CN218675452U - 六自由度可调光学装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种六自由度可调光学装置包括垒叠设置的反射镜、安装组件、转动调节组件以及平动调节组件；转动调节组件连接反射镜与安装组件，具有两两之间形成角度的第一轴线、第二轴线以及第三轴线；平动调节组件连接反射镜与安装组件，具有两两之间形成角度的第一平移轨迹、第二平移轨迹以及第三平移轨迹；反射镜被配置为能够绕第一轴线、第二轴线和第三轴线相对安装组件转动，及能够沿第一平移轨迹、第二平移轨迹和第三平移轨迹相对安装组件平移。

Description

六自由度可调光学装置

技术领域

本实用新型涉及光学仪器技术领域，尤其涉及一种六自由度可调光学装置。

背景技术

在成像、检测等诸多场合中，经常会使用反光镜来改变光源所产生光线的传播路径，从而达到在光源发出的光线无法直接投射至特定目标物体时，利用反光镜反射出的光线投射至特定目标物体的目的。为此，反光镜的位置姿态要能够调整。当前面临的问题是反光镜的位姿调整受限，只能对反光镜的三个或四个自由度进行调整，很难满足光路调整需要。

实用新型内容

鉴于此，本实用新型提供一种六自由度可调光学装置，能够在更大角度范围内和更大空间范围内调整光源所产生光线的传播路径。

本实用新型提供的六自由度可调光学装置包括垒叠设置的反射镜、安装组件、转动调节组件以及平动调节组件；

转动调节组件连接反射镜与安装组件，具有两两之间形成角度的第一轴线、第二轴线以及第三轴线；

平动调节组件连接反射镜与安装组件，具有两两之间形成角度的第一平移轨迹、第二平移轨迹以及第三平移轨迹；

反射镜被配置为能够绕第一轴线、第二轴线和第三轴线相对安装组件转动，及能够沿第一平移轨迹、第二平移轨迹和第三平移轨迹相对安装组件平移。

在其中一个实施方式中，转动调节组件与平动调节组件活动连接，转动调节组件与平动调节组件中的一者装设有反射镜，另一者装设于安装组件。

如此设置，反射镜、转动调节组件、平动调节组件与安装组件依次设置，或者反射镜、平动调节组件、转动调节组件与安装组件依次设置，各个组件之间的布置有序，便于将各个组件安装为一个整体，降低了装配复杂性。

在其中一个实施方式中，转动调节组件包括Y向摆转部、以第一轴线为中心转动配合的X向转接座与X向摆转部、以第三轴线为中心转动配合的Z向转接座与Z向摆转部；

平动调节组件包括Y向转接座、Z向平动部、沿第一平移轨迹可活动配合的X向平动部与X向平移座、沿第二平移轨迹可活动配合的Y向平动部与Y向平移座；

Y向转接座与Y向摆转部以第二轴线为中心转动配合，安装组件包括Z向平移座，Z向平移座与Z向平动部沿第三平移轨迹可活动配合。

在其中一个实施方式中，转动调节组件包括第一转动单元、第二转动单元以及第三转动单元，反射镜安装于第一转动单元，第一转动单元包括Z向摆转部，第二转动单元包括Z向转接座与X向摆转部，第三转动单元包括X向转接座与Y向摆转部。

如此设置，转动调节组件中的各个单元以及平动调节组件之间的装配组合简单，节约了装配六自由度可调光学装置的成本。

在其中一个实施方式中，第一转动单元、第二转动单元、第三转动单元与平动调节组件依次垒叠设置并且相邻两者之间互相贴合，第二转动单元位于第三转动单元与第一转动单元之间。

如此设置，六自由度可调光学装置的结构紧凑且规则整齐、占用的空间体积更小，对转动调节组件中任意一个单元施力，即可执行针对与该单元相对应的某一转动自由度的反射镜位姿调节。

在其中一个实施方式中，第二转动单元包括凸台以及X向枢轴，凸台与X向枢轴分别形成Z向转接座与X向摆转部；

第三转动单元设有第一内柱槽以及Y向枢轴，第一内柱槽与Y向枢轴分别形成X向转接座与Y向摆转部，平动调节组件设有第二内柱槽，第二内柱槽形成Y向转接座；

第一转动单元转动套设凸台并且同轴适配，X向枢轴与第一内柱槽同轴适配，Y向枢轴与第二内柱槽同轴适配。

如此设置，各个转动单元之间的适配接触稳定，彼此之间均有足够大的接触面积，且彼此之间形成的转动副可靠，有利于提高转动调节反射镜时的转角精度以及转动方向精度。

在其中一个实施方式中，六自由度可调光学装置还包括第一位姿操控单元，第一位姿操控单元沿相对于垒叠方向倾斜的侧向可活动地装入X向摆转部，垒叠方向为第一转动单元、第二转动单元、第三转动单元和平动调节组件依次垒叠方向；第一位姿操控单元被配置为能够相对X向摆转部活动以连接或者脱离X向转接座。

如此设置，在完成反射镜沿X向转动自由度的调节后，可以利用第一位姿操控单元将X向摆转部和X向转接座锁定，从而限制反射镜在X向转动自由度方向上转动；用户可以在转动调节组件的侧向对第一位姿操控单元施力以带动第一位姿操控单元锁定或者解锁X向摆转部和X向转接座，操作方便。

在其中一个实施方式中，六自由度可调光学装置还包括第二位姿操控单元，第二位姿操控单元沿相对于垒叠方向倾斜的侧向可活动地装入Y向摆转部，垒叠方向为第一转动单元、第二转动单元、第三转动单元和平动调节组件依次垒叠方向；第二位姿操控单元被配置为能够相对Y向摆转部活动以连接或者脱离Y向转接座。

