塊和方位伸縮滑塊結(jié)構(gòu)相同，其前端設(shè)有球頭，其側(cè)面軸向設(shè)有兩個導(dǎo)向條；所述俯仰伸縮滑塊和方位伸縮滑塊均通過球頭與反射鏡座后端表面相接觸，用于推動反射鏡座進行偏轉(zhuǎn)運動；

固定在支撐基座上的俯仰滑塊導(dǎo)向座和方位滑塊導(dǎo)向座，所述俯仰滑塊導(dǎo)向座與方位滑塊導(dǎo)向座結(jié)構(gòu)相同，其上設(shè)有導(dǎo)向槽；所述俯仰伸縮滑塊上的導(dǎo)向條與俯仰滑塊導(dǎo)向座上的導(dǎo)向槽相配合，所述方位伸縮滑塊上的導(dǎo)向條與方位滑塊導(dǎo)向座上的導(dǎo)向槽相配合。

進一步的，所述中心軸上設(shè)有凸臺結(jié)構(gòu)，后端設(shè)有螺紋，尾部設(shè)有尾孔。

進一步的，采用中心鎖緊螺母將調(diào)節(jié)螺釘鎖緊。

進一步的，所述調(diào)節(jié)螺釘尾部設(shè)有開槽，通過調(diào)節(jié)調(diào)節(jié)螺釘來調(diào)節(jié)消隙彈簧預(yù)緊力大小，從而消除關(guān)節(jié)軸承內(nèi)外環(huán)之間的軸向間隙。

進一步的，采用俯仰彈簧座鎖緊螺母將俯仰復(fù)位彈簧座鎖緊，采用俯仰彈簧座鎖緊螺母將方位復(fù)位彈簧座鎖緊。

進一步的，所述俯仰復(fù)位彈簧座和方位復(fù)位彈簧座的尾部均設(shè)有開槽，通過調(diào)節(jié)俯仰復(fù)位彈簧座來調(diào)節(jié)俯仰復(fù)位彈簧預(yù)緊力大小，通過調(diào)節(jié)方位復(fù)位彈簧座來調(diào)節(jié)方位復(fù)位彈簧預(yù)緊力大小。

進一步的，所述俯仰伸縮滑塊和方位伸縮滑塊后端均設(shè)有內(nèi)螺紋，所述俯仰步進電機和方位步進電機的輸出軸上均設(shè)有外螺紋，所述俯仰步進電機輸出軸上的外螺紋與俯仰伸縮滑塊上的內(nèi)螺紋相配合，所述方位步進電機輸出軸上的外螺紋與方位伸縮滑塊上的內(nèi)螺紋相配合。

本發(fā)明的有益效果是：

1、本發(fā)明通過步進電機與伸縮滑塊的螺紋連接及滑塊導(dǎo)向座的限位導(dǎo)向，實現(xiàn)了步進電機回轉(zhuǎn)運動向直線運動的轉(zhuǎn)化，進而通過伸縮滑塊端部的球頭直接驅(qū)動反射鏡座及反射鏡進行小角度偏轉(zhuǎn)，相對于應(yīng)用音圈電機或壓電陶瓷等昂貴的直線驅(qū)動器而言，不僅大幅度降低了二維電調(diào)鏡的制造成本，而且大大增加了驅(qū)動器的行程，使二維電調(diào)鏡可實現(xiàn)±5°級別范圍的角度調(diào)節(jié)，較快速反射鏡±5′級別的調(diào)節(jié)范圍提高了近百倍。

2、此外，可調(diào)節(jié)預(yù)緊力的消隙彈簧實現(xiàn)了關(guān)節(jié)軸承內(nèi)外環(huán)軸向間隙的消除，可靠保證了二維電調(diào)鏡的回轉(zhuǎn)精度。

3、本發(fā)明結(jié)構(gòu)緊湊、經(jīng)濟實用，并且轉(zhuǎn)角范圍大，特別適于無需快速高頻校正的光學(xué)系統(tǒng)應(yīng)用。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的一種二維電調(diào)鏡裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2為沿圖1中A-A向的剖面圖。

