專利名稱：高通量大口徑高精度楔形透鏡調焦裝置及五自由度調整方法
技術領域：
本發明涉及一種楔形透鏡調焦技術，具體涉及一種高通量大口徑高精度楔形透鏡調焦裝置及五自由度調整方法。
背景技術：
在慣性約束激光核聚變裝置中，高通量大口徑高精度楔形透鏡調焦裝置是真空可控高通量大口徑光學聚焦與頻率轉換系統的核心組成部分。主要功能是利用楔形透鏡色散原理實現色分離，通過楔形透鏡的一維縱向調焦將干凈的三倍頻光聚焦在靶點，并通過位相光學元件將一定比例的三倍頻光束按一定的角度取樣至三倍頻參數測量模塊，同時完成光束的勻滑，真空隔離片和屏蔽片構成雙防護結構，主要功能是實現真空隔離和碎片濺射防護。但是，目前尚沒有成熟的裝置來實現激光裝置慣性約束真空可控高通量大口徑光學聚焦與頻率轉換系統中光學聚焦、高能激光光束勻滑、真空隔離與碎片防護。
發明內容
本發明的目的是提供一種高通量大口徑高精度楔形透鏡調焦裝置及五自由度調整方法，以解決激光裝置慣性約束真空可控高通量大口徑光學聚焦與頻率轉換系統中光學聚焦、高能激光光束勻滑、真空隔離與碎片防護問題。本發明的技術方案是:高通量大口徑高精度楔形透鏡調焦裝置包括透鏡鼠籠前支撐調整組件、透鏡模塊機構、透鏡鼠籠后支撐調整組件和聚焦透鏡模塊殼體，所述透鏡模塊機構包括鼠籠機構、透鏡調焦移動部件、楔形透鏡部件、上導軌部件、下導軌部件、光束取樣光柵、光束整形元件和 透鏡調焦驅動機構；楔形透鏡部件、光束取樣光柵和光束整形元件安裝在透鏡調焦移動部件上，透鏡調焦驅動機構安裝在透鏡調焦移動部件上，透鏡調焦移動部件、楔形透鏡部件、光束取樣光柵、光束整形元件和透鏡調焦驅動機構通過上導軌部件和下導軌部件安裝在鼠籠機構內，鼠籠機構的前側設置有透鏡鼠籠姿態調整前支撐組件，鼠籠機構的后側設置有透鏡鼠籠姿態調整后支撐組件，透鏡模塊機構連同透鏡鼠籠前支撐調整組件和透鏡鼠籠后支撐調整組件安裝在聚焦透鏡模塊殼體內，屏蔽片部件N通過真空隔離部件M安裝在聚焦透鏡模塊殼體上；透鏡調焦移動部件包括透鏡定位鎖緊裝置和透鏡移動框體組件，所述移動框體組件包括兩個透鏡移動框體側板、透鏡移動框體頂板、透鏡移動框體鑲合件、兩個聚焦透鏡導向板和透鏡移動框體底板，透鏡移動框體頂板和透鏡移動框體底板上下相對設置，透鏡移動框體頂板和透鏡移動框體底板左右兩側各通過一個透鏡移動框體側板連接，透鏡移動框體鑲合件連接在兩個透鏡移動框體側板的前端面上，透鏡移動框體頂板和透鏡移動框體底板兩者的相對面上各設置有一個聚焦透鏡導向板，兩個聚焦透鏡導向板上下對稱設置，且兩個聚焦透鏡導向板位于透鏡移動框體鑲合件的前側；
所述透鏡定位鎖緊裝置包括楔形透鏡定位框、四個透鏡定位角、四個透鏡卡座、四個透鏡卡緊座板、第一透鏡組件拆裝導向軸承組和第二透鏡組件拆裝導向軸承組；楔形透鏡定位框的四個棱角處各設置有一個透鏡定位角，楔形透鏡定位框的每個斜邊上設置有兩個透鏡卡座，楔形透鏡部件安裝在楔形透鏡定位框中，楔形透鏡部件通過設置在透鏡卡座上的透鏡卡緊座板固定在楔形透鏡定位框中；楔形透鏡定位框的上側面上設置有第一透鏡組件拆裝導向軸承組，楔形透鏡定位框的下側面上設置有第二透鏡組件拆裝導向軸承組；第一透鏡組件拆裝導向軸承組和第二透鏡組件拆裝導向軸承組與移動框體組件接觸，透鏡組件以兩個聚焦透鏡導向板為導向插裝在移動框體組件內，且通過連接在移動框體組件上的透鏡鎖緊螺釘進行固定，光束取樣光柵置于光束整形元件的左側，光束取樣光柵和光束整形元件的上端連接在透鏡移動框體頂板上，光束取樣光柵和光束整形元件的下端連接在透鏡移動框體底板；透鏡移動框體頂板上安裝有上導軌部件、透鏡移動框體底板上安裝有下導軌部件；鼠籠機構是由上基板、下基板和兩個側板圍合而成的框體結構，鼠籠機構的前端框體內設置有前支撐框，鼠籠機構的后端框體內設置有后支撐框，上基板上設置有上導軌，下基板上設置有下導軌，聚焦透鏡模塊移動機構通過其上的滑塊與上導軌和下導軌配合安裝在鼠籠機構內，上基板、下基板和兩個側板的前后端面上均開有豁口，透鏡鼠籠姿態調整前支撐組件包括前姿態調整板、四個第一鼠籠滑塊、八個第一鼠籠滑塊壓板、四個第一鼠籠滑塊調整釘座板和四個第一調整釘，前姿態調整板