具有絕對位置反饋的光學(xué)可調(diào)底座的制作方法

專利名稱：具有絕對位置反饋的光學(xué)可調(diào)底座的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本申請總體上涉及用位置檢測或測量反饋來精確定位裝置(例如，光學(xué)組件等)的裝置和方法。在一些實施例中，位置反饋數(shù)據(jù)可被存儲和使用以在調(diào)節(jié)、干擾或任何其它移動先前已定位裝置的活動之后重新獲取已知位置。位置反饋數(shù)據(jù)還可以被分析以便確定裝置的當(dāng)前位置。
背景技術(shù)：
光學(xué)裝置或元件，例如透鏡、反射鏡、波片、濾光器、體布拉格光柵、棱鏡等通常安裝至具有可調(diào)光學(xué)底座的光學(xué)系統(tǒng)，特別是實驗光學(xué)系統(tǒng)。光學(xué)系統(tǒng)的一個實例可以包括光具座或者光基座，所述光具座或者光基座具有多個光學(xué)裝置和組件通過定向安裝于基座上以便提供引導(dǎo)光束從一個光學(xué)裝置至下一個光學(xué)裝置的光學(xué)路徑。來自激光器或其它光源的光束一般被用于這些應(yīng)用。對于這種布置，可調(diào)光學(xué)底座提供機構(gòu)將光學(xué)元件牢固地固定到光學(xué)系統(tǒng)的光具座或其它組件，并且仍然允許對光學(xué)元件的定向的某種調(diào)節(jié)?，F(xiàn)有的可調(diào)光學(xué)底座可以包括具有經(jīng)配置以將光學(xué)元件固定在其上的第一板的實施例。第二板被安置為鄰近第一板，并且包括從第二板延伸至第一板的三個接觸點。接觸點中的一個或一個以上可以被安置在調(diào)節(jié)軸的末端上，例如被擰到第二板的調(diào)節(jié)螺釘。接觸點還可以被安置在第一板上的卡銷中，這允許接觸點相對于第一板的旋轉(zhuǎn)，但是其阻止接觸點沿第一板滑動或橫向位移。一個或一個以上回縮部件(例如彈簧或磁鐵)被固定在第一板與第二板之間，以迫使板隨著一個彈簧、多個彈簧、一個磁鐵或者多個磁鐵的恢復(fù)力被靠攏到一起。由板之間回縮部件產(chǎn)生的引力受到抵靠第一板的相應(yīng)卡銷的三個接觸點的阻擋。在這種布置中，調(diào)節(jié)螺釘?shù)男D(zhuǎn)使調(diào)節(jié)螺釘相對于第二板移動，以調(diào)節(jié)在調(diào)節(jié)螺釘位置處板之間的間隔和第一板到第二板的相對定向。如果細(xì)螺紋用于調(diào)節(jié)螺釘，那么可以精細(xì)調(diào)節(jié)第一板和光學(xué)元件相對于第二板的定向。第二板通常經(jīng)配置以牢固地安裝到具有凸緣、間隙孔、螺紋孔等的光學(xué)系統(tǒng)的基座上。一旦第二板被牢固地固定到光具座或光基座，可調(diào)光學(xué)底座便允許固定到第一板的光學(xué)元件通過精細(xì)調(diào)節(jié)光學(xué)元件相對于光學(xué)系統(tǒng)的光學(xué)路徑的定向而被固定到光學(xué)系統(tǒng)的基座。這種布置的一個缺點在于一個調(diào)節(jié)螺釘?shù)娜斯げ僮骺赡芨蓴_其它調(diào)節(jié)螺釘或者移動整個光學(xué)底座結(jié)構(gòu)。這種系統(tǒng)還可以用遠(yuǎn)程電動機調(diào)節(jié)，例如步進(jìn)電機；但是，這些類型的電動機往往是龐大和昂貴的并且可能要求復(fù)雜的減速齒輪和其它改進(jìn)。一些現(xiàn)有光學(xué)底座的另一個問題是如果其被干擾或者無意中被移動，那么缺少復(fù)位光學(xué)底座至已知位置的能力。因此，需要能夠遠(yuǎn)程調(diào)節(jié)的可調(diào)光學(xué)底座，即能夠在期望軸線中精確控制光學(xué)元件的位置。還需要可調(diào)光學(xué)底座具有返回已知位置的能力。

