一种偏转镜的微振动平台的制作方法

本发明涉及一种精密定位工作台，尤其涉及一种偏转镜的微振动平台。

背景技术：

偏转镜是光学扫描器件的一种，可实现光束扫描、光束定位、目标跟踪，是激光雷达、自适应光学、空间激光通信等应用领域的关键器件之一。偏转镜的工作原理是驱动器产生角位移或线位移，驱动附加在其上的反射镜实现角度的偏转。

在现有的偏转镜微振动平台中，广泛使用的驱动方式为音圈电机驱动方式和压电晶体驱动方式。音圈电机在小功耗的输入下可实现镜面大范围的偏转，但由于音圈电机的输出力小、刚度低，使得系统响应速度受限，且由于线圈和磁铁的不断相对运动，影响系统可靠性；压电晶体驱动方式可以实现快速响应，控制精度较高，但输出范围有限，使得镜面的偏转范围小，机械机构对光路产生阻挡，另外，在扫描时，促动机构会产生拉扯和形变，其对偏转角度有较大影响。

有鉴于上述的缺陷，本设计人，积极加以研究创新，以期创设一种新型结构的偏转镜的微振动平台，使其更具有产业上的利用价值。

技术实现要素：

为解决上述技术问题，本发明的目的是提供一种光路不会被机械结构阻挡、偏转角度大的偏转镜的微振动平台。

本发明的偏转镜的微振动平台，包括-底座，所述底座上设有支座；

-四个支撑机构，设置在所述支座上并以其中心均匀分布；

-四个促动机构，分别与各支撑机构连接；

-四个二级放大机构，分别连接各支撑机构与促动机构；

-安装板，设置在各所述促动机构端部上，用于安装偏转镜。

进一步的，所述二级放大机构包括支架，所述支架包括两侧壁和连接两侧壁的底壁，其中一所述侧壁的端部连接有第一杠杆，另一个侧壁上连接有位于所述第一杠杆上方且与所述第一杠杆连接的第二杠杆，所述第一杠杆上设有偏离其中心的第一通孔，所述第二杠杆上设有偏离其中心的第二通孔。

进一步的，所述支撑机构包括设置在所述支座上并位于两所述侧壁与底壁及第一杠杆围合形成的空间内的压电陶瓷，所述压电陶瓷朝向所述第一杠杆的端部与所述第一杠杆之间设有垫片，所述垫片上设有滚珠，所述第一通孔内连接有与所述滚珠相抵的预紧顶丝。

进一步的，所述支撑机构还包括与所述二级放大机构连接将所述压电陶瓷包裹在所述二级放大机构内的支撑板，所述二级放大机构中的其中一侧壁的端部向外侧延伸有抵挡部，所述支撑板的边沿与所述抵挡部相抵。

进一步的，所述促动机构为柔性铰链，所述柔性铰链包括与所述第二通孔连接的柱状的第一端部、与所述安装板连接的柱状的第二端部，以及相垂直的第一柔性薄片和第二柔性薄片，所述第一柔性薄片与第一端部之间、第一柔性薄片与第二柔性薄片之间均为柱状的连接部。

进一步的，所述第一柔性薄片与两连接部的连接处及所述第二柔性薄片与连接部和第二端部连接处均为圆弧过渡。

进一步的，所述安装板为椭圆形的环状板，其上设有若干安装块。

进一步的，所述底座上还设有若干安装孔。

借由上述方案，本发明至少具有以下优点：

1、通过二级放大机构，对压电陶瓷输出的位移进行两次放大，大大增大了偏转镜的偏转角度，避免了光路被机械结构阻挡；

2、柔性铰链采用多层薄片状的柔性单元，可以满足偏转镜在不同方向上的柔性需要，且与偏转镜的连接处采用柱状的结构不会产生拉扯和形变，确保了偏转角度。

上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本发明的较佳实施例并配合附图详细说明如后。

附图说明

图1是本发明的立体结构示意图；

图2是本发明的局部剖视主视图；

图3是本发明中二级放大的机构立体结构示意图；

图4是本发明中柔性铰链的立体结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

参见图1至图4，本发明一较佳实施例所述的一种偏转镜的微振动平台，包括底座10、支座20、四个支撑机构、四个促动机构、四个二级放大机构50和安装板60，支座20设置在底座10上，四个支撑机构设置在支座20上并以其中心均匀分布，四个促动机构分别与各支撑机构连接，四个二级放大机构50分别连接各支撑机构与促动机构，安装板60设置在各促动机构端部上，用于安装偏转镜；支座20上设有四个凹槽22，用于分别连接各支撑机构及二级放大机构50。

