一种光学元件多自由度调节装置

本发明涉及精密调整机构，具体涉及一种光学元件多自由度调节装置。

背景技术：

1、光机是指将光学原理与机械原理相结合的一种精密仪器。它实际上是光电精密仪器与机械的简称，用于实现光学上的各种功能，如调制、分束、聚焦、干涉等。光机通常由光学部分和机械部分组成，光学部分负责光路的成像、传输、调制等，而机械部分则负责传动和定位，使光学部分能够精确地完成各种运动和调节。

2、在光机结构设计中，机械结构部分的设计要保证光学元件之间相对位置准确，在现有加工技术条件下或者成本限制的条件下，光机结构无法仅依靠加工满足所需要的精度，此时就需要采用机械结构部分的调整机构对光学元件位置进行精密调整，使之满足设计精度要求，达到光学系统的最佳性能。而传统的调整机构中的运动副通过刚性元件的相对运动实现转向功能，运动副之间存在回程间隙，刚性元件的相对运动也会产生摩擦，一定程度上降低了调整机构的定位精度和运动分辨率，具有定位精度不佳的问题。

3、有鉴于此，确有必要提供一种解决上述问题的技术方案。

技术实现思路

1、本发明的目的在于：提供一种光学元件多自由度调节装置，来解决上述光机结构中所存在的定位精度不佳的问题。

2、为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

3、一种光学元件多自由度调节装置，包括：

4、基体；

5、竖向调节组件，包括第一框架及第一弹性件，所述第一框架位于所述基体内部，所述第一弹性件两端分别与所述第一框架及所述基体连接，所述第一框架上竖直设置有多个第一驱动器，多个所述第一驱动器沿所述第一框架外周边缘环绕式且间隔均匀分布，所述第一驱动器均与所述基体抵接配合，用于驱动所述第一框架升降及倾斜运动；

6、水平调节组件，包括第二框架及第二驱动器，所述第二框架内部具有多个连接部，所述连接部为柔性材质；所述第二驱动器设置有多个，均沿所述第二框架外侧边缘间隔分布，且所述第二驱动器与所述连接部一一对应配合，用于驱动所述连接部变形进而进行水平运动；

7、安装架，位于所述第二框架内部，且所述连接部均与所述安装架连接，所述安装架用于安装光学元件。

8、作为所述光学元件多自由度调节装置的一种改进，所述第一框架底部具有多个连接块，多个所述连接块呈环绕式分布且间隔均匀，所述基体与所述连接块对应的位置均开有通孔，所述连接块均穿过下方的所述通孔与所述第二框架连接，所述连接块与所述通孔内壁之间均具有间隙。

9、作为所述光学元件多自由度调节装置的一种改进，所述基体上开有多个凹槽，多个所述凹槽与所述第一驱动器一一对应，所述凹槽内均并列设置有至少两个接触杆，所述第一驱动器具有伸缩杆，所述伸缩杆位于两个所述接触杆之间，且相互接触配合。

10、作为所述光学元件多自由度调节装置的一种改进，所述基体与所述第一弹性件对应的位置均设置安装座，所述安装座上均具有转动设置的转轴，所述转轴与上方的所述第一弹性件连接。

11、作为所述光学元件多自由度调节装置的一种改进，所述第二框架内部开有多个活动槽，所述连接部设置于所述活动槽一侧壁，所述活动槽另一侧壁具有凸起，所述凸起与所述连接部配合，用于限制所述连接部的活动范围。

12、作为所述光学元件多自由度调节装置的一种改进，所述连接部与所述第二框架之间均设置有第二弹性件，所述第二弹性件远离所述连接部与所述活动槽的连接位置。

13、作为所述光学元件多自由度调节装置的一种改进，所述第一弹性件和所述第二弹性件均为拉簧。

14、作为所述光学元件多自由度调节装置的一种改进，所述第二框架侧部设置有多个连接座，多个所述连接座分别靠近多个所述第二驱动器，所述连接座上均设置有第一位移传感器及第二位移传感器，所述第一位移传感器均朝向所述第二框架内侧的中心位置，所述第二位移传感器与所述第一位移传感器之间呈垂直状。

15、作为所述光学元件多自由度调节装置的一种改进，所述第一驱动器和所述第二驱动器均为促动器。

16、作为所述光学元件多自由度调节装置的一种改进，所述连接块与所述第一框架及所述第二框架之间均为可拆卸连接。

17、相比于现有技术，本发明的有益效果在于：

18、1)本调节装置通过将基体、竖向调节组件、水平调节组件串联的方式，实现了光学元件在多个自由度上的精密调整，其中，水平调节组件主要负责实现光学元件在x、y方向上的调整功能，而竖向调节组件则负责实现光学元件在rx、ry、z方向上的调整功能。

