CN105467581B - 一种压电驱动的光学移相装置 - Google Patents

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Abstract

一种压电驱动的光学移相装置属于光学位相调整技术领域，目的在于解决现有技术存在的无法实现多维运动和导向精度低的问题。本发明的一种压电驱动的光学移相装置包括：具有中心通光孔的固定座；具有中心通光孔的移动座；和设置在所述固定座和移动座之间、相对于固定座和移动座的中心通光孔呈三角分布的三个移相驱动导向装置；所述移相驱动导向装置包括导向弹簧片和压电陶瓷，所述导向弹簧片中间设置有中心通孔，关于中心通孔圆周均布四个固定孔，所述导向弹簧片通过任意相对的两个固定孔和移动座固定连接，通过另外两个固定孔和固定座固定连接，所述压电陶瓷放置在所述导向弹簧片的中心通孔内，所述压电陶瓷和所述固定座及移动座点面接触。

Description

一种压电驱动的光学移相装置
技术领域
本发明属于光学位相调整技术领域，具体涉及一种压电驱动的光学移相装置。
背景技术
移相装置是移相干涉仪中的重要部件，压电陶瓷因为具有位移精度高、响应快、承载力大等优点被广泛用于光学移相装置中。随着光学面形检测精度、面形检测空间分辨率需求的不断提升，对光学移相装置的轴向运动精度、切向耦合误差都提出了更高的要求。
公开号为CN100424464C的中国专利公开了一项发明名称为一种柔性光学移相装置的技术方案、公开号为CN2679643Y的中国专利公开了一项发明名称为机电式预压力光学移相装置的技术方案，两个技术方案都采用了一个压电陶瓷驱动，无法实现多维运动，无法使用在具有中心通光要求的场合，同时由于压电陶瓷通过导向装置将微位移传递到镜片，导向装置在运动过程中会将误差传递到镜片上。
公开号为CN100494878C的中国专利公开了一项发明名称为多维可调光学移相装置的技术方案，该技术方案虽然采用了三角形布置的三个压电陶瓷进行驱动，但是导向机构采用的是圆柱销与活动关节轴承组成的悬挂结构，由于摩擦力和运动间隙的存在，同时悬挂结构在前后运动过程中会附带切向位移，因此导向精度较低，无法应用在切向耦合误差要求较高的场合。
发明内容
本发明的目的在于提出一种压电驱动的光学移相装置，解决现有技术存在的无法实现多维运动和导向精度低的问题。
为实现上述目的，本发明的一种压电驱动的光学移相装置包括：
具有中心通光孔的固定座；
具有中心通光孔的移动座；
和设置在所述固定座和移动座之间、相对于固定座和移动座的中心通光孔呈三角分布的三个移相驱动导向装置；所述移相驱动导向装置包括导向弹簧片和压电陶瓷，所述导向弹簧片中间设置有中心通孔，关于中心通孔圆周均布四个固定孔，所述导向弹簧片通过任意相对的两个固定孔和移动座通过连接螺钉固定连接，通过另外两个固定孔和固定座通过连接螺钉固定连接，所述压电陶瓷放置在所述导向弹簧片的中心通孔内，所述压电陶瓷和所述固定座及移动座点面接触。
所述移相驱动导向装置还包括预紧弹簧和预紧螺钉，所述预紧螺钉穿过所述预紧弹簧与所述固定座和移动座固定连接，多个所述预紧螺钉圆周均布在所述压电陶瓷周围。
所述预紧螺钉的数量为偶数个。
所述导向弹簧片是内轮廓为工字型、外轮廓为方形的轴对称结构。
所述导向弹簧片是内轮廓和外轮廓均为圆形的中心对称结构。
所述导向弹簧片是内轮廓为方形、外轮廓为十字形的中心对称结构。
所述压电陶瓷和所述固定座及移动座点面接触具体为：所述压电陶瓷两端为球头结构，所述固定座和移动座与压电陶瓷相对位置设置有直径大于所述球头的球窝结构，所述压电陶瓷两端的球头结构分别和固定座及移动座上的球窝结构配合。
本发明的有益效果为：本发明的一种压电驱动的光学移相装置结构紧凑、导向弹簧片容易加工制造；压电陶瓷通过点面接触直接推动移动座，位移传递环节少、精度高；采用三个独立导向弹簧片承载切向力，并进行导向，采用压电陶瓷及预紧弹簧承载轴向力；采用三个呈三角形布置的移相驱动导向装置，实现三点定位，承载倾覆力矩，消除了单个导向弹簧片在导向过程容易产生倾斜的缺点。实现了大承载能力、高精度导向、低加工制造成本。
附图说明
图1为本发明的一种压电驱动的光学移相装置整体示意图；
图2为本发明的一种压电驱动的光学移相装置内部结构示意图；
图3为图2的A-A剖视图；
图4为本发明的一种压电驱动的光学移相装置第一实施方式的导向弹簧片正二测视图；
图5为本发明的一种压电驱动的光学移相装置第二实施方式的导向弹簧片正二测视图；
图6为本发明的一种压电驱动的光学移相装置第三实施方式的导向弹簧片正二测视图；
其中：1、固定座，2、移动座，3、移相驱动导向装置，4、导向弹簧片，401、中心通孔，402、固定孔，5、连接螺钉，6、压电陶瓷，7、预紧弹簧，8、预紧螺钉。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的实施方式作进一步说明。
实施例一：
参见附图1、附图2和附图3,，本发明的一种压电驱动的光学移相装置包括：
具有中心通光孔的固定座1；
具有中心通光孔的移动座2；
和设置在所述固定座1和移动座2之间、相对于固定座1和移动座2的中心通光孔呈三角分布的三个移相驱动导向装置3；所述移相驱动导向装置3包括导向弹簧片4和压电陶瓷6，所述导向弹簧片4为中间设置有中心通孔401和固定孔402的薄板簧，四个固定孔402关于中心通孔401圆周均布，所述导向弹簧片4通过任意相对的两个固定孔402和移动座2通过连接螺钉5固定连接，通过另外两个固定孔402和固定座1通过连接螺钉5固定连接，所述压电陶瓷6放置在所述导向弹簧片4的中心通孔401内，所述压电陶瓷6和所述固定座1及移动座2点面接触，压电陶瓷6主要承受轴向负载压力。
所述导向弹簧片4在平行于其表面的方向具有较大的刚度，用于承受该方向的载荷，导向弹簧片4通过关于中心通孔401对称的弹性变形对移动座2进行导向，无摩擦，无间隙，导向精度高。
所述移相驱动导向装置3还包括预紧弹簧7和预紧螺钉8，多个所述预紧弹簧7圆周均布在所述压电陶瓷6周围，两端分别与固定座1和移动座2相连，用于消除压电陶瓷6、固定座1和移动座2之间的间隙，提高系统的相应速度，同时承受轴向负载拉力，所述所述预紧螺钉8穿过所述预紧弹簧7与所述固定座1和移动座2固定连接，通过调整预紧螺钉8调节预紧力。
所述预紧螺钉8的数量为偶数个。
三个结构相同的移相驱动导向装置3呈三角形布置，实现三点轴向定位；每个移相驱动导向装置3可独立承受轴向力和切向力，三个呈三角形布置的移相驱动导向装置3共同作用承载倾覆力矩。
参见附图4，所述导向弹簧片4是内轮廓为工字型、外轮廓为方形的轴对称结构。
所述压电陶瓷6和所述固定座1及移动座2点面接触具体为：所述压电陶瓷6两端为球头结构，所述固定座1和移动座2与压电陶瓷6相对位置设置有直径大于所述球头的球窝结构，所述压电陶瓷6两端的球头结构分别和固定座1及移动座2上的球窝结构配合。
所述压电驱动的光学移相装置实际应用过程中实现对反射镜的支撑。
实施例二：
参见附图5，实施例二与实施例一的区别在于：所述导向弹簧片4是内轮廓和外轮廓均为圆形的中心对称结构。
实施例三：
参见附图6，实施例三与实施例一的区别在于：所述导向弹簧片4是内轮廓为方形、外轮廓为十字形的中心对称结构。