的四個邊框上各開有一個滑塊安裝口，第一鼠籠滑塊通過第一鼠籠滑塊壓板安裝在滑塊安裝口內，滑塊安裝口內還固定安裝有第一鼠籠滑塊調整釘座板，第一鼠籠滑塊調整釘座板位于第一鼠籠滑塊的內側，第一鼠籠滑塊調整釘座板上連接有第一調整釘，第一調整釘與第一鼠籠滑塊相抵用于第一調整鼠籠滑塊的位置，透鏡鼠籠姿態調整后支撐組件包括后姿態調整板、四個第二鼠籠滑塊、八個第二鼠籠滑塊壓板、四個第二鼠籠滑塊調整釘座板和四個第二調整釘，后姿態調整板的四個邊框上各開有一個滑塊安裝口，第二鼠籠滑塊通過第二鼠籠滑塊壓板安裝在滑塊安裝口內，滑塊安裝口內還固定安裝有第二鼠籠滑塊調整釘座板，第二鼠籠滑塊調整釘座板位于第二鼠籠滑塊的內側，第二鼠籠滑塊調整釘座板上連接有第二調整釘，第二調整釘與第二鼠籠滑塊相抵用于調整第二鼠籠滑塊的位置，前姿態調整板連接在鼠籠機構的前端面上，后姿態調整板安裝在鼠籠機構的后端面上，第一鼠籠滑塊處于上基板、下基板和兩個側板的前端面上的豁口內，且第一鼠籠滑塊與前支撐框相抵，第二鼠籠滑塊處于上基板、下基板和兩個側板的后端面上的豁口，且第二鼠籠滑塊與后支撐框相抵，前姿態調整板的兩側邊的上部和下部分別連接有兩個內六角圓柱頭螺釘，內六角圓柱頭螺釘兩側的內六角圓柱頭球端頭螺釘和內六角球端緊定螺釘，內六角圓柱頭螺釘的鎖緊端連接在前支撐框上，內六角圓柱頭球端頭螺釘和內六角球端緊定螺釘與前支撐框相抵； 透鏡移動框體頂板上安裝的上導軌部件與上基板上安裝的上導軌配合、透鏡移動框體底板上的下導軌部件與下基板上安裝的下導軌；
上導軌部件包括上導軌基座和下導軌基座，上導軌基座和下導軌基座之間設置有滑動導軌副，下導軌基座安裝在透鏡移動框體頂板上，上導軌基座通過導軌連接塊安裝在鼠籠機構的上基板上；透鏡調焦驅動機構包括電機、絲杠座板、絲杠支撐塊、絲杠；絲杠座板安裝在上導軌基座的下端面上，絲杠座板上安裝有兩個絲杠支撐塊，絲杠穿設在兩個絲杠支撐塊上，電機與絲杠的一端連接用于驅動絲杠轉動，采用電磁制動器實現電機的斷電鎖緊。高通量大口徑高精度楔形透鏡調焦裝置實現五自由度的方法:通過調整透鏡鼠籠姿態調整前支撐組件中四周的第一鼠籠滑塊調整釘座板上的第一調整 釘以及透鏡鼠籠姿態調整后支撐組件中四周的第二鼠籠滑塊調整釘座板上的第二調整釘實現鼠籠機構內部的透鏡光學元件模塊上下、左右移動，實現自由度調節；具體為:首先調整透鏡鼠籠姿態調整前支撐組件中四周的第一鼠籠滑塊調整釘座板上的第一調整釘以及透鏡鼠籠姿態調整后支撐組件中四周的第二鼠籠滑塊調整釘座板上的第二調整釘；通過固定在前姿態調整板上的第一鼠籠滑塊壓板之間的導向槽以及固定在后姿態調整板上的第二鼠籠滑塊壓板之間的導向槽，實現第一鼠籠滑塊和第二鼠籠滑塊的上下、左右移動，第一鼠籠滑塊和第二鼠籠滑塊與前支撐框和后支撐框相配合，實現鼠籠機構內部的透鏡光學元件模塊上下、左右移動，實現2自由度運動；通過調整透鏡鼠籠姿態調整前支撐組件上的內六角圓柱頭螺釘實現鼠籠內光學元件的俯仰、偏擺2自由度調節；具體為:首先松開透鏡鼠籠姿態調整前支撐組件上的內六角圓柱頭螺釘，然后通過松開或擰緊內六角圓柱頭螺釘兩側的內六角圓柱頭球端頭螺釘和內六角球端緊定螺釘，通過內六角圓柱頭球端頭螺釘和內六角球端緊定螺釘作用在前支撐框上，調節鼠籠機構，實現俯仰和偏擺運動，俯仰運動即向下或向上擺動，偏擺運動即向左偏，向右擺動；通過透鏡調焦驅動機構實現透鏡模塊機構沿著光軸方向一維在線調整；具體為:透鏡調焦驅動機構的電機驅動絲杠轉動，與絲杠相配合的絲杠支撐塊連接在上導軌基座上，上導軌基座通過導軌連接塊安裝在鼠籠機構的上基板上，上導軌基座和下導軌基座之間設置有滑動導軌副，下導軌基座安裝在透鏡調焦移動部件的透鏡移動框體頂板上，絲杠轉動過程中透鏡調焦移動部件相對鼠籠機構前后移動。本發明與現有技術相比具有以下效果:本發明實現了激光裝置慣性約束真空可控高通量大口徑光學聚焦與頻率轉換系統中光學聚焦、高能激光光束勻滑、真空隔離與碎片防護。同時，通過楔形透鏡的5自由度調焦裝置實現光學組件的定軸，以實現系統光學軸線與機械軸線的重合，從而保證大口徑光學聚焦與頻率轉換系統通過機械接口集成到激光慣性約束核聚變裝置上時，其光學精度能夠滿足裝置的設計要求，避免繁雜的在線光學調整。