如此设置，在完成反射镜沿Y向转动自由度的调节后，可以利用第二位姿操控单元将Y向摆转部和Y向转接座锁定，从而限制反射镜在Y向转动自由度方向上转动；用户可以在转动调节组件的侧向对第二位姿操控单元施力以带动第二位姿操控单元锁定或者解锁Y向摆转部和Y向转接座，操作方便。

在其中一个实施方式中，平动调节组件包括第一平动单元、第二平动单元以及第三平动单元，第一平动单元包括Y向转接座，还包括X向平动部，第二平动单元包括X向平移座与Y向平动部，第三平动单元装设于安装组件，包括Y向平移座与Z向平动部。

如此设置，平动调节组件中的各个单元以及安装组件之间的装配组合简单，节约了装配六自由度可调光学装置的成本。

在其中一个实施方式中，转动调节组件、第一平动单元、第二平动单元与第三平动单元依次垒叠设置并且相邻两者之间互相贴合，第二平动单元位于第一平动单元与第三平动单元之间。

如此设置，六自由度可调光学装置的结构紧凑且规则整齐、占用的空间体积更小，对平动调节组件中任意一个单元施力，即可执行针对与该单元相对应的某一平移自由度的反射镜位姿调节。

在其中一个实施方式中，六自由度可调光学装置还包括第三位姿操控单元，第三位姿操控单元沿第一平动单元、第二平动单元与第三平动单元依次垒叠方向可活动地装入第一平动单元，第三位姿操控单元被配置为能够相对第一平动单元活动以连接或者脱离第二平动单元与第三平动单元中的一者。

如此设置，在完成反射镜沿X方向平移自由度的调节后，可以利用第三位姿操控单元将第一平动单元与第二平动单元或第三平动单元锁定，从而限制反射镜在X向平移自由度方向上移动。

在其中一个实施方式中，第三平动单元和安装组件分别开设有供外部工具伸入的第一工具伸入通道和第二工具伸入通道，第一工具伸入通道与第二工具伸入通道相连通，第一工具伸入通道远离第二工具伸入通道的一端向靠近第三位姿操控单元的方向延伸。

如此设置，便于用户使用外部工具从安装组件远离平动调节组件的一侧依次伸入第二工具伸入通道和第一工具伸入通道，以使外部工具和第三位姿操控单元适配，以便对第三位姿操控单元施力。

在其中一个实施方式中，六自由度可调光学装置还包括第四位姿操控单元，第四位姿操控单元沿第一平动单元、第二平动单元与第三平动单元依次垒叠方向可活动地装入第二平动单元，第四位姿操控单元被配置为能够相对第二平动单元活动以连接或者脱离第三平动单元。

如此设置，在完成反射镜沿Y方向平移自由度的调节后，可以利用第四位姿操控单元将第二平动单元与第三平动单元锁定，从而限制反射镜在X向平移自由度方向上移动。

在其中一个实施方式中，安装组件开设有供外部工具伸入的第三工具伸入通道，第三工具伸入通道的一端向靠近第四位姿操控单元的方向延伸。

如此设置，便于用户使用外部工具从安装组件远离平动调节组件的一侧伸入第三工具伸入通道，以使外部工具可第四位姿操控单元适配，以便对第四位姿操控单元施力。

在其中一个实施方式中，六自由度可调光学装置还包括第五位姿操控单元，第五位姿操控单元沿相对于垒叠方向倾斜的侧向可活动地装入第三平动单元，垒叠方向为第一平动单元、第二平动单元和第三平动单元依次垒叠方向；第五位姿操控单元被配置为能够相对第三平动单元活动以连接或者脱离安装组件。

如此设置，在完成反射镜沿Z方向平移自由度的调节后，可以利用第五位姿操控单元将第三平动单元与安装组件锁定，从而限制反射镜在Z向平移自由度方向上移动；用户可以在平动调节组件的侧向对第五位姿操控单元施力以带动第五位姿操控单元锁定或者解锁第三平动单元和安装组件，操作方便。

在其中一个实施方式中，平动调节组件还包括第一平键，第一平键滑动设于X向平动部与X向平移座之间，且沿第一平移轨迹延伸；及/或，

平动调节组件还包括第二平键，第二平键滑动设于Y向平动部与Y向平移座之间，且沿第二平移轨迹延伸；及/或，

平动调节组件还包括第三平键，第三平键滑动设于Z向平动部与Z向平移座之间，且沿第三平移轨迹延伸。

如此设置，第一平键能够精准导向反射镜在X方向上相对于安装组件的平移运动，第二平键能够精准导向反射镜在Y方向上相对于安装组件的平移运动，提高了反射镜在X、Y方向上的运动轨迹的直线度和方向精度。

在其中一个实施方式中，平动调节组件还包括Z向位移控制件，Z向位移控制件与Z向平动件螺纹连接，并与Z向平移座转动连接，Z向位移控制件与Z向平动部相对螺旋运动的螺旋中心为Z向位移控制件与Z向平移座相对转动的转动中心。

如此设置，Z向位移控制件能够精准导向反射镜在Z方向上相对于安装组件的平移运动，提高了反射镜在Z方向上的运动轨迹的直线度和方向精度，此外，Z向位移控制件与Z向平动部之间的螺纹连接还可以实现由Z向位移控制件对整个平动调节组件的支撑限位，确保反射镜与安装组件在Z方向上的相对位置能够在Z向平移调节完成后保持固定，以提高六自由度可调光学装置使用时的稳定性。

在其中一个实施方式中，第一平移轨迹的延伸方向与第一轴线的延伸方向一致；及/或，第二平移轨迹的延伸方向与第二轴线的延伸方向一致；及/或，第三平移轨迹的延伸方向与第三轴线的延伸方向一致。