發(fā)明內(nèi)容
用于光學(xué)元件的可調(diào)底座的一些實施例包括第一底座主體和經(jīng)配置以固定光學(xué)元件在其上且相對于第一底座主體在可調(diào)自由度中可移動的第二底座主體?？烧{(diào)底座還包括經(jīng)配置以在第一底座主體與第二底座主體之間在所述可調(diào)自由度中可控制地施加相對移動的驅(qū)動器。柔性襯底包括固定到第一底座主體的第一部分和固定到第二底座主體的第二部分。應(yīng)變儀元件被機械地固定到柔性襯底并且經(jīng)配置以記錄柔性襯底的應(yīng)變且響應(yīng)于柔性襯底的應(yīng)變而產(chǎn)生信號?？刂破骺梢耘c應(yīng)變儀元件操作通信并且可以經(jīng)配置以從應(yīng)變儀元件信號產(chǎn)生位置數(shù)據(jù)。用于光學(xué)元件的可調(diào)底座的一些實施例包括第一底座主體和經(jīng)配置以固定光學(xué)元件在其上且相對于第一底座主體在第一可調(diào)自由度以及第二可調(diào)自由度中可移動的第二底座主體?？烧{(diào)底座還包括經(jīng)配置以在第一底座主體與第二底座主體之間在第一可調(diào)自由度中可控制地施加相對移動的第一驅(qū)動器。第二驅(qū)動器可以經(jīng)配置以在第一底座主體與第二底座主體之間在第二可調(diào)自由度中可控制地施加相對移動。柔性襯底包括柔性薄片，所述柔性襯底的第一部分固定到第一底座主體且所述柔性襯底的第二部分固定到第二底座主體。應(yīng)變儀元件可以被機械地固定到柔性襯底并且可以經(jīng)配置以記錄柔性襯底的應(yīng)變且響應(yīng)于柔性襯底的應(yīng)變而產(chǎn)生信號?？刂破骺梢耘c應(yīng)變儀元件操作通信并且還可以經(jīng)配置以從應(yīng)變儀元件信號產(chǎn)生位置數(shù)據(jù)。用于光學(xué)元件的可調(diào)底座的一些實施例包括第一底座主體和可以經(jīng)配置以固定光學(xué)元件在其上且可相對于第一底座主體在一可調(diào)自由度中可移動的第二底座主體。柔性襯底包括固定到第一底座主體的第一部分和固定到第二底座主體的第二部分。應(yīng)變儀元件可以被機械地固定到柔性襯底并且可以經(jīng)配置以記錄柔性襯底的應(yīng)變且響應(yīng)于柔性襯底的應(yīng)變而產(chǎn)生信號。一種調(diào)節(jié)用于光學(xué)元件的可調(diào)底座的方法的一些實施例包括提供用于光學(xué)元件的可調(diào)底座，所述底座包括第一底座主體和經(jīng)配置以固定光學(xué)元件至其上且相對第一底座主體在可調(diào)自由度中可移動的第二底座主體。可調(diào)底座還包括柔性襯底,所述柔性襯底具有固定到第一底座主體的第一部分以及固定到第二底座主體的第二部分?？烧{(diào)底座還包括應(yīng)變儀元件，所述應(yīng)變儀元件可以被機械地固定到柔性襯底并且經(jīng)配置以記錄柔性襯底的應(yīng)變且響應(yīng)于柔性襯底的應(yīng)變而產(chǎn)生信號。可調(diào)底座還可以包括控制器，所述控制器與應(yīng)變儀元件操作通信并且經(jīng)配置以從應(yīng)變儀元件信號產(chǎn)生位置數(shù)據(jù)。隨后，控制器可以被用于從應(yīng)變儀元件信號產(chǎn)生關(guān)于第二底座主體相對于第一底座主體的第一絕對位置的數(shù)據(jù)。
某些實施例在以下說明、實例、權(quán)利要求和附圖中進(jìn)一步描述。當(dāng)結(jié)合所附示范性附圖時，實施例的這些特征將從以下詳細(xì)描述中變得更清晰。