Claims (7)

1.一种压电驱动的光学移相装置，其特征在于，包括：
具有中心通光孔的固定座(1)；
具有中心通光孔的移动座(2)；
和设置在所述固定座(1)和移动座(2)之间、相对于固定座(1)和移动座(2)的中心通光孔呈三角分布的三个移相驱动导向装置(3)；所述移相驱动导向装置(3)包括导向弹簧片(4)和压电陶瓷(6)，所述导向弹簧片(4)中间设置有中心通孔(401)，关于中心通孔(401)圆周均布四个固定孔(402)，所述导向弹簧片(4)通过任意相对的两个固定孔(402)和移动座(2)通过连接螺钉(5)固定连接，通过另外两个固定孔(402)和固定座(1)通过连接螺钉(5)固定连接，所述压电陶瓷(6)放置在所述导向弹簧片(4)的中心通孔(401)内，所述压电陶瓷(6)和所述固定座(1)及移动座(2)点面接触。
2.根据权利要求1所述的一种压电驱动的光学移相装置，其特征在于，所述移相驱动导向装置(3)还包括预紧弹簧(7)和预紧螺钉(8)，所述预紧螺钉(8)穿过所述预紧弹簧(7)与所述固定座(1)和移动座(2)固定连接，多个所述预紧螺钉(8)圆周均布在所述压电陶瓷(6)周围。
3.根据权利要求2所述的一种压电驱动的光学移相装置，其特征在于，所述预紧螺钉(8)的数量为偶数个。
4.根据权利要求1或2所述的一种压电驱动的光学移相装置，其特征在于，所述导向弹簧片(4)是内轮廓为工字型、外轮廓为方形的轴对称结构。
5.根据权利要求1或2所述的一种压电驱动的光学移相装置，其特征在于，所述导向弹簧片(4)是内轮廓和外轮廓均为圆形的中心对称结构。
6.根据权利要求1或2所述的一种压电驱动的光学移相装置，其特征在于，所述导向弹簧片(4)是内轮廓为方形、外轮廓为十字形的中心对称结构。
7.根据权利要求1所述的一种压电驱动的光学移相装置，其特征在于，所述压电陶瓷(6)和所述固定座(1)及移动座(2)点面接触具体为：所述压电陶瓷(6)两端为球头结构，所述固定座(1)和移动座(2)与压电陶瓷(6)相对位置设置有直径大于所述球头的球窝结构，所述压电陶瓷(6)两端的球头结构分别和固定座(1)及移动座(2)上的球窝结构配合。
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