如此设置，便于用户进行不同自由度下不同形式运动位移的灵活组合，以得到最终需要的光线传播路径。

在其中一个实施方式中，第一轴线、第二轴线与第三轴线两两相互垂直；及/或，第一平移轨迹、第二平移轨迹与第三平移轨迹两两相互垂直。

如此设置，反射镜的位姿调节精度更高、调节更加有序且操作容易，调节时不容易引入某一自由度下不需要的运动位移。

在其中一个实施方式中，第一轴线、第二轴线与第三轴线两两相互垂直，第一轴线、第二轴线与第三轴线相交于同一点，且第一轴线、第二轴线与第三轴线的交点位于反射镜的反射面。

如此设置，当光源和安装组件之间的相对位置和姿态确定，且平动调节组件的形状和姿态确定时，光源投射至反射镜反射面的光斑如果位于第一轴线、第二轴线和第三轴线的交点，则光斑不会随着反射镜在X向转动自由度、Y向转动自由度或Z向转动自由度转动而改变位置，由此可以确保光源到反射镜反射面的连线不变，从而使光源到反射镜反射面的光路轨迹不变，能够满足在仅针对反射镜进行转动调节时保持光程不变的要求。

与现有技术相比，本实用新型的六自由度可调光学装置能够在更大角度范围内和更大空间范围内调整光源所产生光线的传播路径，经由反射镜反射光源光线，所形成的反射光具有更多可能的传播方向和传播轨迹，使得能够接受反射光投射的目标物体具有更多可能的空间位置和姿态角度，由此六自由度可调光学装置可以更好地满足实际光路调整或对特定目标补光的需求；

此外，转动调节组件与平动调节组件互相垒叠，并与反射镜和安装组件形成一套独立的六自由度可调光学装置，在使用、储运时更加便利，省去了由于转动调节模块与平动调节模块分体设置所带来的使用不便性，减少了转动调节组件与平动调节组件在使用前后拆装的频次。

附图说明

图1为本实用新型一个实施例的六自由度可调光学装置的立体示意图；

图2为本实用新型一个实施例的六自由度可调光学装置的剖切示意图；

图3为本实用新型一个实施例的六自由度可调光学装置的主视图；

图4为本实用新型一个实施例的六自由度可调光学装置的爆炸图；

图5为本实用新型一个实施例的第一转动单元的部分结构示意图；

图6为图5所示第一转动单元在另一视角下的部分结构示意图。

附图标记说明：

100、六自由度可调光学装置；10、反射镜；20、安装组件；21、安装支架；211、工具伸入通孔；2111、第二工具伸入通道；2112、第三工具伸入通道；22、Z向平移座；221、Z向平移导向孔；30、转动调节组件；31、第一转动单元；311、Z向摆转部；312、镜片锁紧件；313、吸震元件；314、第一凹腔；315、第二凹腔；316、气孔；32、第二转动单元；321、Z向转接座；322、X向摆转部；3221、第一操控单元配合孔；323、第二转动本体；33、第三转动单元；331、X向转接座；332、Y向摆转部；3321、第二操控单元配合孔；333、第三转动本体；334、第一枢转座；3341、X向转动导向孔；335、第一内柱槽；40、平动调节组件；41、第一平动单元；411、Y向转接座；412、X向平动部；413、第二内柱槽；414、第二枢转座；4141、Y向转动导向孔；42、第二平动单元；421、X向平移座；422、Y向平动部；423、第二键槽；43、第三平动单元；431、Y向平移座；432、Z向平动部；4321、第四操控单元配合孔；433、第四键槽；434、第一工具伸入通道；44、第一平键；45、第二平键；46、Z向位移控制件；61、第一位姿操控单元；62、第二位姿操控单元；63、第四位姿操控单元；64、第五位姿操控单元。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施方式中的附图，对本实用新型实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式仅仅是本实用新型一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本实用新型中的实施方式，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本实用新型保护的范围。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本实用新型的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本实用新型的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本实用新型。本文所使用的术语“或/及”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

本实用新型提供一种六自由度可调光学装置100，该装置与外部光源配套使用，用于将外部光源所产生的光线进行反射，并得到反射光，以使反射光投射至等待接收光线的特定目标物体。本实用新型不特别限定六自由度可调光学装置100的使用场合，也不限定与之配套使用的外部光源的具体类型和外部光源所发出光线的形式。外部光源既可以发出可见光，也可以发出不可见光，外部光源既可以是补光灯，也可以是携带信息的光线，外部光源发出的光线照射在物体之后能够得到影像画面。此外，本实用新型也不限定待接收光线的目标物体的类型，目标物体既可以是常规意义上的实物，例如荧幕，还可以是人眼。

六自由度可调光学装置100包括垒叠设置的反射镜10、安装组件20、转动调节组件30以及平动调节组件40。转动调节组件30与平动调节组件40中的一者装设有所述反射镜10，另一者装设于所述安装组件20。反射镜10用于接收外部光源的光线照射，然后在转动调节组件30与平动调节组件40的形状及姿态确定后，将光线反射至目标物体。安装组件20用于承载转动调节组件30、平动调节组件40和反射镜10。转动调节组件30可供用户调整其形状姿态，从而在多个转动自由度上调节反射镜10相对于安装组件20的位置和姿态，平动调节组件40可供用户调整其形状姿态，从而在多个平移自由度上调节反射镜10相对于安装组件20的位置和姿态。

请参阅图1、图2和图3，图中所示实施例中，转动调节组件30与平动调节组件40形成可活动连接，具体来说二者形成转动连接，以允许反射镜10相对于安装组件20进行某一转动自由度的转动。转动调节组件30上装设有所述反射镜10，平动调节组件40装设于所述安装组件20。反射镜10、转动调节组件30、平动调节组件40与安装组件20依次垒叠。转动调节组件30连接反射镜10与安装组件20，具有第一轴线、第二轴线和第三轴线，平动调节组件40连接反射镜10与安装组件20，具有第一平移轨迹、第二平移轨迹和第三平移轨迹，