附圖展示了本技術(shù)的實施例并且不用于限制。出于清晰地和易于說明的目的，附圖可以是不成比例的，并且在一些實例中，可能夸大或放大顯示各種方面以幫助理解具體的實施例。圖1是用于光學(xué)調(diào)節(jié)的壓電慣性驅(qū)動器的實施例的透視圖。圖2是圖1的用于光學(xué)調(diào)節(jié)的壓電慣性驅(qū)動器的實施例的正視圖，未示出壓電部件。圖3A-6B是可以用于驅(qū)動壓電慣性驅(qū)動器的實施例的各種電壓信號和信號脈沖實施例的圖形表示。圖7是具有第一壓電慣性驅(qū)動器和第二壓電慣性驅(qū)動器的可調(diào)底座的實施例的透視圖。圖8是圖7的可調(diào)底座實施例的分解視圖。圖9示出了能夠產(chǎn)生位置數(shù)據(jù)的可調(diào)光學(xué)底座的實施例的透視圖。圖10是圖9的可調(diào)光學(xué)底座的分解視圖。圖1OA是圖9的光學(xué)底座的第一底座主體的透視圖。圖11是圖9的可調(diào)光學(xué)底座的正視圖。圖12是圖9的可調(diào)光學(xué)底座的位置測量模塊實施例的透視圖，其包括應(yīng)變儀組合件實施例和固定到其上的電路板實施例。圖13A是圖9的底座的應(yīng)變儀組合件實施例的前視圖。圖13B是應(yīng)變儀組合件實施例的前視圖。圖14A是沿圖13A的直線14A-14A截取的圖13A的應(yīng)變儀組合件的橫截面視圖。圖14B是沿圖13B的直線14B-14B截取的圖13B的應(yīng)變儀組合件的橫截面視圖。圖15是應(yīng)變儀實施例的頂視圖。圖15A是沿圖15的直線15A-15A截取的圖15的應(yīng)變儀的橫截面。圖15B是沿圖15的直線15B-15B截取的圖15的應(yīng)變儀的橫截面。圖16示出了處于應(yīng)變下的圖13的應(yīng)變儀組合件實施例的截面。圖17是電路實施例的示意圖，所述電路實施例可以用于精確測量被安置在柔性襯底的相對側(cè)上的一對應(yīng)變儀的應(yīng)變。圖18A是應(yīng)變儀組合件實施例的頂視圖,所述應(yīng)變儀組合件實施例沿著第一部分與第二部分之間的軸線被應(yīng)變至彎曲，所述軸線大體上垂直于與第一部分的底座和第二部分的底座交叉的直線。圖18B是圖18A的被應(yīng)變的應(yīng)變儀組合件的側(cè)視圖。圖19A是應(yīng)變儀組合件實施例的頂視圖,所述應(yīng)變儀組合件實施例沿著與應(yīng)變儀組合件的柔性襯底的第一部分的底座和第二部分的底座交叉的軸線作扭轉(zhuǎn)應(yīng)變。圖19B是圖19A的被應(yīng)變的應(yīng)變儀組合件的側(cè)視圖。圖20是用于測量應(yīng)變儀阻抗的電路實施例的示意表示。
圖21是用于測量應(yīng)變儀阻抗的電路實施例的示意表示。圖22A和22B示出了圖12的位置測量模塊的兩側(cè)。
具體實施例方式本文所述實施例涉及緊湊的機動化驅(qū)動機構(gòu)，包括壓電慣性驅(qū)動器，供用于光學(xué)調(diào)節(jié)的底座使用。這種底座可以經(jīng)配置以具有很小的角度范圍限制或者無角度范圍限制、通過底座對中心孔的可用性、底座的功率損耗的情況下的位置穩(wěn)定性、良好的靈敏度和相對其它用于光學(xué)調(diào)節(jié)的機動化可調(diào)底座的低成本。這種壓電慣性驅(qū)動器形式的機動化驅(qū)動機構(gòu)可以在廣泛的各種用于光學(xué)調(diào)節(jié)的底座中被使用，包括旋轉(zhuǎn)底座(例如旋轉(zhuǎn)臺)、經(jīng)配置以調(diào)節(jié)光學(xué)儀器的角度傾斜或定向的光學(xué)底座(例如可以包括旋轉(zhuǎn)或者連接配置的移動光學(xué)底座)和可以包括平移臺等的平移底座。這種底座尤其可以被用于需要使用多個光學(xué)元件的情形下，所述光學(xué)元件需要被有規(guī)律的調(diào)諧或者對齊。另外，這種底座在斷電時保持位置穩(wěn)定性的能力允許單個控制器被用以利用開關(guān)盒等來調(diào)節(jié)多個底座，這可以進(jìn)一步減少光學(xué)系統(tǒng)的控制電子設(shè)備的成本。