圖3為圖1所示的一種二維電調(diào)鏡裝置的左視圖。

圖4為步進電機與伸縮滑塊的組件圖。

圖5為滑塊導(dǎo)向座的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖中：1、支撐基座；2、反射鏡座；3、平面反射鏡；4、中心軸；5、軸承壓環(huán)；6、鏡片壓塊；7a、俯仰伸縮滑塊；7b、方位伸縮滑塊；71、導(dǎo)向條；72、球頭；8a、俯仰滑塊導(dǎo)向座；8b、方位滑塊導(dǎo)向座；81、導(dǎo)向槽；9、關(guān)節(jié)軸承；10、圓螺母；11a、俯仰步進電機；11b、方位步進電機；12、消隙彈簧；13、調(diào)節(jié)螺釘座；14、調(diào)節(jié)螺釘；15、中心鎖緊螺母；16a、俯仰復(fù)位彈簧座；16b、方位復(fù)位彈簧座；17a、俯仰彈簧座鎖緊螺母；17b、方位彈簧座鎖緊螺母；18a、俯仰復(fù)位彈簧；18b、方位復(fù)位彈簧。

具體實施方式

以下結(jié)合附圖對本發(fā)明作進一步詳細(xì)說明。

如圖1至圖3所示，本發(fā)明的一種二維電調(diào)鏡裝置，主要包括：支撐基座1、反射鏡座2、平面反射鏡3、中心軸4、軸承壓環(huán)5、鏡片壓塊6、俯仰伸縮滑塊7a、方位伸縮滑塊7b、俯仰滑塊導(dǎo)向座8a、方位滑塊導(dǎo)向座8b、關(guān)節(jié)軸承9、圓螺母10、俯仰步進電機11a、方位步進電機11b、消隙彈簧12、調(diào)節(jié)螺釘座13、調(diào)節(jié)螺釘14、中心鎖緊螺母15、俯仰復(fù)位彈簧座16a、方位復(fù)位彈簧座16b、俯仰彈簧座鎖緊螺母17a、俯仰彈簧座鎖緊螺母17b、俯仰復(fù)位彈簧18a、方位復(fù)位彈簧18b。

平面反射鏡3通過鏡片壓塊6固定在反射鏡座2的前端表面，反射鏡座2的后端表面中心與中心軸4固連在一起，反射鏡座2的后端表面設(shè)置有兩個圓形沉孔。

中心軸4上設(shè)置有凸臺結(jié)構(gòu)，中心軸4后端設(shè)置有螺紋，中心軸4尾部設(shè)置有尾孔。關(guān)節(jié)軸承9的內(nèi)環(huán)套裝在中心軸4上，圓螺母10通過螺紋與中心軸4相固連，并將關(guān)節(jié)軸承9的內(nèi)環(huán)緊固在中心軸4上的凸臺結(jié)構(gòu)處。

軸承壓環(huán)5固定在支撐基座1的前端表面，并將關(guān)節(jié)軸承9的外環(huán)壓緊在支撐基座1上。通過關(guān)節(jié)軸承9實現(xiàn)運動部分與不動部分的萬向連接，即實現(xiàn)支撐基座1與反射鏡座2的萬向連接。

消隙彈簧12前端伸入中心軸4的尾孔中，消隙彈簧12后端套裝在調(diào)節(jié)螺釘14前端。調(diào)節(jié)螺釘14通過螺紋與調(diào)節(jié)螺釘座13相固連，調(diào)節(jié)螺釘座13與支撐基座1的后端表面固連在一起，并將消隙彈簧12限制在調(diào)節(jié)螺釘14與中心軸4的尾孔之間，通過中心鎖緊螺母15對調(diào)節(jié)螺釘14進行鎖緊，調(diào)節(jié)螺釘14的尾部設(shè)置有開槽，通過調(diào)節(jié)調(diào)節(jié)螺釘14來調(diào)節(jié)消隙彈簧12的預(yù)緊力大小，從而消除關(guān)節(jié)軸承9內(nèi)外環(huán)之間的軸向間隙。