具体地，六自由度可调光学装置100包括以第一轴线为中心形成转动配合的X向转接座331与X向摆转部322、沿第一平移轨迹形成可活动配合的X向平移座421与X向平动部412、以第二轴线为中心形成转动配合的Y向转接座411与Y向摆转部332、沿第二平移轨迹形成可活动配合的Y向平移座431与Y向平动部422、以第三轴线为中心形成转动配合的Z向转接座321与Z向摆转部311、沿第三平移轨迹形成可活动配合的Z向平移座22与Z向平动部432。

X向转接座331与X向摆转部322之间相对转动以使反射镜10绕第一轴线转动，Y向转接座411与Y向摆转部332之间相对转动以使反射镜10绕第二轴线转动，Z向转接座321与Z向摆转部311之间相对转动以使反射镜10绕第三轴线转动；X向平移座421与X向平动部412之间相对平移以使反射镜10沿第一平移轨迹平动，Y向平移座431与Y向平动部422之间相对平移以使反射镜10沿第二平移轨迹平动，Z向平移座22与Z向平动部432之间相对平移以使反射镜10沿第三平移轨迹平动。

第一轴线、第二轴线和第三轴线两两之间形成角度，优选地，第一轴线、第二轴线和第三轴线两两相互垂直；第一平移轨迹、第二平移轨迹和第三平移轨迹两两之间形成角度，优选地，第一平移轨迹、第二平移轨迹和第三平移轨迹两两相互垂直。更进一步地，第一轴线的延伸方向与第一平移轨迹的延伸方向相一致，第二轴线的延伸方向与第二平移轨迹的延伸方向相一致，第三轴线的延伸方向与第三平移轨迹的延伸方向相一致。

反射镜10被配置为能够绕第一轴线、第二轴线和第三轴线相对于安装组件20转动，且能够沿第一平移轨迹、第二平移轨迹和第三平移轨迹相对安装组件20平移。反射镜10绕第一轴线、第二轴线、第三轴线转动即分别相当于针对反射镜10进行X向转动自由度、Y向转动自由度和Z向转动自由度的位姿调节；反射镜10沿第一平移轨迹、第二平移轨迹、第三平移轨迹移动即分别相当于针对反射镜10进行X向平移自由度、Y向平移自由度和Z向平移自由度的位姿调节。

再次参阅图1和图2，转动调节组件30包括依次垒叠设置且相邻两者之间互相贴合的第一转动单元31、第二转动单元32和第三转动单元33。反射镜10安装于第一转动单元31，第一转动单元31形成承载反射镜10的镜座，包括以上所述Z向摆转部311，第二转动单元32位于第一转动单元31与第三转动单元33之间，包括以上所述Z向转接座321和以上所述X向摆转部322；第三转动单元33位于第二转动单元32与平动调节组件40之间，包括以上所述X向转接座331和以上所述Y向摆转部332，平动调节组件40包括以上所述Y向转接座411，并与第三转动单元33形成以第三轴线为中心的转动配合。

平动调节组件40包括依次垒叠设置且相邻两者之间互相贴合的第一平动单元41、第二平动单元42和第三平动单元43。第一平动单元41包括以上所述Y向转接座411，并且与第三转动单元33形成以第三轴线为中心的转动配合，此外还包括以上所述X向平动部412，第二平动单元42位于第一平动单元41与第三平动单元43之间，包括以上所述X向平移座421，还包括以上所述Y向平动部422，第三平动单元43装设于安装组件20，包括以上所述Y向平移座431，还包括以上所述Z向平动部432。安装组件20包括以上所述Z向平移座22，此外还包括安装支架21，Z向平移座22凸设于安装支架21的一侧，且内部中空形成导向套结构。Z向平动部432滑动穿设于Z向平移座22中。

请参参阅图4、图5和图6，其中，第一转动单元31呈盘盖状，第一转动单元31的一侧开设有供反射镜10固定安装的第一凹腔314，另一侧开设有第二凹腔315，第二凹腔315的周壁形成Z向摆转部311；第二转动单元32包括第二转动本体323，还包括固设于第二转动本体323一侧的圆柱形凸台以及固设于第二转动本体323另一侧的X向枢轴，凸台形成所述Z向转接座321，其伸入第二凹腔315内并与第二凹腔315的内周壁同轴转动配合，凸台的轴线即为第三轴线；X向枢轴的端面为弓形，X向枢轴的侧壁为圆柱面，X向枢轴形成X向摆转部322，X向枢轴侧壁的轴线即为第一轴线；第三转动单元33包括第三转动本体333，还包括固设于第三转动本体333一侧的第一枢转座334，第一枢转座334与X向枢轴的两个端面相配合，同时第三转动本体333设有第一枢转座334的一侧开设有与X向枢轴侧壁转动配合的第一内柱槽335，第一内柱槽335的槽壁形成X向转接座331，第一内柱槽335的轴线与X向枢轴的轴线相重合，第三转动本体333的另一侧设有用于形成Y向摆转部332的Y向枢轴，Y向枢轴的端面为弓形，Y向枢轴的侧壁为圆柱面，其轴线即为第二轴线，第一平动单元41的一侧开设有与Y向摆转部332转动配合的第二内柱槽413，第二内柱槽413的槽壁形成Y向转接座411，第二内柱槽413的轴线与Y向摆转部332的轴线相重合，此外，第一平动单元41设有Y向转接座411的一侧还固设有第二枢转座414，第二枢转座414与Y向枢轴的两个端面相配合。

进一步地，六自由度可调光学装置100还包括第一位姿操控单元61和第二位姿操控单元62，第一位姿操控单元61沿相对于垒叠方向倾斜的侧向装入X向摆转部322，其中垒叠方向即为第一转动单元31、第二转动单元32、第三转动单元33和平动调节组件40依次垒叠的方向，第二位姿操控单元62沿相对于以上所述垒叠方向倾斜的侧向装入Y向摆转部332。

