CN103645556A

CN103645556A - 变形镜

Info

Publication number: CN103645556A
Application number: CN201310698411.8A
Authority: CN
Inventors: 黄磊; 巩马理; 闫平; 柳强; 张海涛; 孙冶
Original assignee: Tsinghua University
Current assignee: Tsinghua University
Priority date: 2012-12-28
Filing date: 2013-12-18
Publication date: 2014-03-19
Anticipated expiration: 2033-12-18
Also published as: CN103645556B

Abstract

本发明提出一种变形镜，包括：基座，所述基座上具有沿上下方向贯通所述基座的致动通道；音圈电机，所述音圈电机安装在所述致动通道内且所述音圈电机的推进头突出于所述基座的上表面；致动通道封闭片，所述致动通道封闭片与所述基座相连以将所述音圈电机封闭在所述致动通道内；和镜体，所述镜体与所述音圈电机的推进头相连。根据本发明实施例的变形镜，利用音圈电机具有高频响、高精度的特点，能提供较高的制动力，低速时产生平稳的运动控制，可以改变能动光学的光学元件面形，且能够达到较高调节精度。

Description

变形镜

技术领域

本发明涉及一种变形镜，可应用于精密传递微小位移，并能用于改变能动光学的光学元件面形。

背景技术

变形镜，又称变形反射镜，主要运用于各种自适应光学系统之中，作为波前校正器件校正波前误差，在自适应光学系统中起着极其重要的作用，是自适应光学系统中的重要部件之一，变形镜的研究和发展关系到整个自适应光学系统的校正能力和校正精度。

变形反射镜是通过改变自己表面面形来补偿波前相位畸变，可分为连续表面形和分立表面两种类型。

连续表面变形镜，其优点是可以得到连续的面形，校正精度高，其缺点是面形的变形量比较小。连续表面的变形反射镜又可分为整体致动和分立致动两种。整体致动主要有双压电变形镜和薄模变形镜，其特点是当控制电压作用于某一致动单元时，整个反射镜面都将产生变形，这类变形镜主要用于与曲率波前传感器配合校正波前畸变的低阶模式部分。

分立致动变形镜的一个特点是当控制电压作用于一个致动器时，只有该致动器相邻区域产生局部变形。其中致动方向平行于镜面时，致动器作用于反射镜边缘，只能用于校正离焦和像散等特定像差，因此在自适应光学系统里的应用受到了局限。致动方向垂直于镜面的连续表面变形镜可以校正各阶像差，而且能达到很高的校正精度，因此成为自适应光学系统中应用最广的一种波前校正器。

国内在高调节度的可变形镜系统方面的研究较早，在1986年即建立起了第一套激光波面校正系统（详见学术报告文献，姜文汉，自适应光学技术，《中国工程院第二次院士大会学术报告汇编》，1995年7月），其调节口径是70mm*70mm。从应用上看，到目前为止，在这方面应用最成功的就是美国劳伦斯·利费莫尔国家实验室的激光核聚变系统。他们采用由Beamlet公司研制成功的400mm*400mm的可变形镜系统。该系统采用电磁制动器制动的方式，致动器采用六边形布局方式，实现了大口径（400mm*400mm）和较高调节精度的性能。其位移传递系统采用的方式是，致动器直接接触弹性簧片，弹性簧片与能动光学镜面粘连在一起。这样致动器的正向运动位移直接反应到光学镜面上，其负向位移则因弹性簧片的回复力来实现。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决上述技术问题之一。

为此，本发明的一个目的在于提出一种可以改变能动光学的光学元件面形，且能够达到较高调节精度的变形镜。

根据本发明实施例的变形镜，包括：基座，所述基座上具有沿上下方向贯通所述基座的致动通道；音圈电机，所述音圈电机安装在所述致动通道内且所述音圈电机的推进头突出于所述基座的上表面；致动通道封闭片，所述致动通道封闭片与所述基座相连以将所述音圈电机封闭在所述致动通道内；和镜体，所述镜体与所述音圈电机的推进头相连。

根据本发明实施例的变形镜，利用音圈电机具有高频响、高精度的特点，能提供较高的制动力，低速时产生平稳的运动控制，可以改变能动光学的光学元件面形，且能够达到较高调节精度。

另外，根据本发明上述实施例的变形镜还可以具有如下附加的技术特征：

根据本发明的一个示例，所述变形镜还包括镜体连接头，所述镜体连接头设在所述镜体与所述音圈电机的推进头之间。

根据本发明的一个示例，所述镜体连接头的上表面具有第一凹陷且所述镜体连接头的下表面具有第二凹陷，所述镜体的下表面具有与所述第一凹陷相适配的连接柱，所述第二凹陷与所述音圈电机的推进头相适配。

根据本发明的一个示例，所述连接柱与所述第一凹陷插接，所述音圈电机的推进头与所述第二凹陷螺纹连接。

根据本发明的一个示例，所述变形镜还包括微调旋钮，所述致动通道封闭片上具有与所述微调旋钮相适配的通孔，所述微调旋钮设在所述致动通道封闭片上且与所述音圈电机的下端相连。