19、2)本调节装置串联的的结构设计，不仅使得调节装置结构紧凑，能够适用于空间狭小的环境，更重要的是，它摒弃了传统的刚性元件相对运动的方式，有效地避免了传统机构中刚性元件相对运动所带来的问题；减少了回程间隙的存在，从而提高了定位精度。同时，由于减少了刚性元件的相对运动，摩擦也被大大降低，进而提高了运动分辨率。这使得该装置在调整光学元件时，能够实现更为精确和连续的控制。

技术特征：

1.一种光学元件多自由度调节装置，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的一种光学元件多自由度调节装置，其特征在于，所述第一框架底部具有多个连接块，多个所述连接块呈环绕式分布且间隔均匀，所述基体与所述连接块对应的位置均开有通孔，所述连接块均穿过下方的所述通孔与所述第二框架连接，所述连接块与所述通孔内壁之间均具有间隙。

3.根据权利要求2所述的一种光学元件多自由度调节装置，其特征在于，所述基体上开有多个凹槽，多个所述凹槽与所述第一驱动器一一对应，所述凹槽内均并列设置有至少两个接触杆，所述第一驱动器具有伸缩杆，所述伸缩杆位于两个所述接触杆之间，且相互接触配合。

4.根据权利要求3所述的一种光学元件多自由度调节装置，其特征在于，所述基体与所述第一弹性件对应的位置均设置安装座，所述安装座上均具有转动设置的转轴，所述转轴与上方的所述第一弹性件连接。

5.根据权利要求2所述的一种光学元件多自由度调节装置，其特征在于，所述第二框架内部开有多个活动槽，所述连接部设置于所述活动槽一侧壁，所述活动槽另一侧壁具有凸起，所述凸起与所述连接部配合，用于限制所述连接部的活动范围。

6.根据权利要求5所述的一种光学元件多自由度调节装置，其特征在于，所述连接部与所述第二框架之间均设置有第二弹性件，所述第二弹性件远离所述连接部与所述活动槽的连接位置。

7.根据权利要求6所述的一种光学元件多自由度调节装置，其特征在于，所述第一弹性件和所述第二弹性件均为拉簧。

8.根据权利要求1-7任意一项所述的一种光学元件多自由度调节装置，其特征在于，所述第二框架侧部设置有多个连接座，多个所述连接座分别靠近多个所述第二驱动器，所述连接座上均设置有第一位移传感器及第二位移传感器，所述第一位移传感器均朝向所述第二框架内侧的中心位置，所述第二位移传感器与所述第一位移传感器之间呈垂直状。

9.根据权利要求8所述的一种光学元件多自由度调节装置，其特征在于，所述第一驱动器和所述第二驱动器均为促动器。

10.根据权利要求8所述的一种光学元件多自由度调节装置，其特征在于，所述连接块与所述第一框架及所述第二框架之间均为可拆卸连接。

技术总结本发明提供了一种光学元件多自由度调节装置，包括：基体；第一框架及第一弹性件，所述第一框架位于所述基体内部，所述第一弹性件两端分别与所述第一框架及所述基体连接，所述第一框架上竖直设置有多个第一驱动器，多个所述第一驱动器沿所述第一框架外周边缘环绕式且间隔均匀分布，所述第一驱动器均与所述基体抵接配合，用于驱动所述第一框架升降及倾斜运动；第二框架及第二驱动器，所述第二框架内部具有多个连接部，所述连接部为柔性材质；所述第二驱动器设置有多个，均沿所述第二框架外侧边缘间隔分布，且所述第二驱动器与所述连接部一一对应配合，用于驱动所述连接部变形进而进行水平运动；安装架，位于所述第二框架内部，且所述连接部均与所述安装架连接，所述安装架用于安装光学元件。本调节装置通过将基体、竖向调节组件、水平调节组件串联的方式，实现了光学元件在多个自由度上的精密调整，其中，水平调节组件主要负责实现光学元件在X、Y方向上的调整功能，而竖向调节组件则负责实现光学元件在Rx、Ry、Z方向上的调整功能。技术研发人员：龚文涛,金春水,周名相,肖相辅,李旭鹏受保护的技术使用者：中国科学院长春光学精密机械与物理研究所技术研发日：技术公布日：2024/6/11