圖1是移動框體組件的立體圖；圖2是移動框體組件的剖視圖；圖3是透鏡定位鎖緊裝置顯示正面的立體圖4是透鏡定位鎖緊裝置顯示頂面的立體圖；圖5是透鏡定位鎖緊裝置顯示底面的立體圖；圖6是圖4的a處放大圖；圖7是圖5的b處放大圖；圖8是本發明的透鏡調焦移動部件E的立體圖；圖9是本發明的楔形透鏡部件F與透鏡調焦移動部件E的安裝立體圖；圖10是本發明的透鏡調焦移動部件E的局部透視的立體圖(頂面局部透視)；圖11是本發明的透鏡調焦移動部件E的局部透視的立體圖(底面局部透視);圖12是圖10的c處放大圖；圖13是圖11的d處放大圖；圖14是圖8的e處放大圖；圖15是本發明的鼠籠機構D、透鏡鼠籠姿態調整前支撐組件A和透鏡鼠籠姿態調整后支撐組件B連接關系示意圖；圖16是透鏡模塊機構Q的結構示意圖；圖17是本發明的鼠籠機構D的立體結構圖(后端面可見)；
圖18本本發明的鼠籠機構D的立體結構圖(前端面可見)；圖19是本發明的透鏡鼠籠姿態調整前支撐組件A的立體結構圖；圖20是本發明的透鏡鼠籠姿態調整后支撐組件B的立體結構圖；圖21是圖19的Xl-Xl剖視圖；圖22是圖20的X2-X2剖視圖；圖23是圖15的X3處放大圖；圖24是圖15的X4處放大圖；圖25是圖15的X5-X5剖視圖；圖26是內六角圓柱頭螺釘A6的布置圖；圖27是圖26的X6-X6剖視圖；圖28是內六角圓柱頭螺釘A6、內六角圓柱頭球端頭螺釘A7和內六角球端緊定螺釘A8的布置圖；圖29是內六角圓柱頭螺釘A6、內六角圓柱頭球端頭螺釘A7和內六角球端緊定螺釘AS與前支撐框D6的關系圖；圖30是透鏡模塊機構Q去除鼠籠機構后的立體圖；圖31是圖30的左視圖；圖32是圖30的左剖試圖；圖33是本發明的高通量大口徑高精度楔形透鏡調焦裝置的整體裝配圖；圖34是上導軌部件G和透鏡調焦驅動機構K的安裝關系立體圖；圖35是透鏡調焦驅動機構K的剖視圖；圖36是聚焦透鏡模塊殼體C、真空隔離部件M和屏蔽片部件N的安裝關系圖；圖37是本發明的高通量大口徑高精度楔形透鏡調焦裝置去除真空隔離部件M和屏蔽片部件N后的立體分解圖。
具體實施例方式具體實施方式
一:結合圖1至圖37說明本實施方式，本實施方式的高通量大口徑高精度楔形透鏡調焦裝置包括透鏡鼠籠前支撐調整組件A、透鏡模塊機構Q、透鏡鼠籠后支撐調整組件B和聚焦透鏡模塊殼體C，所述透鏡模塊機構Q包括鼠籠機構D、透鏡調焦移動部件E、楔形透鏡部件F、上導軌部件G、下導軌部件H、光束取樣光柵1、光束整形元件J和透鏡調焦驅動機構K ；楔形透鏡部件F、光束取樣光柵I和光束整形元件J安裝在透鏡調焦移動部件E上，透鏡調焦驅動機構K安裝在透鏡調焦移動部件E上，透鏡調焦移動部件E、楔形透鏡部件F、光束取樣光柵1、光束整形元件J和透鏡調焦驅動機構K通過上導軌部件G和下導軌部件H安裝在鼠籠機構D內，鼠籠機構D的前側設置有透鏡鼠籠姿態調整前支撐組件A，鼠籠機構D的后側設置有透鏡鼠籠姿態調整后支撐組件B，透鏡模塊機構Q連同透鏡鼠籠前支撐調整組件A和透鏡鼠籠后支撐調整組件B安裝在聚焦透鏡模塊殼體C內，屏蔽片部件N通過真空隔離部件M安裝在聚焦透鏡模塊殼體C上。透鏡調焦移動部件E包括透鏡定位鎖緊裝置和透鏡移動框體組件，所述移動框體組件包括兩個透鏡移動框體側板1、透鏡移動框體頂板2、透鏡移動框體鑲合件3、兩個聚焦透鏡導向板4和透鏡移動框體底板5，透鏡移動框體頂板2和透鏡移動框體底板5上下相對設置，透鏡移動框體頂板2和透鏡移動框體底板5左右兩側各通過一個透鏡移動框體側板I連接，透鏡移動框體鑲合件3連接在兩 個透鏡移動框體側板I的前端面上，透鏡移動框體頂板2和透鏡移動框體底板5兩者的相對面上各設置有一個聚焦透鏡導向板4，兩個聚焦透鏡導向板4上下對稱設置，且兩個聚焦透鏡導向板4位于透鏡移動框體鑲合件3的前側；所述透鏡定位鎖緊裝置包括楔形透鏡定位框6、四個透鏡定位角7、四個透鏡卡座