如圖3和圖4所示，在坐標(biāo)系中，X軸即為二維電調(diào)鏡裝置的俯仰軸，Y軸即為二維電調(diào)鏡裝置的方位軸。在X軸的軸線上設(shè)置有方位步進電機11b，在Y軸的軸線上設(shè)置有俯仰步進電機11a，俯仰步進電機11a和方位步進電機11b均固連在支撐基座1上，且這兩個步進電機輸出軸的軸線到坐標(biāo)原點O即支撐基座1中心的距離相同。

俯仰步進電機11a相對于坐標(biāo)原點O中心對稱的位置處設(shè)置有俯仰復(fù)位彈簧座16a，方位步進電機11b相對于坐標(biāo)原點O中心對稱的位置處設(shè)置有方位復(fù)位彈簧座16b，俯仰復(fù)位彈簧座16a和方位復(fù)位彈簧座16b均通過螺紋固連在支撐基座1上。俯仰復(fù)位彈簧18a前端伸入反射鏡座2上與之正對的圓形沉孔中，俯仰復(fù)位彈簧18a后端置于俯仰復(fù)位彈簧座16a前端凹槽內(nèi)，通過俯仰復(fù)位彈簧座16a將俯仰復(fù)位彈簧18a限制在俯仰復(fù)位彈簧座16a和反射鏡座2上與之正對的圓形沉孔之間；方位復(fù)位彈簧18b前端伸入反射鏡座2上與之正對的圓形沉孔中，方位復(fù)位彈簧18b后端置于方位復(fù)位彈簧座16b前端凹槽內(nèi)，通過方位復(fù)位彈簧座16b將方位復(fù)位彈簧18b限制在方位復(fù)位彈簧座16b和反射鏡座2上與之正對的圓形沉孔之間。通過俯仰彈簧座鎖緊螺母17a對俯仰復(fù)位彈簧座16a進行鎖緊，通過俯仰彈簧座鎖緊螺母17b對方位復(fù)位彈簧座16b進行鎖緊。俯仰復(fù)位彈簧座16a和方位復(fù)位彈簧座16b的尾部均設(shè)置有開槽，通過調(diào)節(jié)俯仰復(fù)位彈簧座16a來調(diào)節(jié)俯仰復(fù)位彈簧18a的預(yù)緊力大小，通過調(diào)節(jié)方位復(fù)位彈簧座16b來調(diào)節(jié)方位復(fù)位彈簧18b的預(yù)緊力大小。

俯仰伸縮滑塊7a與方位伸縮滑塊7b的結(jié)構(gòu)尺寸完全相同。如圖4所示，俯仰伸縮滑塊7a前端設(shè)置有球頭72，其側(cè)面軸向設(shè)置有兩個導(dǎo)向條71，俯仰伸縮滑塊7a后端設(shè)置有內(nèi)螺紋；同理，方位伸縮滑塊7b前端也設(shè)置有球頭72，其側(cè)面軸向也設(shè)置有兩個導(dǎo)向條71，方位伸縮滑塊7b后端設(shè)置有內(nèi)螺紋。俯仰步進電機11a和方位步進電機11b的輸出軸上均設(shè)置有外螺紋，并且俯仰步進電機11a的輸出軸上的外螺紋與俯仰伸縮滑塊7a上的內(nèi)螺紋相互配合，方位步進電機11b的輸出軸上的外螺紋與方位伸縮滑塊7b上的內(nèi)螺紋相互配合。

俯仰滑塊導(dǎo)向座8a與方位滑塊導(dǎo)向座8b的結(jié)構(gòu)尺寸完全相同。如圖5所示，俯仰滑塊導(dǎo)向座8a上設(shè)置有導(dǎo)向槽81；同理，方位滑塊導(dǎo)向座8b上也設(shè)置有導(dǎo)向槽81。俯仰滑塊導(dǎo)向座8a與方位滑塊導(dǎo)向座8b均固定在支撐基座1上，俯仰伸縮滑塊7a上的導(dǎo)向條71與俯仰滑塊導(dǎo)向座8a上的導(dǎo)向槽81相互配合，方位伸縮滑塊7b上的導(dǎo)向條71與方位滑塊導(dǎo)向座8b上的導(dǎo)向槽81相互配合，俯仰伸縮滑塊7a和方位伸縮滑塊7b均通過前端的球頭72與反射鏡座2后端表面相接觸，以便推動反射鏡座2進行偏轉(zhuǎn)運動。

