m，直徑16mm。上部圓柱體長(zhǎng)6mm，直徑8mm。下部圓柱體靠近上部圓柱體處設(shè)有長(zhǎng)1.5mm深 1mm的倒槽212,上部圓柱體與壓電堆240螺紋固定。采用該機(jī)構(gòu)的后蓋250,能在保持所需剛 度的情況下，使得微驅(qū)動(dòng)器整體尺寸最小。
[0046]優(yōu)選的，參見圖4,套筒260內(nèi)分段依次設(shè)有第一固定槽261、第二滑動(dòng)槽262和第三 抵頂槽263,第一固定槽261用于安裝內(nèi)套230,為了實(shí)現(xiàn)對(duì)內(nèi)套230的固定，第一固定槽261 的直徑貼近于內(nèi)套230。第二滑動(dòng)槽262用于容納壓電堆240和后蓋250,隨著壓電堆240的伸 縮，后蓋250可在第二滑動(dòng)槽262內(nèi)滑動(dòng)。第三抵頂槽263用于容納頂絲270。優(yōu)選的，下部圓 柱體可在套筒260內(nèi)的第二容納槽內(nèi)滑動(dòng)。由于第二容納槽的直徑與第三抵頂槽263不同， 因而可以限制后蓋250的運(yùn)動(dòng)。優(yōu)選的，為了縮小整體尺寸，套筒260內(nèi)壁上開設(shè)電線安裝 槽，以設(shè)置對(duì)壓電堆240通電的電線。具體可以設(shè)置驅(qū)動(dòng)電壓信號(hào)線等電線。
[0047] 優(yōu)選的，頂絲270的一端伸入第三抵頂槽263內(nèi)，與之螺紋連接，頂絲270可頂于后 蓋250上。頂絲270的另一端伸出套筒260外，便于操作實(shí)現(xiàn)對(duì)頂絲270的調(diào)整。用于調(diào)節(jié)壓電 堆240預(yù)緊程度，實(shí)現(xiàn)快速精確校正。
[0048]參見圖5~6,本發(fā)明另一方面還提供了一種光學(xué)鏡面微調(diào)裝置，光學(xué)鏡面裝置 100、至少2個(gè)如上述的用于光學(xué)鏡面振動(dòng)控制的壓電陶瓷微驅(qū)動(dòng)器、微驅(qū)動(dòng)器支架150和鏡 座體140,用于光學(xué)鏡面振動(dòng)控制的壓電陶瓷微驅(qū)動(dòng)器的一端安裝于微驅(qū)動(dòng)器支架150內(nèi)， 另一端抵接于光學(xué)鏡面裝置100的光學(xué)鏡面上，2個(gè)用于光學(xué)鏡面振動(dòng)控制的壓電陶瓷微驅(qū) 動(dòng)器分別抵接于光學(xué)鏡面下部的兩相對(duì)側(cè)上。通過在鏡片130的下部的兩相對(duì)側(cè)分別設(shè)置 至少兩個(gè)前述微驅(qū)動(dòng)器，即可實(shí)現(xiàn)對(duì)鏡片130俯仰偏航方向所處位置的控制和調(diào)整。
[0049]光學(xué)鏡面裝置100可以為各類常用的光學(xué)鏡面裝置100。優(yōu)選的，光學(xué)鏡面裝置100 包括鏡座110、安裝于鏡座110上的鏡座板120、安裝于鏡座板120上的鏡片130和正對(duì)鏡座 110間隔安裝的鏡座體140。鏡座體140的一側(cè)設(shè)置用于安裝用于光學(xué)鏡面振動(dòng)控制的壓電 陶瓷微驅(qū)動(dòng)器的微驅(qū)動(dòng)器支架150。用于光學(xué)鏡面振動(dòng)控制的壓電陶瓷微驅(qū)動(dòng)器的一端安 裝于微驅(qū)動(dòng)器支架150內(nèi)，另一端穿過鏡座體140頂于鏡座板120上。采用裝置可以實(shí)現(xiàn)對(duì)鏡 座板120在俯仰方向（如繞X軸旋轉(zhuǎn))和偏航方向（如繞Z軸旋轉(zhuǎn))的角度調(diào)整。