9、四個透鏡卡緊座板10、第一透鏡組件拆裝導向軸承組和第二透鏡組件拆裝導向軸承組；楔形透鏡定位框6的四個棱角處各設置有一個透鏡定位角7,楔形透鏡定位框6的每個斜邊上設置有兩個透鏡卡座9，楔形透鏡部件F安裝在楔形透鏡定位框6中，楔形透鏡部件F通過設置在透鏡卡座9上的透鏡卡緊座板10固定在楔形透鏡定位框6中；楔形透鏡定位框6的上側面上設置有第一透鏡組件拆裝導向軸承組，楔形透鏡定位框6的下側面上設置有第二透鏡組件拆裝導向軸承組；第一透鏡組件拆裝導向軸承組和第二透鏡組件拆裝導向軸承組與移動框體組件接觸，透鏡組件以兩個聚焦透鏡導向板4為導向插裝在移動框體組件內，且通過連接在移動框體組件上的透鏡鎖緊螺釘進行固定，光束取樣光柵I置于光束整形元件J的左側，光束取樣光柵I和光束整形元件J的上端連接在透鏡移動框體頂板2上，光束取樣光柵I和光束整形元件J的下端連接在透鏡移動框體底板5 ;透鏡移動框體頂板2上安裝有上導軌部件G、透鏡移動框體底板5上安裝有下導軌部件H ；鼠籠機構D是由上基板D1、下基板D2和兩個側板D3圍合而成的框體結構，鼠籠機構D的前端框體內設置有前支撐框D6，鼠籠機構D的后端框體內設置有后支撐框D7，上基板Dl上設置有上導軌D4，下基板D2上設置有下導軌D5，聚焦透鏡模塊移動機構W通過其上的滑塊與上導軌D4和下導軌D5配合安裝在鼠籠機構D內，上基板Dl、下基板D2和兩個側板D3的前后端面上均開有豁口 D8，
透鏡鼠籠姿態調整前支撐組件A包括前姿態調整板Al、四個第一鼠籠滑塊A2、八個第一鼠籠滑塊壓板A3、四個第一鼠籠滑塊調整釘座板A4和四個第一調整釘A5，前姿態調整板Al的四個邊框上各開有一個滑塊安裝口，第一鼠籠滑塊A2通過第一鼠籠滑塊壓板A3安裝在滑塊安裝口內，滑塊安裝口內還固定安裝有第一鼠籠滑塊調整釘座板A4，第一鼠籠滑塊調整釘座板A4位于第一鼠籠滑塊A2的內側，第一鼠籠滑塊調整釘座板A4上連接有第一調整釘A5，第一調整釘A5與第一鼠籠滑塊A2相抵用于第一調整鼠籠滑塊A2的位置，透鏡鼠籠姿態調整后支撐組件B包括后姿態調整板B1、四個第二鼠籠滑塊B2、八個第二鼠籠滑塊壓板B3、四個第二鼠籠滑塊調整釘座板B4和四個第二調整釘B5，后姿態調整板BI的四個邊框上各開有一個滑塊安裝口，第二鼠籠滑塊B2通過第二鼠籠滑塊壓板B3安裝在滑塊安裝口內，滑塊安裝口內還固定安裝有第二鼠籠滑塊調整釘座板B4，第二鼠籠滑塊調整釘座板B4位于第二鼠籠滑塊B2的內側，第二鼠籠滑塊調整釘座板B4上連接有第二調整釘B5，第二調整釘B5與第二鼠籠滑塊B2相抵用于調整第二鼠籠滑塊B2的位置，前姿態調整板Al連接在鼠籠機構D的前端面上，后姿態調整板BI安裝在鼠籠機構D的后端面上，第一鼠籠滑塊A2處于上基板D1、下基板D2和兩個側板D3的前端面上的豁口 D8內，且第一鼠籠滑塊A2與前支撐框D6相抵，第二鼠籠滑塊B2處于上基板D1、下基板D2和兩個側板D3的后端面上的豁口 D8，且第二鼠籠滑塊A2與后支撐框D7相抵，前姿態調整板Al的兩側邊的上部和下部分別連接有兩個內六角圓柱頭螺釘A6，內六角圓柱頭螺釘A6兩側的內六角圓柱頭球端頭螺釘A7和內六角球端緊定螺釘AS，內六角圓柱頭螺釘A6的鎖緊端連接在前支撐框D6上，內六角圓柱頭球端頭螺釘A7和內六角球端緊定螺釘AS與前支撐框D6相抵；透鏡移動框體頂板2上安裝的上導軌部件G與上基板Dl上安裝的上導軌D4配合、透鏡移動框體底板5上的下導軌部件H與下基板D2上安裝的下導軌D5 ；上導軌部件G包括上導軌基座Gl和下導軌基座G2，上導軌基座Gl和下導軌基座G2之間設置有滑動導軌副G3，下導軌基座G2安裝在透鏡移動框體頂板2上，上導軌基座Gl通過導軌連接塊G4安裝在鼠籠機構D的上基板Dl上；透鏡調焦驅動機構K包括電機K1、絲杠座板K2、絲杠支撐塊K3、絲杠K4 ;絲杠座板K2安裝在上導軌基座Gl的下端面上，絲杠座板K2上安裝有兩個絲杠支撐塊K3，絲杠K4穿設在兩個絲杠支撐塊K3上，電機Kl與絲杠K4的一端連接用于驅動絲杠K4轉動，采用電磁制動器實現電機的斷電鎖緊。
具體實施方式
