一种快速反射镜结构制造技术

本发明专利技术公开了一种快速反射镜结构，所述结构包括：镜片、柔性铰链、支撑柔杆、音圈电机和快反基座；其中，所述镜片背面中心与所述柔性铰链螺纹连接，所述镜片背面外径与支撑柔杆小头螺纹连接，支撑柔杆大头与所述音圈电机线圈部分螺纹连接，柔性铰链另一面和音圈电机永磁体部分以及快反基座螺纹连接；本发明专利技术提供的技术方案具有满足激光通信领域中对大口径高帧频快反镜的使用需求的优点。

A fast reflector structure

The invention discloses a fast mirror structure which comprises a lens, a flexible hinge, a supporting flexible rod, a voice coil motor and a fast inversion base, wherein the back center of the lens is connected with the flexible hinge thread, the back outer diameter of the lens is connected with the supporting flexible rod small head thread, and the supporting flexible rod big head and the voice are supported. The coil part of the coil motor is threaded connected, the other side of the flexible hinge and the permanent magnet part of the voice coil motor and the fast inversion base are threaded connected; the technical scheme provided by the invention has the advantages of satisfying the use requirements of large aperture and high frame frequency fast mirrors in the field of laser communication.

【技术实现步骤摘要】
一种快速反射镜结构
本专利技术涉及航天以及通信领域，尤其涉及一种快速反射镜结构。
技术介绍
快速反射镜是自适应光学系统和提高系统跟瞄精度的关键器件。传统的两维的高速快反镜利用了分辨力约为纳米量级的压电驱动器驱动一块反射镜，由于反射镜的惯性比机架小很多，因而可以大幅调高谐振频率，与高帧频传感器相结合，就可以构成高精度的光学跟踪系统，大大提高系统的跟踪带宽和响应速度，同时又有极高的角分辨能力。在复合轴跟踪系统中，就能对机架跟踪系统的残余误差进行矫正，从而是光学跟踪系统的精度成数量级地提高。但是随着对高分辨率成像需要的不断提高，光学系统的口径越来越大，传统快反镜的通光口径无法满足使用要求；激光通信中，对激光光束的指向要求很高，并且光束的口径往往很大，传统的快反镜的通过光口径同样无法满足使用要求。
技术实现思路
本申请提供一种快速反射镜结构。可以满足激光通信领域中对大口径高帧频快反镜的使用需求。第一方面，提供一种快速反射镜结构，所述结构包括：镜片、柔性铰链、支撑柔杆、音圈电机和快反基座；其中，所述镜片背面中心与所述柔性铰链螺纹连接，所述镜片背面外径与支撑柔杆小头螺纹连接，支撑柔杆大头与所述音圈电机线圈部分螺纹连接，柔性铰链另一面和音圈电机永磁体部分以及快反基座螺纹连接。可选的，所述镜片的材料为铍。可选的，所述支撑柔杆小头螺纹呈圆周阵列分布。可选的，所述支撑柔杆大头呈圆周阵列分布。可选的，所述柔性铰链为柔性材料。可选的，所述音圈电机包括：刚性磁通回路、永磁体、运动机构和管状线圈，其中运动机构与刚性磁通回路之间具有气隙。本专利技术提供的结构采用了铍构成镜片，由于铍的比刚度很高，我们可以采用更薄轻量化铍镜，那么轻量化铍镜快反系统的最大工作频率可以进一步提升，可以有效的提高快反系统的带宽，满足激光通信领域中对大口径高帧频快反镜的使用需求。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本专利技术第一较佳实施方式提供的快速反射镜结构图。图2为本专利技术提供的音圈电机的结构示意图。图3为本专利技术提供的快速反射镜结构的整体结构图。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。本申请的说明书和权利要求书及所述附图中的术语“第一”、“第二”、“第三”和“第四”等是用于区别不同对象，而不是用于描述特定顺序。此外，术语“包括”和“具有”以及它们任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。例如包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备没有限定于已列出的步骤或单元，而是可选地还包括没有列出的步骤或单元，或可选地还包括对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。