[0050] 使用時(shí)，將本發(fā)明提供的用于光學(xué)鏡面振動(dòng)控制的壓電陶瓷微驅(qū)動(dòng)器安裝于鏡座 體140的后側(cè)，并使其前蓋210頂在鏡座板120上，通過插入程度的深淺粗調(diào)微驅(qū)動(dòng)器對(duì)鏡座 板120的支撐程度，即如圖6所示的，粗調(diào)鏡座板120在俯仰方向（繞Z軸轉(zhuǎn)動(dòng))和偏航方向（繞 X軸轉(zhuǎn)動(dòng)）的角度。粗調(diào)后擰緊頂絲270以固定本發(fā)明提供的微驅(qū)動(dòng)器的初始位置，之后再通 過擰動(dòng)頂絲270后端，實(shí)現(xiàn)微調(diào)壓電堆240的預(yù)緊程度。壓電堆240所需各類電線設(shè)置槽連接 到壓電堆240上，輸入驅(qū)動(dòng)電壓，控制壓電堆240伸長(zhǎng)縮短，實(shí)現(xiàn)對(duì)鏡座板120俯仰方向和偏 航方向的姿態(tài)調(diào)整。
[0051] 以下通過控制實(shí)驗(yàn)證明本發(fā)明提供的用于光學(xué)鏡面振動(dòng)控制的壓電陶瓷微驅(qū)動(dòng) 器具有較好的控制精度。對(duì)比實(shí)驗(yàn)為未使用本發(fā)明提供的驅(qū)動(dòng)器情況下，在相同條件相近 控制所得的控制結(jié)果。
[0052] 采用幅值相同的10Hz，50Hz，150Hz簡(jiǎn)諧激勵(lì)的三個(gè)頻點(diǎn)上，對(duì)安裝有本發(fā)明提供 的微驅(qū)動(dòng)器的光學(xué)調(diào)整架的基座平臺(tái)進(jìn)行激振，激光發(fā)射器發(fā)出的激光光束經(jīng)激振鏡面 反射后，在光學(xué)敏感探測(cè)器的屏幕上形成激光光斑，本發(fā)明提供的微驅(qū)動(dòng)器通過控制鏡座 板120的俯仰偏航姿態(tài)，控制激光光斑在光學(xué)敏感探測(cè)器屏幕上的偏移量，實(shí)現(xiàn)激光光束指 向控制。
[0053]實(shí)驗(yàn)得到對(duì)經(jīng)過被激振鏡面反射后的光斑在光學(xué)敏感探測(cè)器上的偏移量控制效 果曲線分別如圖7~14所示，在隨機(jī)激勵(lì)下的控制效果曲線如圖13~14所示，圖7至圖14的 縱坐標(biāo)為激光光斑在光敏傳感器屏幕上的偏移量，單位為_。
[0054] 從圖7~14可以看出，振動(dòng)控制后激光光斑的偏移量基本不超過0.05mm。該光學(xué)調(diào) 整架的振動(dòng)控制實(shí)驗(yàn)的光路圖如圖15所示，其中光學(xué)敏感探測(cè)器屏幕與激光目標(biāo)指向方向 垂直，屏幕中心距離被激振鏡面光學(xué)中心L= 10m，由此計(jì)算可得光束偏轉(zhuǎn)角Θ與激光光斑在 光學(xué)敏感探測(cè)器屏幕上的總偏移量a之間的關(guān)系如下式所示：
[0056] 由上式計(jì)算可得，本發(fā)明提供的壓電陶瓷微驅(qū)動(dòng)器對(duì)鏡片系統(tǒng)振動(dòng)環(huán)境下的光束 指向穩(wěn)定性控制可以達(dá)到微弧度量級(jí)(讀取縱坐標(biāo)，然后對(duì)反射光線光程進(jìn)行說明，最終換 算成角度，得到微弧度量級(jí)），驗(yàn)證了本發(fā)明提供的微驅(qū)動(dòng)器能有效實(shí)現(xiàn)控制。對(duì)比的是控 制前后的位移量，采用本發(fā)明提供的壓電陶瓷微驅(qū)動(dòng)器進(jìn)行控制后，被控對(duì)象的總位移量 驟減至不超過0.05mm，證明本發(fā)明提供裝置效果明顯。