第一位姿操控单元61与X向摆转部322可活动连接，并且被配置为能够通过相对X向摆转部322活动以固定连接X向转接座331或者脱离X向转接座331。当需要针对反射镜10进行X向转动自由度调节时，用户操纵第一位姿操控单元61，使其脱离X向转接座331，从而能够带动X向摆转部322相对X向转接座331转动，调节完成后，用户操纵第一位姿操控单元61，使其固定连接X向转接座331，从而固定X向摆转部322与X向转接座331。

第二位姿操控单元62与Y向摆转部332可活动连接，并且被配置为能够通过相对Y向摆转部332活动以固定连接Y向转接座411或者脱离Y向转接座411。当需要针对反射镜10进行Y向转动自由度调节时，用户操纵第二位姿操控单元62，使其脱离Y向转接座411，从而能够带动Y向摆转部332相对Y向转接座411转动，调节完成后，用户操纵第二位姿操控单元62，使其固定连接Y向转接座411，从而固定Y向摆转部332与Y向转接座411。

可选的，第一位姿操控单元61包括第一可动连接部与第一固定连接部，第一可动连接部与X向摆转部322螺纹连接，具体是与X向枢轴的端部螺纹连接，X向枢轴的端部开设有供第一可动连接部伸入的第一操控单元配合孔3221。第一位姿操控单元61穿过第一枢转座334，使得第一固定连接部外露，用户可向第一固定连接部施力，通过改变第一可动连接部与X向摆转部322螺纹配合深度，调节第一固定连接部使其固定抵接第一枢转座334，或者离开第一枢转座334。第一枢转座334开设有以第一轴线为圆弧所在圆中心的X向转动导向孔3341，第一固定连接部脱离第一枢转座334后，第一位姿操控单元61能够沿X向转动导向孔3341活动，以带动X向摆转部322相对X向转接座331转动。

可选的，第二位姿操控单元62包括第二可动连接部与第二固定连接部，第二可动连接部与Y向摆转部332螺纹连接，具体是与Y向枢轴的端部螺纹连接，Y向枢轴的端部开设有供第二可动连接部伸入的第二操控单元配合孔3321。第二位姿操控单元62穿过第二枢转座414，使得第二固定连接部外露，用户可向第二固定连接部施力，通过改变第二可动连接部与Y向摆转部332螺纹配合深度，调节第二固定连接部使其固定抵接第二枢转座414，或者离开第二枢转座414。第二枢转座414开设有以第二轴线为圆弧所在圆中心的Y向转动导向孔4141，第二固定连接部脱离第二枢转座414后，第二位姿操控单元62能够沿Y向转动导向孔4141活动，以带动Y向摆转部332相对Y向转接座411转动。

请参阅图3-图4，平动调节组件40还包括第一平键44，第一平键44滑动设于X向平动部412与X向平移座421之间，第一平键44呈长条状长方体结构，其长度方向即为第一平移轨迹的延伸方向；平动调节组件40还包括第二平键45，第二平键45滑动设于Y向平动部422与Y向平移座431之间，第二平键45呈长条状长方体结构，其长度方向即为第二平移轨迹的延伸方向，并且与第一平键44相垂直。

再次参阅图3-图4，平动调节组件40还包括Z向位移控制件46，Z向位移控制件46从安装组件20相对远离平动调节组件40、转动调节组件30和反射镜10的一侧穿设通过安装支架21，并与安装支架21相对可转动设置，Z向位移控制件46穿设通过安装支架21的部分伸入Z向平移座22的中空滑道内，并且与Z向平动部432螺纹连接。Z向平动部432与Z向平移座22之间则仅能沿Z向平移座22的中空滑道的深度方向相对滑动，而无法与Z向平移座22相对转动。

由此，用户可以通过调节Z向位移控制件46与Z向平动部432的螺纹配合深度，带动Z向平动部432沿Z向位移控制件46滑动。Z向位移控制件46与Z向平动部432之间的相对螺旋运动被分解为Z向位移控制件46相对于安装支架21的转动，以及Z向平动部432相对于Z向平移座22的直线滑动。而Z向位移控制件46与安装支架21之间的转动中心，即为Z向位移控制件46的轴线，同时也是Z向位移控制件46相对Z向平动部432螺旋运动的螺旋中心，且Z向位移控制件46的轴线形成第三平移轨迹，与Z向平动部432相对Z向平移座22滑动的方向相平行。

第一平动单元41的另一侧开设有第一键槽，第一键槽的内壁形成X向平动部412，用于和第一平键44固定配合，第二平动单元42的一侧开设有第二键槽423，第二键槽423的内壁形成X向平移座421，用于和第一平键44滑动配合，并形成供第一平键44滑动的通道，第二平动单元42的另一侧开设有第三键槽，第三键槽的内壁形成Y向平动部422，用于和第二平键45固定配合，第三平动单元43的一侧开设有第四键槽433，第四键槽433的内壁形成Y向平移座431，用于和第二平键45滑动配合，并形成供第二平键45滑动的通道。第三平动单元43的另一侧凸出形成Z向平动部432，Z向平动部432开设有螺纹孔，以供Z向位移控制件46旋入并与之形成螺纹配合，该螺纹孔的轴线即为第三平移轨迹。

可以理解，在其他实施方式中，也可以取消Z向位移控制件46，对应地，平动调节组件40还包括第三平键，第三平键滑动设于Z向平动部432与Z向平移座22之间，第三平键呈长条状长方体结构，其长度方向即为第三平移轨迹的延伸方向。另外，在其他实施方式中，也可以取消第一平键44和第二平键45，然后为第一平动单元与第二平动单元中的一者开设第一滑槽，为另一者固设第一凸肋，为第二平动单元与第三平动单元中的一者开设第二滑槽，为另一者固设第二凸肋，以使第一凸肋滑动设于第一滑槽内，第二凸肋滑动设于第二滑槽内，并由此限定第一滑槽和第一凸肋之间相对滑动轨迹为第一平移轨迹，第二滑槽和第二凸肋之间相对滑动轨迹为第二平移轨迹。