底座可以被用以安裝和調(diào)節(jié)光學(xué)裝置或者元件(例如透鏡、反射鏡、波片、濾光器、體布拉格光柵、棱鏡等)。參照圖1和2，示出了用于光學(xué)調(diào)節(jié)的壓電慣性驅(qū)動器實施例10。驅(qū)動器10包括具有第一壓電部件安裝表面14的剛性主體部分12，所述第一壓電部件安裝表面14被安置成與剛性主體部分12的平底表面15的垂線成大約20度至大約30度角朝向剛性主體部分12的第一末端13。剛性主體部分12包括兩個安裝槽16，這兩個安裝槽可以被用于通過合適的螺釘、螺栓、鉚釘?shù)裙潭▌傂灾黧w部分12至底座或者其一部分。雖然示出了安裝槽16，但是也可以使用其它用于剛性主體部分12的合適的安裝固定裝置，例如安裝孔(可以或者不可以是帶螺紋的)、凹槽等。為固定與壓電慣性驅(qū)動器10通信的任何布線，布線安裝凸臺17鄰近于剛性主體部分的第一末端13延伸。驅(qū)動器10還包括:連續(xù)且柔性彈性部件18，具有包括第二壓電部件安裝表面24的第一末端22 ;驅(qū)動表面部分26,具有驅(qū)動表面28 ;以及軸向剛性部分32,被安置在驅(qū)動表面部分26與第一末端22之間并被固定到其上。S形狀彈性部分34從驅(qū)動表面部分26延伸且第二末端部分36被安置在S形狀彈性部分34與剛性主體部分12之間并被固定到其上。第二壓電安裝表面24大體上是平行的并且被安置為與第一壓電部件安裝表面14相對。具有有矩形橫截面的帶狀配置的彈性部件18沿大體上垂直于第一壓電安裝表面14和第二壓電安裝表面24的角度定向從第一末端22延伸遠(yuǎn)離剛性主體部分12的第一末端13。彈性部件18從第一末端22延伸至驅(qū)動表面部分26的部分形成軸向剛性或者驅(qū)動力傳送部分32。軸向剛性部分32將驅(qū)動力從第一末端22傳輸至驅(qū)動表面28,所述驅(qū)動表面28被安置在驅(qū)動表面部分26上。驅(qū)動表面28是彈性部件18從剛性主體12的底部表面15在垂直于底部表面15的方向上延伸最遠(yuǎn)的那部分。這允許驅(qū)動表面28接合將被壓電致動器10移動或者以另外方式驅(qū)動的主體的表面。彈性部件18的第一末端22處的驅(qū)動力由壓電部件38產(chǎn)生，所述壓電部件38被安置在第一壓電部件安裝表面14與第二壓電部件安裝表面24之間并被固定到其上。對于一些實施例來說，在沒有壓電部件38在合適位置的松弛狀態(tài)下，如箭頭41所示，第一安裝表面14與第二安裝表面24之間的內(nèi)部空間可以小于將安置在其中的壓電部件38的對應(yīng)外部尺寸。一旦壓電部件38被固定在第一安裝表面14與第二安裝表面24之間的合適位置，這種配置就在該壓電部件38上提供預(yù)加載壓縮。對一些實施例來說，如箭頭41所示，第一安裝表面14與第二安裝表面24之間的內(nèi)部空間可以與壓電部件38的對應(yīng)外部尺寸大致為相同大小。對這些實施例來說，壓電部件38上的軸向預(yù)加載壓縮可以由壓縮力產(chǎn)生，所述壓縮力施加在驅(qū)動表面28上并且大體上垂直于驅(qū)動表面28。為了在相對于彈性部件18的軸向剛性部分32的縱向軸線42的至少一個橫向尺寸中機械地捕獲壓電部件38，第一安裝表面14和第二安裝表面24可以是凹陷的，所述彈性部件被安置在驅(qū)動表面部分26與第一末端22之間并固定到其。壓電部件38可以通過以下方式被固定到第一安裝表面14和第二安裝表面24:機械捕獲，通過膠水、環(huán)氧樹脂等進(jìn)行粘合，焊接，硬釬焊，軟釬焊或者任何其它將沿著彈性部件18的軸向剛性部分32的縱向軸線42提供接頭的壓縮和拉伸穩(wěn)定性的合適方法。彈性部件18可以經(jīng)配置以永久地維持通過驅(qū)動表面28到鄰近表面的經(jīng)校準(zhǔn)的接觸摩擦負(fù)載。