[0057] 本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、控制靈活方便，適用于各種光學(xué)元件的振動(dòng)控制和光束指向主 動(dòng)控制。
[0058]本領(lǐng)域技術(shù)人員將清楚本發(fā)明的范圍不限制于以上討論的示例，有可能對(duì)其進(jìn)行 若干改變和修改，而不脫離所附權(quán)利要求書限定的本發(fā)明的范圍。盡管己經(jīng)在附圖和說明 書中詳細(xì)圖示和描述了本發(fā)明，但這樣的說明和描述僅是說明或示意性的，而非限制性的。 本發(fā)明并不限于所公開的實(shí)施例。
[0059]通過對(duì)附圖，說明書和權(quán)利要求書的研究，在實(shí)施本發(fā)明時(shí)本領(lǐng)域技術(shù)人員可以 理解和實(shí)現(xiàn)所公開的實(shí)施例的變形。在權(quán)利要求書中，術(shù)語"包括"不排除其他步驟或元素， 而不定冠詞"一個(gè)"或"一種"不排除多個(gè)。在彼此不同的從屬權(quán)利要求中引用的某些措施的 事實(shí)不意味著這些措施的組合不能被有利地使用。權(quán)利要求書中的任何參考標(biāo)記不構(gòu)成對(duì) 本發(fā)明的范圍的限制。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種用于光學(xué)鏡面振動(dòng)控制的壓電陶瓷微驅(qū)動(dòng)器，其特征在于，包括前蓋、用于控制 所述光學(xué)鏡面在其俯仰偏航方向所處位置的壓電堆和用于容納壓電堆的套筒，所述前蓋的 一端抵接于所述光學(xué)鏡面上，另一端與所述壓電堆的一端相連接并容納于所述套筒內(nèi)；所 述壓電堆的另一端預(yù)緊地容納于所述套筒內(nèi)。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于光學(xué)鏡面振動(dòng)控制的壓電陶瓷微驅(qū)動(dòng)器，其特征在于，所 述前蓋的一端設(shè)有圓頭端，所述圓頭端抵接于所述光學(xué)鏡面上。3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的用于光學(xué)鏡面振動(dòng)控制的壓電陶瓷微驅(qū)動(dòng)器，其特征在于，所 述前蓋的另一端上設(shè)有用于使所述壓電堆插入的倒槽，所述倒槽設(shè)置于所述前蓋的另一端 內(nèi)，所述倒槽內(nèi)設(shè)有倒角。4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的用于光學(xué)鏡面振動(dòng)控制的壓電陶瓷微驅(qū)動(dòng)器，其特征在于，還 包括直線軸承和內(nèi)套，所述前蓋和所述壓電堆通過直線軸承潤(rùn)滑連接;所述內(nèi)套套設(shè)于所 述直線軸承上，并容納固定連接于所述套筒內(nèi)。5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的用于光學(xué)鏡面振動(dòng)控制的壓電陶瓷微驅(qū)動(dòng)器，其特征在于，還 包括用于抵住所述壓電堆的后蓋，所述后蓋的一段插設(shè)于所述壓電堆中，另一端滑動(dòng)設(shè)置 于所述套筒內(nèi)。6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的用于光學(xué)鏡面振動(dòng)控制的壓電陶瓷微驅(qū)動(dòng)器，其特征在于，所 述后蓋包括相連接的上部圓柱體和下部圓柱體，所述上部圓柱體插入所述壓電堆中，所述 下部圓柱體滑動(dòng)設(shè)置于所述套筒內(nèi)。