在一些实施方式中，第一轴线、第二轴线和第三轴线不仅两两相互垂直，同时三者还相交于同一点，并且第一轴线、第二轴线和第三轴线的交点位于反射镜10的反射面。这样设置的目的在于，当光源和安装组件20之间的相对位置和姿态确定、且平动调节组件40的形状和姿态确定时，光源投射至反射镜10反射面的光斑如果位于第一轴线、第二轴线和第三轴线的交点，则光斑不会随着反射镜10在X向转动自由度、Y向转动自由度或Z向转动自由度相对安装组件20转动而改变位置。假定用户针对反射镜10同时进行X向转动自由度、Y向转动自由度、Z向转动自由度的转动调节，则此时反射镜10相当于以第一轴线、第二轴线和第三轴线的交点为球心进行空间转动。由此可以确保光源到反射镜10反射面的连线不变，光源到反射镜10反射面的光路轨迹不变，能够满足在仅针对反射镜10进行转动调节时保持光程不变的要求。

可选的，请参阅图1-图2，第一转动单元31还包括镜片锁紧件312，镜片锁紧件312固设在用于围设出第一凹腔314的凸缘的端部，当反射镜10装设于第一凹腔314内之后，镜片锁紧件312抵接于反射镜10相对远离第一凹腔314底壁的一侧，从而对反射镜10进行固定限位，防止其从第一凹腔314中意外脱离；第一转动单元31还包括吸震元件313，吸震元件313夹设在反射镜10与第一凹腔314内壁之间，或者夹设在反射镜10与镜片锁紧件312之间，用于减少转动调节组件30、平动调节组件40传递至反射镜10的震动冲击力，同时还可以吸收震动的能量，避免六自由度可调光学装置100受到震动冲击后引起反射镜10震颤的问题，有利于使反射镜10尽快恢复至稳定状态。吸震元件313可以选用硅胶垫。

可选的，请参阅图5-图6，第一转动单元31还开设有气孔316，气孔316可以允许第一凹腔314内的气体排出，避免对反射镜10产生压力，气孔316的开设位置优选为Z向摆转部，气孔316将Z向摆转部311的两侧贯通，从而使第一凹腔314和第二凹腔315相连通。

可选的，六自由度可调光学装置100还包括第三位姿操控单元(图未示)。第三位姿操控单元沿第一平动单元41、第二平动单元42和第三平动单元43依次垒叠方向装入第一平动单元41，第三位姿操控单元与第一平动单元41可活动连接，并且被配置为能够通过相对第一平动单元41活动以固定连接第二平动单元42或第三平动单元43，以及能够通过相对第一平动单元41活动以脱离第二平动单元42或第三平动单元43。

当需要针对反射镜10进行X向平移自由度调节时，用户操纵第三位姿操控单元，使其脱离第二平动单元42或第三平动单元43，从而能够带动第一平动单元41相对第二平动单元42平移，调节完成后，用户操纵第三位姿操控单元，使其固定连接第二平动单元42或第三平动单元43，从而锁定第一平动单元41在X向平移方向上的运动自由度。

作为优选，第三位姿操控单元包括第三可动连接部与第三固定连接部，第三可动连接部与第一平动单元41螺纹连接，二者螺纹配合轴线的延伸方向与第一平动单元41、第二平动单元42、第三平动单元43的垒叠方向一致。第三固定连接部与第二平动单元42或第三平动单元43连接，通过改变第三可动连接部与第一平动单元41螺纹配合深度，带动第三固定连接部连接或脱离第二平动单元42或第三平动单元43中的一者。

参阅图4，第三平动单元43开设有供外部工具伸入的第一工具伸入通道434，安装组件开设有工具伸入通孔211，工具伸入通孔211包括供外部工具伸入的第二工具伸入通道2111，第一工具伸入通道434与第二工具伸入通道2111相连通，第一工具伸入通道434相对远离第二工具伸入通道2111的一端向靠近第三位姿操控单元的方向延伸。由此，用户可以利用外部工具依次伸入第二工具伸入通道2111和第一工具伸入通道434后，将外部工具与第三固定连接部固定配合，以便向第三位姿操控单元施力。在第三固定连接部脱离第二平动单元42和第三平动单元43的情况下，用户带动第一平动单元41沿X向平移运动时，第三位姿操控单元能够跟随第一平动单元41沿X向同步平移运动。

参阅图2、图3和图4，可选的，六自由度可调光学装置100还包括第四位姿操控单元63。第四位姿操控单元63沿第一平动单元41、第二平动单元42和第三平动单元43依次垒叠方向装入第二平动单元42，第四位姿操控单元63与第二平动单元42可活动连接，并且被配置为能够通过相对第二平动单元42活动以固定连接或者脱离第三平动单元43。

当需要针对反射镜10进行Y向平移自由度调节时，用户操纵第四位姿操控单元63，使其脱离第三平动单元43，从而能够带动第二平动单元42相对第三平动单元43平移，调节完成后，用户操纵第四位姿操控单元，使其固定连接第三平动单元43，从而锁定第二平动单元42在Y向平移方向上的运动自由度。

作为优选，第四位姿操控单元包括第四可动连接部与第四固定连接部，第四可动连接部与第二平动单元42螺纹连接，二者螺纹配合轴线的延伸方向与第一平动单元41、第二平动单元42、第三平动单元43的垒叠方向一致。第四固定连接部与第三平动单元43连接，通过改变第三可动连接部与第二平动单元42螺纹配合深度，带动第四固定连接部连接或脱离第三平动单元43。