具体的，二级放大机构50包括支架51，支架51包括两侧壁和连接两侧壁的底壁，其中一侧壁的端部连接有第一杠杆52，另一个侧壁上连接有位于第一杠杆52上方且与第一杠杆52连接的第二杠杆53，第一杠杆52上设有偏离其中心的第一通孔，第二杠杆53上设有偏离其中心的第二通孔54。将第一杠杆52与第二杠杆53串联，实现两级放大。

支撑机构包括设置在支座20上并位于两侧壁与底壁及第一杠杆52围合形成的空间内的压电陶瓷30，压电陶瓷朝向第一杠杆52的端部与第一杠杆52之间设有垫片31，垫片31上设有滚珠32，第一通孔内连接有与滚珠32相抵的预紧顶丝33。为确保预紧力，可在第一通孔内连接两预紧顶丝33。另外，为方便将两预紧顶丝33安装到第一通孔内，可在第二杠杆53上设置与第一通孔相对应的通孔，安装预紧顶丝33时，将预紧顶丝33穿过通孔进入到第一通孔内即可。

支撑机构还包括与二级放大机构50连接将压电陶瓷30包裹在二级放大机构50内的支撑板55，二级放大机构50中的其中一侧壁的端部向外侧延伸有抵挡部56，支撑板55的边沿与抵挡部56相抵。如此，通过支撑板55能很好地支撑二级放大机构50，避免二级放大机构50在压电陶瓷30工作时产生纵向移动而影响偏转镜的偏转角度。

促动机构为柔性铰链40，柔性铰链40包括与第二通孔54连接的柱状的第一端部41、与安装板60连接的柱状的第二端部42，以及相垂直的第一柔性薄片43和第二柔性薄片44，第一柔性薄片43与第一端部41之间、第一柔性薄片43与第二柔性薄片44之间均为柱状的连接部45。通过设置两层相垂直的柔性单元(即第一柔性薄片43和第二柔性薄片44)，可以满足偏转镜在不同方向上的柔性需要。另外，将第一端部41与第二端部42均设置为柱状结构，可避免第一端部41与第二端部42随第一柔性薄片43和第二柔性薄片44拉扯和形变，从而确保了偏转镜的偏转角度。

为进一步防止第一端部41与第二端部42随第一柔性薄片43和第二柔性薄片44拉扯和形变，本发明在第一柔性薄片43与两连接部45的连接处及第二柔性薄片44与连接部45和第二端部42连接处均为圆弧过渡，利用圆弧过渡进一步抵消第一端部41与第二端部42的拉扯和形变。

为进一步避免本发明的机械机构阻挡光路，本发明中安装板60为椭圆形的环状板，其上设有若干安装块61，在光从偏转镜反面反射时，确保光路不会被阻挡。

为消除压电陶瓷的迟滞和蠕动的特性，本发明在支座20上还设有若干穿孔21，用于放置雷莫接头，以将压电陶瓷30位移传感器进行连接，对压电陶瓷的位移进行线性控制，以提高压电陶瓷的响应速度。

为方面将本发明安装到所需器件上，本发明在底座10上还设有若干安装孔11。

本发明的工作原理如下：

将偏转镜安装到安装板60上，按照偏转方向和偏转角度，对响应的压电陶瓷30通电，压电陶瓷30产生逆压电效应，通过相应的第一杠杆52与第二杠杆53将压电陶瓷30的变形量进行两次放大，传递给安装板60，安装板60带动偏转镜进行偏转；当同时对各压电陶瓷施加交变电场，各压电陶瓷同时产生振动，通过二级放大机构的放大作用，实现偏转镜的扫描。

本发明通过压电陶瓷驱动加上二级放大机构，可使偏转镜的扫描角度：光学>1.5度；角分辨率：光学<31.25urad；小信号阶跃响应：<5ms；小角度带宽：>240Hz；可重复精度：<31.25urad。可见，本发明响应快速、控制精度较高且可实现镜面大范围的偏转。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，并不用于限制本发明，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，这些改进和变型也应视为本发明的保护范围。