7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的用于光學(xué)鏡面振動(dòng)控制的壓電陶瓷微驅(qū)動(dòng)器，其特征在于，還 包括用于固定所述壓電堆位置的頂絲，所述頂絲的一端通過螺紋與所述套筒相連接，另一 端伸出所述套筒外。8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的用于光學(xué)鏡面振動(dòng)控制的壓電陶瓷微驅(qū)動(dòng)器，其特征在于，所 述套筒內(nèi)分段依序設(shè)有第一固定槽、第二滑動(dòng)槽和第三抵頂槽，所述內(nèi)套容納卡接于所述 第一固定槽內(nèi)； 所述后蓋滑動(dòng)容納于所述第二滑動(dòng)槽內(nèi)； 所述頂絲螺紋連接于所述第三抵頂槽內(nèi)。9. 一種光學(xué)鏡面微調(diào)裝置，其特征在于，包括光學(xué)鏡面裝置、至少2個(gè)如權(quán)利要求1~8 中任一項(xiàng)所述的用于光學(xué)鏡面振動(dòng)控制的壓電陶瓷微驅(qū)動(dòng)器、微驅(qū)動(dòng)器支架和鏡座體，所 述用于光學(xué)鏡面振動(dòng)控制的壓電陶瓷微驅(qū)動(dòng)器的一端安裝于所述微驅(qū)動(dòng)器支架內(nèi)，另一端 抵接于所述光學(xué)鏡面裝置的光學(xué)鏡面上，所述用于光學(xué)鏡面振動(dòng)控制的壓電陶瓷微驅(qū)動(dòng)器 成對(duì)設(shè)置，并分別抵接于所述光學(xué)鏡面下部的兩相對(duì)側(cè)上。10. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的光學(xué)鏡面微調(diào)裝置，其特征在于，所述光學(xué)鏡面裝置包括鏡 座、安裝于所述鏡座上的鏡座板、安裝于鏡座板上的鏡片和正對(duì)所述鏡座間隔安裝的鏡座 體，所述鏡座體的外側(cè)下部間隔安裝有用于安裝所述微驅(qū)動(dòng)器的微驅(qū)動(dòng)器支架。
【專利摘要】本發(fā)明涉及振動(dòng)主動(dòng)控制技術(shù)領(lǐng)域，提供一種用于光學(xué)鏡面振動(dòng)控制的壓電陶瓷微驅(qū)動(dòng)器，用于解決現(xiàn)有技術(shù)中常用作動(dòng)器進(jìn)行光學(xué)系統(tǒng)控制時(shí)存在的光束指向主動(dòng)控制功耗高、結(jié)構(gòu)復(fù)雜的技術(shù)問題。所述壓電陶瓷微驅(qū)動(dòng)器包括前蓋、用于控制光學(xué)鏡面在其俯仰偏航方向所處位置的壓電堆以及用于容納壓電堆的套筒。前蓋的一端抵接于光學(xué)鏡面上，另一端與壓電堆的一端相連接并容納于套筒內(nèi)；壓電堆的另一端預(yù)緊的容納于套筒內(nèi)。本發(fā)明提供的了一種用于光學(xué)鏡面振動(dòng)控制的壓電陶瓷微驅(qū)動(dòng)器，該微驅(qū)動(dòng)器使用方便、易于調(diào)整，可直接操控光學(xué)元件實(shí)現(xiàn)光束指向主動(dòng)控制。
【IPC分類】G02B26/08, G02B7/182
【公開號(hào)】CN105700108
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201610227613
【發(fā)明人】李東旭, 馮世鵬, 羅青, 劉望, 周易, 蔣建平
【申請(qǐng)人】中國(guó)人民解放軍國(guó)防科學(xué)技術(shù)大學(xué)
【公開日】2016年6月22日
【申請(qǐng)日】2016年4月13日...