二:結合圖3、圖4、圖6、圖10和圖12說明本實施方式，本實施方式的第一透鏡組件拆裝導向軸承組包括多個第一導向軸承12、多個第二導向軸承13和多個第三導向軸承14,多個第一導向軸承12、多個第二導向軸承13和多個第三導向軸承14均布置在楔形透鏡定位框6的上側面上，其中多個第一導向軸承12用于與移動框體組件中的透鏡移動框體鑲合件3的前端接觸表面摩擦導向，多個第二導向軸承13用于與移動框體組件中透鏡移動框體頂板2上的聚焦透鏡導向板4后側接觸表面摩擦導向，多個第三導向軸承14用于與移動框體組件中透鏡移動框體頂板2下端接觸表面摩擦導向。如此設置，有利于降低大口徑透鏡組件拆裝時的摩擦阻力，將滑動摩擦轉變為滾動摩擦。多個第一導向軸承12的軸線在同一平面內。如此設置，實現了多個第一導向軸承12與移動框體組件中的透鏡移動框體鑲合件3的前端接觸表面同時接觸進行摩擦導向；多個第二導向軸承13的軸 線在同一平面內。如此設置，實現了多個第二導向軸承13與移動框體組件中透鏡移動框體頂板2上的聚焦透鏡導向板4后側接觸表面同時接觸進行摩擦導向；多個第三導向軸承14的軸線在同一平面內。如此設置，實現了多個第三導向軸承14與移動框體組件中透鏡移動框體頂板2下端接觸表面同時接觸進行摩擦導向；其它組成和連接關系與具體實施方式
一相同。
具體實施方式
三:結合圖3、圖4、圖6、圖10和圖12說明本實施方式，本實施方式的第一透鏡組件拆裝導向軸承組中的每個導向軸承均為深溝球軸承。其它組成和連接關系與具體實施方式
二相同。
具體實施方式
四:結合圖3、圖5、圖7、圖11和圖13說明本實施方式，本實施方式的第二透鏡組件拆裝導向軸承組包括多個第四導向軸承15、多個第五導向軸承16和多個第六導向軸承17,多個第四導向軸承15、多個第五導向軸承16和多個第六導向軸承17均布置在楔形透鏡定位框6的下側面上，其中多個第四導向軸承15用于與移動框體組件中的透鏡移動框體鑲合件3的前端接觸表面摩擦導向，多個第五導向軸承16用于與移動框體組件中透鏡移動框體底板5上的聚焦透鏡導向板4后側接觸表面摩擦導向，多個第六導向軸承17用于與移動框體組件中透鏡移動框體底板5上端接觸表面摩擦導向。如此設置，有利于降低大口徑透鏡組件拆裝時的摩擦阻力，將滑動摩擦轉變為滾動摩擦。多個第四導向軸承15的軸線在同一平面內；如此設置，多個第四導向軸承15與移動框體組件中的透鏡移動框體鑲合件3的前端接觸表面同時接觸進行摩擦導向；多個第五導向軸承16的軸線在同一平面內；如此設置，多個第五導向軸承16與移動框體組件中透鏡移動框體底板5上的聚焦透鏡導向板4后側接觸表面同時接觸進行摩擦導向；
多個第六導向軸承17的軸線在同一平面內；如此設置，多個第六導向軸承17與移動框體組件中透鏡移動框體底板5上端接觸表面同時接觸進行摩擦導向。其它組成和連接關系與具體實施方式
一、二或三相同。
具體實施方式
五:結合圖3、圖5、圖7、圖11和圖13說明本實施方式，本實施方式的第二透鏡組件拆裝導向軸承組中的每個導向軸承均為深溝球軸承。其它組成和連接關系與具體實施方式
四相同。
具體實施方式
六:結合圖8和圖14說明本實施方式，本實施方式的移動框體組件還包括透鏡定位拉桿19，透鏡定位拉桿19固定在移動框體組件中的透鏡移動框體鑲合件3上，且透鏡定位拉桿19通過內六角圓柱頭螺釘18與透鏡組件連接。如此設置，一方面用于透鏡組件通過位于楔形透鏡定位框6上的導向軸承沿著移動框體組件的聚焦透鏡導向板4插入時定位；另一方面用于當透鏡組件安裝好后，防止復位精度變化，通過透鏡定位拉桿19上的內六角圓柱頭螺釘18將透鏡組件預緊，使得透鏡組件與透鏡定位拉桿19緊密固定。其它組成和連接關系與具體實施方式
一、二、三、四或五相同。
具體實施方式
七:結合圖8和圖14說明本實施方式，本實施方式的移動框體組件還包括彈性擋圈20，彈性擋圈20將內六角圓柱頭螺釘18封在透鏡定位拉桿19上的螺釘孔內。如此設置，用于當透鏡組件拆卸后，下次更換安裝時防止內六角圓柱頭螺釘18脫出，具體說防止內六角圓柱頭螺釘18脫出掉落對于真空可控高通量大口徑光學聚焦與頻率轉換系統特別重要，系統中含有上萬個零件且安裝空間局限于有限的空間內，難于發現和取出，此外系統中含有大量的光學元件，微小零件脫落會造成光學元件損傷。其它組成和連接關系與具體實施方式
六相同。