作为优选，工具伸入通孔211还包括供外部工具伸入的第三工具伸入通道2112，第三工具伸入通道2112贯通安装支架21，其中的一端向靠近第四位姿操控单元63的方向延伸。由此，用户可以利用外部工具伸入第三工具伸入通道2112后，将外部工具与第四固定连接部固定配合，以便向第四位姿操控单元63施力。在第四固定连接部脱离第三平动单元43的情况下，用户带动第二平动单元42沿Y向平移运动时，第四位姿操控单元63能够跟随第二平动单元42沿Y向同步平移运动。

参阅图3和图4，可选的，六自由度可调光学装置100还包括第五位姿操控单元64。第五位姿操控单元64沿相对于垒叠方向倾斜的侧向装入第三平动单元43，垒叠方向即为第一平动单元41、第二平动单元42、第三平动单元43依次垒叠方向。第五位姿操控单元与第三平动单元43可活动连接，并且被配置为能够通过相对第三平动单元43活动以固定连接或者脱离安装组件20。

当需要针对反射镜10进行Z向平移自由度调节时，用户操纵第五位姿操控单元64，使其脱离安装组件20，从而能够带动第三平动单元43相对安装组件20平移，调节完成后，用户操纵第五位姿操控单元64，使其固定连接安装组件20，从而锁定第三平动单元43在Z向平移方向上的运动自由度。

作为优选，第五位姿操控单元64包括第五可动连接部与第五固定连接部，Z向平动部432开设有供第五可动连接部伸入的第四操控单元配合孔4321，第五可动连接部与Z向平动部432螺纹配合，螺纹配合轴线的延伸方向与第一平动单元41、第二平动单元42和第三平动单元43依次垒叠方向倾斜，可以是互相垂直。Z向平移座22开设有供第五位姿操控单元64穿设通过的Z向平移导向孔221，第五固定连接部从Z向平移导向孔221伸出Z向平移座22并且外露。在第五固定连接部脱离Z向平移座22的情况下，用户带动第三平动单元43沿Z向平移运动时，第五位姿操控单元64能够跟随第三平动单元43在Z向平移导向孔221内同步平移运动。

值得说明的是，本实用新型并不限定反射镜、转动调节组件、平动调节组件、安装组件在六自由度可调光学装置中的位置或者排布顺序，转动调节组件中的各个转动单元之间的排布顺序和相对位置可以改变，平动调节组件中的各个平动单元之间的排布顺序和相对位置可以改变，甚至各个转动单元与各个平动单元还可以交替布置，只要第一轴线、第二轴线、第三轴线两两之间互不平行、第一平移轨迹、第二平移轨迹、第三平移轨迹两两之间不平行即可。例如，在一些实施方式中，六自由度可调光学装置还可以采用反射镜—平动调节组件—转动调节组件—安装组件的垒叠顺序装配，反射镜装设于平动调节组件，转动调节组件装设于安装组件。

以上所述实施方式的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施方式中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

本技术领域的普通技术人员应当认识到，以上的实施方式仅是用来说明本实用新型，而并非用作为对本实用新型的限定，只要在本实用新型的实质精神范围内，对以上实施方式所作的适当改变和变化都落在本实用新型要求保护的范围内。

Claims (15)

1.一种六自由度可调光学装置，其特征在于，包括垒叠设置的反射镜(10)、安装组件(20)、转动调节组件(30)以及平动调节组件(40)；

所述转动调节组件(30)连接所述反射镜(10)与所述安装组件(20)，具有两两之间形成角度的第一轴线、第二轴线以及第三轴线；

所述平动调节组件(40)连接所述反射镜(10)与所述安装组件(20)，具有两两之间形成角度的第一平移轨迹、第二平移轨迹以及第三平移轨迹；

所述反射镜(10)被配置为能够绕所述第一轴线、所述第二轴线和所述第三轴线相对所述安装组件(20)转动，及能够沿所述第一平移轨迹、所述第二平移轨迹和所述第三平移轨迹相对所述安装组件(20)平移。

2.根据权利要求1所述的六自由度可调光学装置，其特征在于，所述转动调节组件(30)与所述平动调节组件(40)活动连接，所述转动调节组件(30)装设有所述反射镜(10)，所述平动调节组件(40)装设于所述安装组件(20)。

3.根据权利要求1或2所述的六自由度可调光学装置，其特征在于，所述转动调节组件(30)包括Y向摆转部(332)、以所述第一轴线为中心转动配合的X向转接座(331)与X向摆转部(322)、以所述第三轴线为中心转动配合的Z向转接座(321)与Z向摆转部(311)；

所述平动调节组件(40)包括Y向转接座(411)、Z向平动部(432)、沿所述第一平移轨迹可活动配合的X向平动部(412)与X向平移座(421)、沿所述第二平移轨迹可活动配合的Y向平动部(422)与Y向平移座(431)；

所述Y向转接座(411)与所述Y向摆转部(332)以所述第二轴线为中心转动配合，所述安装组件(20)包括Z向平移座(22)，所述Z向平移座(22)与所述Z向平动部(432)沿所述第三平移轨迹可活动配合。

4.根据权利要求3所述的六自由度可调光学装置，其特征在于，所述转动调节组件(30)包括第一转动单元(31)、第二转动单元(32)以及第三转动单元(33)，所述反射镜(10)安装于所述第一转动单元(31)，所述第一转动单元(31)包括所述Z向摆转部(311)，所述第二转动单元(32)包括所述Z向转接座(321)与所述X向摆转部(322)，所述第三转动单元(33)包括所述X向转接座(331)与所述Y向摆转部(332)。

5.根据权利要求4所述的六自由度可调光学装置，其特征在于，所述第一转动单元(31)、所述第二转动单元(32)、所述第三转动单元(33)与所述平动调节组件(40)依次垒叠设置，所述第二转动单元(32)位于所述第三转动单元(33)与所述第一转动单元(31)之间。

6.根据权利要求5所述的六自由度可调光学装置，其特征在于，所述第二转动单元(32)包括凸台以及X向枢轴，所述凸台与所述X向枢轴分别形成所述Z向转接座(321)与所述X向摆转部(322)；

