[发明专利]一种单点驱动的轴向调节机构

说明书

本发明公开了一种单点驱动的轴向调节机构。该轴向调节机构利用3层机构，通过单点调节即可实现被调元件的轴向调节：底层支撑座用于调节机构的固定和链接；中层为驱动机构，驱动机构上均匀分布3点弹性机构，将对驱动机构的单点驱动力传递至3点弹性机构；顶层为元件支撑座，用于被调光学元件的固定支撑。当调节中层驱动机构时，驱动机构由直线导轨导向沿水平移动，驱动机构上均匀分布3点弹性调节机构将驱动机构的水平移动转换为光学元件支撑座的轴向移动从而实现光学元件的轴向调节。

技术领域

本发明所述为一种精密机械装置，具体涉及一种单点驱动的轴向调节机构。

背景技术

随着光学成像系统性能的提高，对光学元件的调节功能提出了进一步的要求：不仅要求光学元件的调节精度达到微米甚至亚微米级；还对调节机构的动态响应时间提出更高的要求；同时对调节机构的空间尺寸要求更加紧凑。

在光学成像系统中，常见的一种对光学元件进行位置调节为沿光轴Z向位移调节。为实现光学元件的相应调节，常见的机构为利用三点楔块机构实现光学元件的位置调节。在高分辨成像光学系统中，利用楔块调节机构对光学元件进行轴向位移调节存在相应的技术难点：一方面均匀分布的楔块机构需要较大的安装空间，不符合高分辨成像系统对调节机构的紧凑性尺寸要求；另一方面该机构调节误差不能满足光学元件的高精度调节要求。

发明内容

为解决上述技术问题，实现高分辨成像系统光学元件的精密调节，本发明提出一种单点驱动的轴向调节机构，在较小空间尺寸下实现光学元件的高精度位置调节。

本发明采用的技术方案为：一种单点驱动的轴向调节机构，该轴向调节机构总体分为3层机构，通过单点调节即可实现被调元件的轴向调节：底层支撑座1用于调节机构的固定和链接；中层为驱动机构2，驱动机构2上均匀分布3点弹性机构，将对驱动机构2的单点驱动力传递至3点弹性机构；顶层为元件支撑座3，用于被调光学元件的固定支撑。

其中，当调节中层驱动机构2时，驱动机构2由直线导轨导向沿水平移动，驱动机构2上均匀分布3点杠杆和弹性调节机构将驱动机构2的水平移动转换为光学元件支撑座的轴向移动从而实现光学元件的轴向调节。

其中，利用3点杠杆加弹性铰链机构实现轴向调节，通过调节杠杆的放大比例使3点弹性铰链的变形量保证一致，从而实现被调光学元件的高精度轴向调节。

本发明与现有技术相比的优点在于：

(1)本发明利用单点驱动机构即可实现元件的轴向调节，节约调节装置的安装尺寸空间，具有结构简单和易于维护等优点；

(2)本发明利用3点杠杆机构加弹性铰链机构实现轴向调节，具有响应频率高的优点，能实时有效的进行元件轴向调节；

(3)本发明可通过调节驱动杠杆的放大比例使3点弹性铰链在单向驱动机构的带动下同步变形调节，具有高精度调节的优点，实验测试数据表明该机构调节精度可优于100nm。

附图说明

图1为本发明所述调节机构的驱动原理示意图；

图2为本发明所述调节机构中所用的弹性调节机构；

图3为本发明所述的调节机构所用的杠杆驱动原理示意图；

图4为本发明所述的调节机构实验测量数据；

图中附图标记含义为：1为底层支撑座，2为中层驱动机构，3为顶层元件支撑座，4为变形簧片，5为驱动杠杆机构。

具体实施方式

根据附图对本发明所述的调节机构做进一步阐述。