具體實施方式
八:結合圖1至圖37說明本實施方式，本實施方式的高通量大口徑高精度楔形透鏡調焦裝置實現五自由度的方法:通過調整透鏡鼠籠姿態調整前支撐組件A中四周的第一鼠籠滑塊調整釘座板A4上的第一調整釘A5以及透鏡鼠籠姿態調整后支撐組件B中四周的第二鼠籠滑塊調整釘座板B4上的第二調整釘B5實現鼠籠機構D內部的透鏡光學元件模塊R上下、左右移動，實現2自由度調節；具體為:首先調整透鏡鼠籠姿態調整前支撐組件A中四周的第一鼠籠滑塊調整釘座板A4上的第一調整釘A5以及透鏡鼠籠姿態調整后支撐組件B中四周的第二鼠籠滑塊調整釘座板B4上的第二調整釘B5 ;通過固定在前姿態調整板Al上的第一鼠籠滑塊壓板A3之間的導向槽以及固定在后姿態調整板BI上的第二鼠籠滑塊壓板B3之間的導向槽，實現第一鼠籠滑塊A2和第二鼠籠滑塊B2的上下、左右移動，第一鼠籠滑塊A2和第二鼠籠滑塊B2與前支撐框D6和后支撐框D7相配合，實現鼠籠機構D內部的透鏡光學元件模塊R上下、左右移動，實現2自由度運動；通過調整透鏡鼠籠姿態調整前支撐組件上的內六角圓柱頭螺釘A6實現鼠籠內光學元件的俯仰、偏擺2自由度調節；具體為:首先松開透鏡鼠籠姿態調整前支撐組件上的內六角圓柱頭螺釘A6，然后通過松開或擰緊內六角圓柱頭螺釘A6兩側的內六角圓柱頭球端頭螺釘A7和內六角球端緊定螺釘AS，通過內六角圓柱頭球端頭螺釘A7和內六角球端緊定螺釘AS作用在前支撐框D6上，調節鼠籠機構，實現俯仰和偏擺運動。俯仰運動即向下 或向上擺動，偏擺運動即向左偏，向右擺動；通過透鏡調焦驅動機構K實現透鏡模塊機構Q沿著光軸方向一維在線調整；具體為:透鏡調焦驅動機構K的電機Kl驅動絲杠K4轉動，與絲杠K4相配合的絲杠支撐塊K3連接在上導軌基座Gl上，上導軌基座Gl通過導軌連接塊G4安裝在鼠籠機構D的上基板Dl上，上導軌基座Gl和下導軌基座G2之間設置有滑動導軌副G3，下導軌基座G2安裝在透鏡調焦移動部件E的透鏡移動框體頂板2上，絲杠轉動過程中透鏡調焦移動部件E相對鼠籠機構D前后移動。
權利要求
1.高通量大口徑高精度楔形透鏡調焦裝置，其特征在于:高通量大口徑高精度楔形透鏡調焦裝置包括透鏡鼠籠前支撐調整組件(A)、透鏡模塊機構(Q)、透鏡鼠籠后支撐調整組件(B)和聚焦透鏡模塊殼體(C)，所述透鏡模塊機構(Q)包括鼠籠機構(D)、透鏡調焦移動部件(E)、楔形透鏡部件(F)、上導軌部件(G)、下導軌部件(H)、光束取樣光柵(I)、光束整形元件(J)和透鏡調焦驅動機構(K)； 楔形透鏡部件(F)、光束取樣光柵(1)和光束整形元件(J)安裝在透鏡調焦移動部件(E)上，透鏡調焦驅動機構(K)安裝在透鏡調焦移動部件(E)上，透鏡調焦移動部件(E)、楔形透鏡部件(F)、光束取樣光柵(1)、光束整形元件(J)和透鏡調焦驅動機構(K)通過上導軌部件(G)和下導軌部件(H)安裝在鼠籠機構(D)內，鼠籠機構(D)的前側設置有透鏡鼠籠姿態調整前支撐組件(A)，鼠籠機構(D)的后側設置有透鏡鼠籠姿態調整后支撐組件(B)， 透鏡模塊機構(Q)連同透鏡鼠籠前支撐調整組件(A)和透鏡鼠籠后支撐調整組件(B)安裝在聚焦透鏡模塊殼體(C)內，屏蔽片部件(N)和真空隔離部件(M)安裝在聚焦透鏡模塊殼體(C)上。
2.根據權利要求1所述的高通量大口徑高精度楔形透鏡調焦裝置，其特征在于:透鏡調焦移動部件(E)包括透鏡定位鎖緊裝置和透鏡移動框體組件，所述移動框體組件包括兩個透鏡移動框體側板(1)、透鏡移動框體頂板(2)、透鏡移動框體鑲合件(3)、兩個聚焦透鏡導向板(4)和透鏡移動框體底板(5)，透鏡移動框體頂板(2)和透鏡移動框體底板(5)上下相對設置，透鏡移動框體頂板(2)和透鏡移動框體底板(5)左右兩側各通過一個透鏡移動框體側板(1)連接，透鏡移動框體鑲合件(3 )連接在兩個透鏡移動框體側板(I)的前端面上，透鏡移動框體頂板(2)和透鏡移動框體底板(5)兩者的相對面上各設置有一個聚焦透鏡導向板(4)，兩個聚焦透鏡導向板(4)上下對稱設置，且兩個聚焦透鏡導向板(4)位于透鏡移動框體鑲合件(3)的前側； 