所述第三转动单元(33)设有第一内柱槽(335)以及Y向枢轴，所述第一内柱槽(335)与所述Y向枢轴分别形成所述X向转接座(331)与所述Y向摆转部(332)，所述平动调节组件(40)设有第二内柱槽(413)，所述第二内柱槽(413)形成所述Y向转接座(411)；

所述第一转动单元(31)转动套设所述凸台并且同轴适配，所述X向枢轴与所述第一内柱槽(335)同轴适配，所述Y向枢轴与所述第二内柱槽(413)同轴适配。

7.根据权利要求5所述的六自由度可调光学装置，其特征在于，所述六自由度可调光学装置还包括第一位姿操控单元(61)，所述第一位姿操控单元(61)沿相对于垒叠方向倾斜的侧向可活动地装入所述X向摆转部(322)，所述垒叠方向为第一转动单元(31)、第二转动单元(32)、第三转动单元(33)和平动调节组件(40)依次垒叠方向；所述第一位姿操控单元(61)被配置为能够相对所述X向摆转部(322)活动以连接或者脱离所述X向转接座(331)；及/或，

所述六自由度可调光学装置还包括第二位姿操控单元(62)，所述第二位姿操控单元(62)沿相对于垒叠方向倾斜的侧向可活动地装入所述Y向摆转部(332)，所述垒叠方向为第一转动单元(31)、第二转动单元(32)、第三转动单元(33)和平动调节组件(40)依次垒叠方向；所述第二位姿操控单元(62)被配置为能够相对所述Y向摆转部(332)活动以连接或者脱离所述Y向转接座(411)。

8.根据权利要求3所述的六自由度可调光学装置，其特征在于，所述平动调节组件(40)包括第一平动单元(41)、第二平动单元(42)以及第三平动单元(43)，所述第一平动单元(41)包括所述Y向转接座(411)，还包括所述X向平动部(412)，所述第二平动单元(42)包括所述X向平移座(421)与所述Y向平动部(422)，所述第三平动单元(43)装设于所述安装组件(20)，包括所述Y向平移座(431)与所述Z向平动部(432)。

9.根据权利要求8所述的六自由度可调光学装置，其特征在于，所述转动调节组件(30)、所述第一平动单元(41)、所述第二平动单元(42)与所述第三平动单元(43)依次垒叠设置，所述第二平动单元(42)位于所述第一平动单元(41)与所述第三平动单元(43)之间。

10.根据权利要求9所述的六自由度可调光学装置，其特征在于，所述六自由度可调光学装置还包括第三位姿操控单元，所述第三位姿操控单元沿所述第一平动单元(41)、所述第二平动单元(42)与所述第三平动单元(43)依次垒叠方向可活动地装入所述第一平动单元(41)，所述第三位姿操控单元被配置为能够相对所述第一平动单元(41)活动以连接或者脱离所述第二平动单元(42)与所述第三平动单元(43)中的一者；及/或，

所述六自由度可调光学装置还包括第四位姿操控单元(63)，所述第四位姿操控单元(63)沿所述第一平动单元(41)、所述第二平动单元(42)与所述第三平动单元(43)依次垒叠方向可活动地装入所述第二平动单元(42)，所述第四位姿操控单元(63)被配置为能够相对所述第二平动单元(42)活动以连接或者脱离所述第三平动单元(43)；及/或，

所述六自由度可调光学装置还包括第五位姿操控单元(64)，所述第五位姿操控单元(64)沿相对于垒叠方向倾斜的侧向可活动地装入所述第三平动单元(43)，所述垒叠方向为所述第一平动单元(41)、所述第二平动单元(42)和所述第三平动单元(43)依次垒叠方向；所述第五位姿操控单元(64)被配置为能够相对所述第三平动单元(43)活动以连接或者脱离所述安装组件(20)。

11.根据权利要求3所述的六自由度可调光学装置，其特征在于，

所述平动调节组件(40)还包括第一平键(44)，所述第一平键(44)滑动设于所述X向平动部(412)与所述X向平移座(421)之间，且沿所述第一平移轨迹延伸；及/或，

所述平动调节组件(40)还包括第二平键(45)，所述第二平键(45)滑动设于所述Y向平动部(422)与所述Y向平移座(431)之间，且沿所述第二平移轨迹延伸；及/或，

所述平动调节组件(40)还包括第三平键，所述第三平键滑动设于所述Z向平动部(432)与所述Z向平移座(22)之间，且沿所述第三平移轨迹延伸。

12.根据权利要求3所述的六自由度可调光学装置，其特征在于，所述平动调节组件(40)还包括Z向位移控制件(46)，所述Z向位移控制件(46)与所述Z向平动件螺纹连接，并与所述Z向平移座(22)转动连接，所述Z向位移控制件(46)与所述Z向平动部(432)相对螺旋运动的螺旋中心为所述Z向位移控制件(46)与所述Z向平移座(22)相对转动的转动中心。

13.根据权利要求1所述的六自由度可调光学装置，其特征在于，所述第一平移轨迹的延伸方向与所述第一轴线的延伸方向一致；及/或，所述第二平移轨迹的延伸方向与所述第二轴线的延伸方向一致；及/或，所述第三平移轨迹的延伸方向与所述第三轴线的延伸方向一致。

14.根据权利要求1所述的六自由度可调光学装置，其特征在于，所述第一轴线、所述第二轴线与所述第三轴线两两相互垂直；及/或，所述第一平移轨迹、所述第二平移轨迹与所述第三平移轨迹两两相互垂直。

15.根据权利要求1所述的六自由度可调光学装置，其特征在于，所述第一轴线、所述第二轴线与所述第三轴线两两相互垂直，所述第一轴线、所述第二轴线与所述第三轴线相交于同一点，且所述第一轴线、所述第二轴线与所述第三轴线的交点位于所述反射镜(10)的反射面。

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