一种基于旋转电机和柔性铰链的电调镜的制作方法

本发明涉及光束控制技术领域，具体涉及一种基于旋转电机和柔性铰链的电调镜，其可以用于光束二维偏转调整。

背景技术：

在光学系统中，反射镜的二维偏转调整是一种普遍的需求，以满足光束传播方向的精确调整。在某些场合，在调整光束传播方向的同时，在光束入射平面内，需要对反射镜上的光斑位置予以调整，如图1所示。目前，两维快速反射镜广泛应用于光束的精确调整。但是，在无需快速高频调整光束方向的场合，用快速反射镜来调整光路实在是大材小用。而且，快速反射镜无法实现位置的自锁。公开号为“cn106773022a”的中国专利，公开了一种二维电调镜装置，它采用关节轴承作为连接副，采用步进电机作为驱动器，既可以实现反射镜二维偏转的自动调整，又可以实现位置的自锁。但是，无论是广泛应用的两维快速反射镜，还是上述专利公开的二维电调镜装置，均无法实现反射镜沿轴向平移的自动调整。

技术实现要素：

为了克服快速反射镜应用在光路非快速动态调整上的浪费及无法位置自锁的不足，并在反射镜二维偏转调整的同时实现反射镜的轴向平移，本发明提供了一种基于旋转电机和柔性铰链的电调镜，兼具了反射镜二维偏转和轴向平移自动调整功能。

本发明所采用的技术方案是：一种基于旋转电机和柔性铰链的电调镜，它包括反射镜平台、基座、旋转电机、螺旋传动组件和柔性铰链；旋转电机、螺旋传动组件和柔性铰链构成一组驱动组件，反射镜平台和基座通过3组驱动组件连接；螺旋传动组件通过驱动螺纹副将旋转电机的旋转运动转化为直线运动，其固定部分和旋转电机均与基座相连，运动部分通过柔性铰链与反射镜平台相连，驱动螺纹副的螺旋升角满足自锁条件；柔性铰链具有二维偏转及平移的柔度。

其中，旋转电机一般为步进电机。

其中，反射镜平台可以是反射镜，也可以是反射镜及镜框组件，其与柔性铰链的连接方式可以是胶粘或螺钉固定连接。

其中，反射镜平台的驱动可以通过位移测量组件实现驱动位置闭环。

本发明的有益效果是：

(1)、本发明具有位置自锁功能，适于光束方向二维偏转的非快速高频调整。

(2)、本发明可实现反射镜的轴向平移调整，对非0°角入射的光束，此电调镜在调整光束方向的同时，还可以在光束入射平面内调整反射镜面上的光斑位置。

(3)、本发明总体结构简单，加工和装配工艺性良好。

附图说明

图1为反射镜轴向平移调整光斑位置的示意图；

图2为基于旋转电机和柔性铰链的电调镜第一个实施例的三维轴测图；

图3为基于旋转电机和柔性铰链的电调镜第一个实施例的局部二维剖面图；

图4为图3的i-i剖视图；

图5为基于旋转电机和柔性铰链的电调镜第二个实施例的三维轴测图；

图6为基于旋转电机和柔性铰链的电调镜第二个实施例的局部二维剖面图；

图7为图6的ⅱ-ⅱ剖视图。

图中：1.反射镜平台，2.柔性铰链，3.螺旋传动组件，4.基座，5.步进电机，6.反射镜，7.反射镜压块，8.反射镜镜框，9.位移测量组件，10.读数头安装座，11读数头，12.光栅尺，13.光栅尺安装块。

具体实施方式

下面结合附图以及具体实施例对本发明进一步说明。

如图2至图4所示，本实施例由步进电机5，基座4，螺旋传动组件3，柔性铰链2和反射镜平台1等组成。反射镜6通过3个反射镜压块7固定于反射镜框8内，组成反射镜平台1。步进电机5、螺旋传动组件3和具有二维偏转及平移柔度的柔性铰链2构成一组驱动组件。3组驱动组件呈等边三角形排布。3组驱动组件的步进电机5按控制脉冲数旋转，螺旋传动组件3将步进电机5的旋转运动转换为对反射镜平台1的直线推或拉作用。反射镜平台1二维偏转调整时，固定其中一组驱动组件，调整另两组驱动组件；3组驱动组件同步驱动，即可实现反射镜平台1的轴向平移。

图5至图7所示的实施例2中，在实施例1的基础上，每一组驱动组件增加了位移测量组件9。所述位移测量组件9包括读数头安装座10、读数头11、光栅尺12和光栅尺安装块13。其中，光栅尺安装块13通过螺钉固定连接在螺旋传动组件3的直线运动部分上，光栅尺12粘接在光栅尺安装块13上，读数头安装座10固定连接在基座4上，读数头11安装在读数头安装座10上。步进电机5工作时，光栅尺12相对读数头11作直线位移，利用光栅读数即可实现驱动组件的位置闭环操作。

通过步进电机的选择、螺旋传动组件螺距和驱动组件间距的控制，可以实现电调镜的高精度开环控制；配合高精度的直线光栅，则可以实现电调镜驱动组件的高精度位置闭环。通过3组驱动组件的同步位置闭环，可以实现反射镜的轴向平移调整。固定其中一组驱动组件，根据3组驱动组件的位置关系，建立反射镜空间偏转角与另外两组驱动组件位置驱动量的关系模型，在此基础上，通过两组驱动组件的位置驱动闭环，则可以实现电调镜空间偏转角的精确控制。

本发明并不限于上述实施方式，采用与本发明上述实施例相同或近似的结构，而得到的其他结构设计，均在本发明的保护范围之内。

技术特征：

技术总结
本发明公开了一种基于旋转电机和柔性铰链的电调镜。它包括反射镜平台、基座、旋转电机、螺旋传动组件和柔性铰链。旋转电机、螺旋传动组件和柔性铰链构成一组驱动组件，反射镜平台和基座通过3组驱动组件连接。柔性铰链具有二维偏转及平移的柔度，螺旋传动组件满足自锁条件。通过3个旋转电机的同步旋转可实现反射镜的轴向平移，通过任意两个旋转电机的驱动可实现反射镜的二维偏转。对非0°角入射的光束，此电调镜在调整光束方向的同时，还可以在光束入射平面内调整反射镜面上的光斑位置。

技术研发人员：孙小响;王继红;彭起;刘顺发
受保护的技术使用者：中国科学院光电技术研究所
技术研发日：2018.12.14
技术公布日：2019.03.19