所述透鏡定位鎖緊裝置包括楔形透鏡定位框(6)、四個透鏡定位角(7)、四個透鏡卡座(9)、四個透鏡卡緊座板(10)、第一透鏡組件拆裝導向軸承組和第二透鏡組件拆裝導向軸承組；楔形透鏡定位框(6)的四個棱角處各設置有一個透鏡定位角(7),楔形透鏡定位框(6)的每個斜邊上設置有兩個透鏡卡座(9)，楔形透鏡部件(F)安裝在楔形透鏡定位框(6)中，楔形透鏡部件(F)通過設置在透鏡卡座(9 )上的透鏡卡緊座板(10 )固定在楔形透鏡定位框(6)中； 楔形透鏡定位框(6)的上側面上設置有第一透鏡組件拆裝導向軸承組，楔形透鏡定位框(6)的下側面上設置有第二透鏡組件拆裝導向軸承組； 第一透鏡組件拆裝導向軸承組和第二透鏡組件拆裝導向軸承組與移動框體組件接觸，透鏡組件以兩個聚焦透鏡導向板(4)為導向插裝在移動框體組件內，且通過連接在移動框體組件上的透鏡鎖緊螺釘進行固定，光束取樣光柵(I)置于光束整形元件(J)的左側，光束取樣光柵(I)和光束整形元件(J)的上端連接在透鏡移動框體頂板(2)上，光束取樣光柵(I)和光束整形元件(J)的下端連接在透鏡移動框體底板(5);透鏡移動框體頂板(2)上安裝有上導軌部件(G)、透鏡移動框體底板(5)上安裝有下導軌部件(H)。
3.根據權利要求2所述的高通量大口徑高精度楔形透鏡調焦裝置，其特征在于:鼠籠機構(D )是由上基板(DI)、下基板(D2 )和兩個側板(D3 )圍合而成的框體結構，鼠籠機構(D )的前端框體內設置有前支撐框(D6)，鼠籠機構(D)的后端框體內設置有后支撐框(D7)，上基板(Dl)上設置有上導軌(D4)，下基板(D2)上設置有下導軌(D5)，聚焦透鏡模塊移動機構(W)通過其上的滑塊與上導軌(D4)和下導軌(D5)配合安裝在鼠籠機構(D)內，上基板(D1)、下基板(D2)和兩個側板(D3)的前后端面上均開有豁口(D8)， 透鏡鼠籠姿態調整前支撐組件(A)包括前姿態調整板(Al)、四個第一鼠籠滑塊(A2)、八個第一鼠籠滑塊壓板(A3)、四個第一鼠籠滑塊調整釘座板(A4)和四個第一調整釘(A5)，前姿態調整板(Al)的四個邊框上各開有一個滑塊安裝口，第一鼠籠滑塊(A2)通過第一鼠籠滑塊壓板(A3)安裝在滑塊安裝口內，滑塊安裝口內還固定安裝有第一鼠籠滑塊調整釘座板(A4)，第一鼠籠滑塊調整釘座板(A4)位于第一鼠籠滑塊(A2)的內側，第一鼠籠滑塊調整釘座板(A4)上連接有第一調整釘(A5)，第一調整釘(A5)與第一鼠籠滑塊(A2)相抵用于第一調整鼠籠滑塊(A2)的位置，透鏡鼠籠姿態調整后支撐組件(B)包括后姿態調整板(BI)、四個第二鼠籠滑塊(B2)、八個第二鼠籠滑塊壓板(B3)、四個第二鼠籠滑塊調整釘座板(B4)和四個第二調整釘(B5)，后姿態調整板(BI)的四個邊框上各開有一個滑塊安裝口，第二鼠籠滑塊(B2)通過第二鼠籠滑塊壓板(B3)安裝在滑塊安裝口內，滑塊安裝口內還固定安裝有第二鼠籠滑塊調整釘座板(B4)，第二鼠籠滑塊調整釘座板(B4)位于第二鼠籠滑塊(B2)的內側，第二鼠籠滑塊調整釘座板(B4)上連接有第二調整釘(B5)，第二調整釘(B5)與第二鼠籠滑塊(B2)相抵用于調整第二鼠籠滑塊(B2)的位置， 前姿態調整板(Al)連接在鼠籠機構(D)的前端面上，后姿態調整板(BI)安裝在鼠籠機構(D)的后端面上，第一鼠籠滑塊(A2)處于上基板(D1)、下基板(D2)和兩個側板(D3)的前端面上的豁口(D8)內，且第一鼠籠滑塊(A2)與前支撐框(D6)相抵，第二鼠籠滑塊(B2)處于上基板(D1)、下基板(D2)和兩個側板(D3)的后端面上的豁口(D8)，且第二鼠籠滑塊(A2)與后支撐框(D7)相抵， 前姿態調整板(Al)的兩側邊的上部和下部分別連接有兩個內六角圓柱頭螺釘(A6)，內六角圓柱頭螺釘( A6)兩側的內六角圓柱頭球端頭螺釘(A7)和內六角球端緊定螺釘(AS),內六角圓柱頭螺釘(A6)的鎖緊端連接在前支撐框(D6)上，內六角圓柱頭球端頭螺釘(A7)和內六角球端緊定螺釘(AS)與前支撐框(D6)相抵； 透鏡移動框體頂板(2)上安裝的上導軌部件(G)與上基板(Dl)上安裝的上導軌(D4)配合、透鏡移動框體底板(5)上的下導軌部件(H)與下基板(D2)上安裝的下導軌(D5)。