根据本发明的一个示例，所述变形镜还包括碟簧，所述碟簧设在所述致动通道内，所述音圈电机的推进头穿过所述碟簧。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是根据本发明一个实施例的变形镜的示意图。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

下面参考附图来详细描述根据本发明实施例的变形镜。

如图1所示，根据本发明实施例的变形镜，包括：基座1，音圈电机2，致动通道封闭片3和镜体4。

具体地说，基座1上具有沿上下方向贯通基座1的致动通道11。

音圈电机2安装在致动通道11内且音圈电机2的推进头21突出于基座1的上表面。

致动通道封闭片3与基座1相连以将音圈电机2封闭在致动通道11内。

镜体4与音圈电机2的推进头21相连。

根据本发明实施例的变形镜，利用音圈电机2具有高频响、高精度的特点，能提供较高的制动力，低速时产生平稳的运动控制，可以改变能动光学的光学元件（诸如镜体4等）面形，且能够达到较高调节精度。

根据本发明的一个示例，所述变形镜还包括镜体连接头5。镜体连接头5设在镜体4与音圈电机2的推进头21之间。有利地，镜体连接头5的上表面具有第一凹陷且镜体连接头5的下表面具有第二凹陷。镜体4的下表面具有与所述第一凹陷相适配的连接柱41，所述第二凹陷与音圈电机2的推进头21相适配。例如，连接柱41与所述第一凹陷插接。音圈电机2的推进头21与所述第二凹陷螺纹连接。

根据本发明的一个示例，所述变形镜还包括微调旋钮6。致动通道封闭片3上具有与微调旋钮6相适配的通孔。微调旋钮6设在致动通道封闭片3上且与音圈电机2的下端相连。

根据本发明的一个示例，所述变形镜还包括碟簧7。碟簧7设在致动通道11内，音圈电机2的推进头21穿过碟簧7。

换言之，如图1所示，根据本发明实施例的变形镜，基座1是安装变形镜配件的基体。将碟簧7放入致动通道11内，再将音圈电机2放入致动通道内，音圈电机2上的推进头21穿过碟簧7。将致动通道封闭片3安装在致动通道11下端，这样就将致动通道11内的配件固定在其内部。旋转微调旋钮6来改变预紧力大小。将镜体连接头5的第二凹陷旋转入音圈电机2的推进头21上。将镜体连接头5的第一凹陷涂上胶，将镜体4的连接柱41安放在镜体连接头5的第二凹陷内，等胶固化。固化后，根据本发明实施例的变形镜装配完毕。

当致动通道11损坏时，将致动通道11内的配件依次取出。旋转音圈电机2将镜体4与致动通道11分离，在拆卸过程中不需要破坏镜体4。镜体连接头5和推进头的分离设计可以在拆卸时不破坏镜体4，节约成本。

根据本发明实施例的变形镜，采用音圈电机，能够提供更大的制动力，同时也不需要预防剪切力对致动器的破坏。音圈电机的控制简单可靠，无需换向装置,寿命长。

致动通道封闭片3可制作成长条状且宽度小于音圈电机2的直径，有利于音圈电机2尾部的电源线的导出。将音圈电机2按放入致动通道11内，其尾部由微调旋钮6旋紧，当微调旋钮6旋转调节预紧力时，可能会带动音圈电机2同向转动，改变音圈电机2电源线最初的位置。致动通道封闭片3窄宽度长条状的设计即满足了安装的强度要求，也方便了音圈电机2的电源线的调整，同时也提高了散热效率。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims

1.一种变形镜，其特征在于，包括：

基座，所述基座上具有沿上下方向贯通所述基座的致动通道；

音圈电机，所述音圈电机安装在所述致动通道内且所述音圈电机的推进头突出于所述基座的上表面；

致动通道封闭片，所述致动通道封闭片与所述基座相连以将所述音圈电机封闭在所述致动通道内；和

镜体，所述镜体与所述音圈电机的推进头相连。

2.根据权利要求1所述的变形镜，其特征在于，还包括镜体连接头，所述镜体连接头设在所述镜体与所述音圈电机的推进头之间。

3.根据权利要求2所述的变形镜，其特征在于，所述镜体连接头的上表面具有第一凹陷且所述镜体连接头的下表面具有第二凹陷，所述镜体的下表面具有与所述第一凹陷相适配的连接柱，所述第二凹陷与所述音圈电机的推进头相适配。

4.根据权利要求3所述的变形镜，其特征在于，所述连接柱与所述第一凹陷插接，所述音圈电机的推进头与所述第二凹陷螺纹连接。

5.根据权利要求1所述的变形镜，其特征在于，还包括微调旋钮，所述致动通道封闭片上具有与所述微调旋钮相适配的通孔，所述微调旋钮设在所述致动通道封闭片上且与所述音圈电机的下端相连。

6.根据权利要求1所述的变形镜，其特征在于，还包括碟簧，所述碟簧设在所述致动通道内，所述音圈电机的推进头穿过所述碟簧。