专利名称：薄膜型反射镜面形的机械调整装置的制作方法
技术领域：
本实用新型属于空间光学技术领域，涉及一种微量调整薄膜型反射镜面形微量位移的装置。
随着空间光学技术的日益发展，对空间光学系统的轻量化提出越来越高的要求，薄膜型反射镜是目前刚刚兴起的一种实现空间光学系统的超轻量化的方法。目前美国刚刚制造出口径500mm，厚2mm的模型镜，这种超薄镜的镜面面形极易发生变化，必须用一个微量调整机构对面形进行调整，微量调整机构的位移步距需达到λ/20，以带动镜面实现λ/20(p-v)的局部调整，当使用zago干涉仪进行检测时，λ＝0.6328nm，微量调整机构的微动步距需达到30nm。在试验阶段，一个口径400mm的镜子至少需要20个点来调整，也就是需要20个微动机构。要真正将薄膜型镜面应用于空间光学系统，需要做大量的实验(从不同的口径到不同的厚度)，美国使用压电陶瓷作微量调整元件，通过对输入电压的控制，改变压电陶瓷的伸缩量，带动镜子的某一点产生位移，从而使镜子面形得到调整。由于压电陶瓷价格昂贵(成品每个在400-500美元之间)，在经费比较缺乏的情况下，全部使用压电陶瓷作微量调整元件是难以实现的。
本实用新型的目的是提供一种薄膜反射镜面形的机械调整装置，可以代替压电陶瓷调整机构，或与压电陶瓷调整机构配合使用，实现步距30nm微量移动。
本实用新型由底板，微动机构和螺纹套组成，在底板上安装若干个微动机构，其数目由反射镜口径等因素决定，数目越多，调整的精度越高。每一个微动机构通过螺纹套固定在底板上。
图1为本实用新型的结构图。图中17为底板，18为微动机构，19为螺纹套。
图2为底板17结构示意图。
本实用新型的微动结构18主要由顶块、杠杆、调整支座和顶杠部分组成。顶块下端安装在调整支座的上部，上端放在薄膜型反射镜待调整部位。安装在调整支座下部的顶杠部分，使杠杆转动，杠杆在转动过程中，使顶块产生位移，从而调整薄膜型反射镜的步距。
图3为本实用新型的微动结构示意图。图中1为薄膜反射镜，2顶块，3限位套，4调整支座，5压簧座，6压簧帽，7压簧，8压簧顶杆，9杠杆，10微调丝杆，11微调丝母，12手轮，14杠杆轴套，15杠杆轴，16磁铁。
图4为本实用新型杠杆9同调整支座4的连接关系及同顶块2的配合图。
图5为本实用新型的顶杠部分同杠杆9装配图。
本实用新型的顶杠部分安装在调整支座4的下部，杠杆9安装在调整支座4的内部。顶杠部分由压簧座5，压簧帽6，压簧7，压簧顶杆8和微调丝相10，微调丝母11和手轮12构成。
微调丝母11固定在薄镜调整支座4上，转动手轮12使微调丝杆10旋转，微调丝杆10旋转时可沿轴向移动；压簧7装在压簧顶杆8内，压簧顶杆8可在压簧座内沿轴向移动，在压簧7力的作用下，压簧顶杆8顶在杠杆9上，使得杠杆9随微调丝杆10的移动而转动。压簧座5通过螺纹固定在薄镜调整支座4上，压簧帽6拧在压簧座5中，通过调整压簧帽6拧入的深度，改变压簧的预紧力。压簧顶杆8与微调丝杆10同轴。
杠杆9的形状及固定方式如图5所示杠杆9的顶端做成球面，球面的顶点是杠杆的一个工作点，杠杆9的下端是两个平行的平面，微调丝杆10和压簧顶杆8分别顶在这两个平面上，顶点位置是杠杆的另一个工作点，杠杆轴15的转轴中心将上下两个工作点分成一定的比例，这个比例可以做成1∶6。杠杆其余部分是圆柱形，将圆柱的下端砍掉一角，目的是使杠杆9在薄镜调整支座4内有足够的行程。杠杆9通过杠杆轴5固定在薄镜调整支座4上。为了使杠杆9能够转动自如，同时又可控制杠杆9转动时的晃动量，用杠杆轴套14压住杠杆，通过螺母13来调整压紧力，使杠杆9在最佳状态下转动，如图4所示。
薄膜镜的面形调整，最终是通过顶块2的移动来实现的。顶块2同薄膜镜1用胶粘来连接，顶块2和杠杆9之间用磁铁16来连接。顶块2的位移量最终决定了面形调整量，为了使顶块移动时不晃动，做了一个限位套3固定在薄镜调整支座4上，限位套3与顶块2在加工时配研，使间隙很小，同时光洁度很高，使顶块2能在限位套3内移动自如。
薄镜调整支座4除用于固定零部件外，自身还起着粗调的作用，它的形状由几段直径不同的圆柱体组成，在中间部位车有一段螺纹，当杠杆9微动的范围不能满足要求时，转动薄镜调整支座4，并带动所有的零部件上下移动，使顶块有较大范围的移动，从而达到粗调的目的。
为了更清楚表述本实用新型，下面结合具体实例进一步说明。