在本文中提及“实施例”意味着，结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在本申请的至少一个实施例中。在说明书中的各个位置出现该短语并不一定均是指相同的实施例，也不是与其它实施例互斥的独立的或备选的实施例。本领域技术人员显式地和隐式地理解的是，本文所描述的实施例可以与其它实施例相结合。本快反的系统的构成图如图1所示，图1中分别为：镜片1；柔性铰链2；支撑柔杆3；音圈电机4；快反基座5。其连接关系为镜片1背面中心与柔性铰链2螺纹连接，镜片1背面外径与支撑柔杆3的小头螺纹连接，支撑柔杆3的大头与音圈电机4的线圈部分螺纹连接，柔性铰链2另一面和音圈电机4的永磁体部分与快反基座5螺纹连接。具体的，支撑柔杆3是镜片1与音圈电机4之间的过渡连接件，以实现音圈电机4对镜片1动作的差动控制。优选的，镜片1背面外径上连接有四个支撑柔杆3，以确保可以确保镜片1的稳定支撑。优选的，支撑柔杆3的小头螺纹呈圆周阵列分布，支撑柔杆3的大头呈圆周阵列分布，可以较好的约束音圈电机4与镜片1的位置关系，使四个音圈电机4在镜片1的背面呈“圆周均布”的结构。这种“圆周均布”可以较好的实现音圈电机4对镜片1动作的差动控制，从而更好的解耦镜片1动作，使得镜片1的俯仰方位转轴交点在光路中心。优选的音圈电机4包括：刚性磁通回路、永磁体、运动机构和管状线圈，其中运动机构与刚性磁通回路之间具有气隙。该音圈电机的管状线圈与支撑柔杆3连接固定在镜片1(铍反射镜)背面，驱动镜片1。音圈电机4的永磁体与基板固定。本申请的其技术要点如下：采用铍构成的镜片以下简称为铍镜。快反系统的反射镜需要高刚度、轻质的材料和结构，铍是最轻最硬的金属之一，参见常用的光学材料参数，可以看出铍的密度只有1.85×10-6kg/mm3，刚度为28000kg/mm2，比刚度为15.1，接近微晶玻璃的4.1倍。这种质轻坚硬的反射镜材料适用于快速控制反射镜。快反系统的动态性能主要是平台的最大工作频率，取决于它的固有谐振频率，计算公式如下：式中：f′＝带镜片的平台谐振频率Hzf0＝空载平台的谐振频率HzIM＝镜片的转动惯量g·mm2I0＝平台的转动惯量g·mm2式中：m＝镜片的质量gH＝镜片的厚度mmT＝支撑点到镜面距离mmR＝镜片半径mm以商品快反平台为例(I0＝18000g·mm2)，使用以相同直径(Ф80mm)和厚度(8mm)的50％轻量化铍镜和微晶反射镜对比，平台的基础估计两则的谐振频率对比为：m_微晶＝100.53gm_Be＝37.2gIM_微晶＝55224.48g·mm2IM_Be＝20435.2g·mm2通过分析计算可知，使用轻量化铍镜的快反系统的最大工作频率比同样外形尺寸的微晶要高很多，约为微晶的1.38倍。由于铍的比刚度很高，我们可以采用更薄轻量化铍镜，那么轻量化铍镜快反系统的最大工作频率可以进一步提升，可以有效的提高快反系统的带宽。柔性铰链，该柔性铰链具有三个自由度，使用该种机构形式作为反射镜的支撑，能够很好的满足快反的动作需求，并且可以通过优化铰链的厚度和材料选择最大限度的降低快反动作的阻尼和迟滞，提高快反动作的帧频。大通光口径，传统快反镜的通光口径一般为50mm，在光学系统越来越大的情况下，很难满足光学系统的新要求。本专利技术中使用了铍作为快反镜体的材料，通光口径达到200mm，铍的比刚度很大，在同样刚度的情况下，镜体的质量能够控制的很小，适用于高帧频的快反系统；另外，传统反射镜的材料一般为光学玻璃，比刚度差，并且不易轻量化和细节加工，铍属于金属，可以对其进行机械加工，满足快反系统一体化设计的需求。大行程高精度，音圈电机是一种特殊形式的直接驱动电机，具有结构简单、体积小、高速、高加速度、响应快等特性，其工作原理是通过线圈放在磁场内就会产生力，力的大小与施加在线圈上的电流成比例。随着对高速、高定位精度系统性能要求的提高和音圈电机技术的迅速发展，音圈电在许多不同形式的高加速、高帧频领域也得到了广泛的应用。这种音圈电机具有大行程和高精度的特点，能够较好的满足快反系统中对行程和精度的要求。以上对本专利技术实施例所提供的内容下载方法及相关设备、系统进行本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种快速反射镜结构，其特征在于，所述结构包括：镜片、柔性铰链、支撑柔杆、音圈电机和快反基座；其中，所述镜片背面中心与所述柔性铰链螺纹连接，所述镜片背面外径与支撑柔杆小头螺纹连接，支撑柔杆大头与所述音圈电机线圈部分螺纹连接，柔性铰链另一面和音圈电机永磁体部分以及快反基座螺纹连接。

【技术特征摘要】
1.一种快速反射镜结构，其特征在于，所述结构包括：镜片、柔性铰链、支撑柔杆、音圈电机和快反基座；其中，所述镜片背面中心与所述柔性铰链螺纹连接，所述镜片背面外径与支撑柔杆小头螺纹连接，支撑柔杆大头与所述音圈电机线圈部分螺纹连接，柔性铰链另一面和音圈电机永磁体部分以及快反基座螺纹连接。2.根据权利要求1所述的结构，其特征在于，所述镜片的材料为铍。3.根据...

【专利技术属性】
技术研发人员：王建立，刘昌华，赵金宇，程雪，
申请(专利权)人：中国科学院长春光学精密机械与物理研究所，
类型：发明
国别省市：吉林,22