4.根據權利要求3所述的高通量大口徑高精度楔形透鏡調焦裝置，其特征在于:上導軌部件(G)包括上導軌基座(Gl)和下導軌基座(G2)，上導軌基座(Gl)和下導軌基座(G2)之間設置有滑動導軌副(G3)，下導軌基座(G2)安裝在透鏡移動框體頂板(2)上，上導軌基座(Gl)通過導軌連接塊(G4)安裝在鼠籠機構(D)的上基板(Dl)上；透鏡調焦驅動機構(K)包括電機(Kl)、絲杠座板(K2)、絲杠支撐塊(K3)、絲杠(K4);絲杠座板(K2)安裝在上導軌基座(Gl)的下端面上，絲杠座板(K2)上安裝有兩個絲杠支撐塊(K3)，絲杠(K4)穿設在兩個絲杠支撐塊(K3)上，電機(Kl)與絲杠(K4)的一端連接用于驅動絲杠(K4)轉動，采用電磁制動器實現電機的斷電鎖緊。
5.基于權利要求4所述的高通量大口徑高精度楔形透鏡調焦裝置進行五自由度調整的方法，其特征在于: 通過調整透鏡鼠籠姿態調整前支撐組件(A)中四周的第一鼠籠滑塊調整釘座板(A4)上的第一調整釘(A5)以及透鏡鼠籠姿態調整后支撐組件(B)中四周的第二鼠籠滑塊調整釘座板(B4)上的第二調整釘(B5 )實現鼠籠機構(D)內部的透鏡光學元件模塊(R)上下、左右移動，實現2自由度調節；具體為: 首先調整透鏡鼠籠姿態調整前支撐組件(A)中四周的第一鼠籠滑塊調整釘座板(A4)上的第一調整釘(A5)以及透鏡鼠籠姿態調整后支撐組件(B)中四周的第二鼠籠滑塊調整釘座板(B4)上的第二調整釘(B5);通過固定在前姿態調整板(Al)上的第一鼠籠滑塊壓板(A3)之間的導向槽以及固定在后姿態調整板(BI)上的第二鼠籠滑塊壓板(B3)之間的導向槽，實現第一鼠籠滑塊(A2)和第二鼠籠滑塊(B2)的上下、左右移動，第一鼠籠滑塊(A2)和第二鼠籠滑塊(B2)與前支撐框(D6)和后支撐框(D7)相配合，實現鼠籠機構(D)內部的透鏡光學元件模塊(R)上下、左右移動，實現2自由度運動； 通過調整透鏡鼠籠姿態調整前支撐組件上的內六角圓柱頭螺釘(A6)實現鼠籠內光學元件的俯仰、偏擺2自由度調節；具體為: 首先松開透鏡鼠籠姿態調整前支撐組件上的內六角圓柱頭螺釘(A6)，然后通過松開或擰緊內六角圓柱頭螺釘(A6)兩側的內六角圓柱頭球端頭螺釘(A7)和內六角球端緊定螺釘(AS)，通過內六角圓柱頭球端頭螺釘(A7)和內六角球端緊定螺釘(AS)作用在前支撐框(D6)上，調節鼠籠機構，實現俯仰和偏擺運動； 俯仰運動即向下或向上擺動，偏擺運動即向左偏，向右擺動； 通過透鏡調焦驅動機構(K)實現透鏡模塊機構(Q)沿著光軸方向一維在線調整；具體為:透鏡調焦驅動機構(K)的電機(Kl)驅動絲杠(K4)轉動，與絲杠(K4)相配合的絲杠支撐塊(K3)連接在上導軌基座(Gl)上，上導軌基座(Gl)通過導軌連接塊(G4)安裝在鼠籠機構(D)的上基板(Dl)上，上導軌基座(Gl)和下導軌基座(G2)之間設置有滑動導軌副(G3)，下導軌基座(G2)安裝在透鏡調焦移動部件(E)的透鏡移動框體頂板(2)上，絲杠轉動過程中透鏡調焦移動部件(E)相對鼠籠機構(D)前后移動。
全文摘要
高通量大口徑高精度楔形透鏡調焦裝置及五自由度調整方法，它涉及一種楔形透鏡調焦技術。本發明的目的是為了解決激光裝置慣性約束真空可控高通量大口徑光學聚焦與頻率轉換系統中光學聚焦、高能激光光束勻滑等問題。楔形透鏡部件安裝在透鏡調焦移動部件上，透鏡調焦驅動機構安裝在透鏡調焦移動部件上，透鏡調焦移動部件、楔形透鏡部件和透鏡調焦驅動機構等機構安裝在鼠籠機構內，鼠籠前后側設有前支撐組件和后支撐組件，透鏡模塊機構裝在聚焦透鏡模塊殼體內。通過鼠籠機構實現其內部的透鏡模塊機構上下、左右移動，俯仰、偏擺四自由度調整；通過透鏡調焦驅動機構實現透鏡模塊機構沿著光軸方向一維在線調整。本發明用于楔形透鏡調焦。
文檔編號G02B7/04GK103217774SQ20131015638
公開日2013年7月24日 申請日期2013年4月28日 優先權日2013年4月28日
發明者梁迎春, 于福利, 郭永博, 盧禮華, 張慶春 申請人:哈爾濱工業大學