完成裝配后，在俯仰步進電機11a輸出軸回轉(zhuǎn)運動的驅(qū)動下，俯仰伸縮滑塊7a將沿著俯仰滑塊導(dǎo)向座8a進行伸縮運動，同時配合俯仰復(fù)位彈簧18a的回復(fù)彈力以及關(guān)節(jié)軸承9的作用，實現(xiàn)反射鏡座2及平面反射鏡3繞X軸在±5°范圍內(nèi)的俯仰偏轉(zhuǎn)運動；在方位步進電機11b輸出軸回轉(zhuǎn)運動的驅(qū)動下，方位伸縮滑塊7b將沿著方位滑塊導(dǎo)向座8b進行伸縮運動，同時配合方位復(fù)位彈簧18b的回復(fù)彈力以及關(guān)節(jié)軸承9的作用，實現(xiàn)反射鏡座2及平面反射鏡3繞Y軸在±5°范圍內(nèi)的方位偏轉(zhuǎn)運動。

當(dāng)需要二維電調(diào)鏡繞X軸(俯仰軸)順時針回轉(zhuǎn)時，只需控制俯仰步進電機11a正轉(zhuǎn)以驅(qū)動俯仰伸縮滑塊7a伸出，進而由俯仰伸縮滑塊7a的球頭72推動反射鏡座2帶著平面反射鏡3繞X軸順時針回轉(zhuǎn)，此時俯仰復(fù)位彈簧18a進一步被壓縮；當(dāng)需要二維電調(diào)鏡繞X軸(俯仰軸)逆時針回轉(zhuǎn)時，只需控制俯仰步進電機11a反轉(zhuǎn)以驅(qū)動俯仰伸縮滑塊7a縮回，此時反射鏡座2及平面反射鏡3在俯仰復(fù)位彈簧18a回復(fù)彈力的驅(qū)動下繞X軸逆時針回轉(zhuǎn)，并保證俯仰伸縮滑塊7a的球頭72與反射鏡座2始終相接觸。

當(dāng)需要二維電調(diào)鏡繞Y軸(方位軸)順時針回轉(zhuǎn)時，只需控制方位步進電機11b正轉(zhuǎn)以驅(qū)動方位伸縮滑塊7b伸出，進而由方位伸縮滑塊7b的球頭72推動反射鏡座2帶著平面反射鏡3繞Y軸順時針回轉(zhuǎn)，此時方位復(fù)位彈簧18b進一步被壓縮；當(dāng)需要二維電調(diào)鏡繞Y軸(方位軸)逆時針回轉(zhuǎn)時，只需控制方位步進電機11b反轉(zhuǎn)以驅(qū)動方位伸縮滑塊7b縮回，此時反射鏡座2及平面反射鏡3在方位復(fù)位彈簧18b回復(fù)彈力的驅(qū)動下繞Y軸逆時針回轉(zhuǎn)，并保證方位伸縮滑塊7b的球頭72與反射鏡座2始終相接觸。

本實施方式中，俯仰伸縮滑塊7a與方位伸縮滑塊7b的結(jié)構(gòu)尺寸完全相同；俯仰滑塊導(dǎo)向座8a與方位滑塊導(dǎo)向座8b的結(jié)構(gòu)尺寸完全相同；俯仰步進電機11a與方位步進電機11b的結(jié)構(gòu)尺寸以及型號完全相同；俯仰復(fù)位彈簧座16a與方位復(fù)位彈簧座16b的結(jié)構(gòu)尺寸完全相同；俯仰彈簧座鎖緊螺母17a與俯仰彈簧座鎖緊螺母17b的結(jié)構(gòu)尺寸完全相同；俯仰復(fù)位彈簧18a與方位復(fù)位彈簧18b的結(jié)構(gòu)尺寸完全相同。

以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應(yīng)視為本發(fā)明的保護范圍。