首先杠杆9按1∶6的减速比设计，当微调丝杆10平移1mm时，杠杆2顶点平移1/6mm，杠杆上端做成直径为8mm的球面，球面上端通过一块磁铁16于一个顶块2相连。当杠杆2转动时，在磁铁16的吸附力的作用下，顶块2在限位套3内上下移动。微调丝相10的螺距为0.5mm，手轮12的直径50mm，按手轮12转动的分辨率为0.5mm计算，微调丝杆10可实现3μm的移动，经计算圆柱销可实现步距为25nm的上下移动。
下面给出本实用新型实施例。
对于一个口径为400mm的薄膜型反射镜，要得到较好的面形，需20个点来支撑与调整，即内圈8个，外圈12个，每个支撑点都装有一个步距为30nm的微量调整机构。如
图12在一块底板17上按要求打20个孔，每个孔内装一个螺纹套19，每个螺纹套19用螺钉与底板17固定，将20个微动机构18的薄镜调整支座4拧入每个孔中，再将各零部件装入薄镜调整支座4上。
本实用新型的工作过程如下转动手轮12，微调丝杆移动，杠杆9在簧弹力的作用下随微调丝杆的移动绕杠杆轴15转动，杠杆9通过杠杆轴15固定在薄镜调整支座4上。杠杆9两端的工作点对转轴的比例是1∶6。当微调丝杆10移动6mm时，杠杆9顶端移动1mm。杠杆顶端做成球面，通过一个薄磁铁10与顶块2相连，顶块2用胶粘在玻璃上。调整镜面的某一点时，其他点在磁力的作用下保持不动，只有当这一点的调整量过大，镜子的弹力超过磁铁16的吸力时，杠杆9才与顶块2脱离。杠杆9在微动丝杆10的推动下绕杠杆轴15旋转时，顶块2在限位套3内上下移动，带动薄膜镜面上的对应点产生移动，从而使薄膜反射镜的面形得到调整。
本实用新型具体特点1、杠杆上下工作点采用一定的传动比，由微动丝杆推动，压簧顶住杠杆，使杠杆随微动丝杆的移动而转动。
2、为了使镜子进行面形调整时，各微动机构的调整点之间互不干扰，顶块与镜子之间用胶粘固定连接，杠杆与顶块间通过磁铁来连接。当某一点顶块向上移动顶镜面时，其他各点在磁力的吸附下不发生移动，只有这一点顶块移动量过大时，磁铁与杠杆脱离。使用磁铁连接的优点是可以保护玻璃不破碎，只要求磁铁磁力的选择适当即可。
3、杠杆顶部做成球面(或柱面)，作用有两个，一是可保证杠杆与磁铁间是点接触或线接触，使杠杆转动灵活；二是当杠杆微量转动时，其球面或柱面可近似成楔角很小的斜面，顶块在这个斜面上滑动，形成微量的上下移动，从而得到25nm的微量位移。
4、本实用新型可实现粗微调两种方式的调整，当微调的总行程不能满足要求时，可通过粗调来达到要求。调整方法是转动支架带动顶块上下移动。支架上螺纹螺距是1μm，可实现的最小移动量是2微米。
权利要求1.一种薄膜型反射镜面形的机构调整装置，其特征是在底板17上通过螺纹套19，安装有若干个微动机构18；微动机构18包含有顶块2、杠杆9、调整支座4和顶杠部分，顶块2通过限位套3安装在调整支座4的上部，下端固定有磁铁16，杠杆9的顶端为球面，是杠杆9的一个工作点，下端是两个平行平面，为另一个工作点，并通过杠杆轴15安装在调整支座4上，顶杠部分的微调丝杆10通过微调丝母11安装在调整支座4的下部，一端安装有手轮12，内部装有压簧7的压簧顶杆8安装在压簧座5内，压簧座5通过螺纹固定在调整支座4上，微调丝杆10和压簧顶杆8分别顶在杠杆9下端的平面上，且在一条轴线上。
2.根据权利要求1所述的薄膜型反射镜面形的机械调整装置，其特征是调整支座4由几段不同的圆柱组成，中间部位有一段螺纹。
3.根据权利要求2所述的薄膜型反射镜面形的机械调整装置，其特征是圆柱形杠杆9的下部砍掉一角。
4.根据权利要求2所述的薄膜型反射镜面形的机械调整装置，其特征是用杠杆轴套14压住杠杆9，并通过螺母13调整压紧力。
5.根据权利要求2所述的薄膜型反射镜面形的机构调整装置，其特征是压簧帽6拧在压簧座5中，改变太簧帽6的深度，改变压簧7的预紧力。
专利摘要本实用新型属于空间光学技术领域,是一种微量调整薄膜型反射镜面形位移的装置,是由底板、微动机构和螺纹套构成,在底板上安装有若干个微动机构。每一个微动机构包含有顶块、杠杆、支座和顶杠部分,顶杠部分中的微调丝杆位移时,在微调丝杆和压簧顶杆共同作用下,杠杆绕杠杆轴旋转,顶块产生微小步距,从而调整薄膜型反射镜面形。本实用新型采用机械结构,可实现先粗调后微调,具有成本低等特点。
文档编号G02B5/08GK2473625SQ01220669
公开日2002年1月23日 申请日期2001年3月28日 优先权日2001年3月28日
发明者叶露, 吴东海, 马军, 余景池 申请人:中国科学院长春光学精密机械与物理研究所