在彈性部件18的驅(qū)動表面部分26與第二末端部分36之間延伸的S形狀彈性部分34經(jīng)配置以彈性地阻止和反抗被施加到柔性彈性部件18的驅(qū)動表面28的摩擦驅(qū)動力。另外，S形狀部分34還經(jīng)配置以消除可能以其它方式從彈性部件18施加到壓電主體38的扭矩。在所示實施例中，S形狀部分34在驅(qū)動表面部分26下彎曲并且從第一彎曲處35向后朝第一末端22彎曲。第二彎曲處37再次朝第二末端部分36以及第二末端部分36與剛性主體部分12之間的接合處重定向回S形狀部分34。對于某些實施例，S形狀部分34的第一彎曲處35和第二彎曲處37從彈性部件18的標(biāo)稱縱向軸線起可具有大約250度至大約330度的彎曲角度。對于某些實施例，S型部分34的在第一彎曲處35與第二彎曲處37之間的那部分的長度可以為大約2毫米至大約4毫米。對于某些實施例，第一彎曲處35和第二彎曲處37的內(nèi)側(cè)曲率半徑可以為大約2毫米至大約4毫米。在所示實施例中，剛性主體部分12和柔性彈性部件18具有由單件彈性材料形成的一體式結(jié)構(gòu)。對于某些實施例，所述單件彈性材料可以是彈性金屬，例如彈簧鋼、不銹鋼等。由于剛性主體部分12和柔性彈性部件18是由單件材料制成，因此第二末端部分36與剛性主體部分12之間的接合使得扭轉(zhuǎn)力和軸向力可以在彈性部件18的第二末端部分36與剛性主體部分12之間傳輸。盡管彈性部件18被示出為具有矩形橫截面的大體上帶狀配置，但彈性部件18還可以具有其它配置，包括是正方形、圓形、橢圓形等的橫截面。壓電慣性驅(qū)動器10的實施例可具有約10毫米至約100毫米的長度和約2毫米至約10毫米的寬度。彈性部件18的實施例可具有約0.2毫米到約I毫米的厚度。這些實施例的壓電部件38通常為矩形形狀并且可具有約I毫米至約10毫米的長度，約I毫米至約10毫米的寬度和約I毫米至約10毫米的厚度。如圖所示，壓電部件38的一些實施例的形狀大體上為立方形。壓電元件還可以具有其它外形配置，例如圓柱形、六邊形等。對于大體上垂直于驅(qū)動表面28的摩擦力為大約20牛頓至大約60牛頓的某些實施例，在第一安裝表面14與第二安裝表面24之間的壓電部件38上的壓縮軸向預(yù)加載可以為約10牛頓至約50牛頓。這些實施例可以在與驅(qū)動表面28相切的方向上產(chǎn)生一個大約I牛頓至大約5牛頓的軸向驅(qū)動力。壓電部件38可以包括壓電晶體、壓電陶瓷或任何其它適合的材料，所述材料基于施加外部場或信號(例如電信號)而改變外部尺寸。盡管這里所討論的實施例示出了壓電部件38，但應(yīng)當(dāng)理解的是，與壓電部件38具有類似尺寸和操作參數(shù)的磁致伸縮部件可以在慣性驅(qū)動器的一些實施例中代替壓電部件38，所述慣性驅(qū)動器與壓電慣性驅(qū)動器10總體上具有相同或類似的材料、尺寸和操作特性。如果可變磁場信號可施加到這種磁致伸縮部件，從而產(chǎn)生下面參照圖3A-6B討論的類型的傾斜周期性移動，那么這種磁致伸縮慣性驅(qū)動器的操作與壓電慣性驅(qū)動器10的操作大體上相同。壓電慣性驅(qū)動器系統(tǒng)包括通過導(dǎo)體40耦合至壓電慣性驅(qū)動器10的控制器44?？刂破?4的實施例可以包括電源、CPU、用于數(shù)據(jù)輸入的外部控制件、圖形顯示器和任何其它允許用戶編程或者以另外方式控制壓電慣性驅(qū)動器10的致動所必要的電路。驅(qū)動器10可用于通過從驅(qū)動表面28施加速度變化的移動來為光學(xué)調(diào)節(jié)移動底座或移動其若干部分。當(dāng)特定電壓曲線由控制器44施加到壓電部件38時，沿著柔性彈性部件18的軸向剛性部分32的縱向軸線42的方向產(chǎn)生對于驅(qū)動表面28的壓電部件38的延伸和收縮。所產(chǎn)生的運動曲線被傳送至底座的所需部分，以使得高度靈敏和可重復(fù)的運動可以直接以減小的尺寸、零件數(shù)量、重量和成本來實現(xiàn)。參照圖3A-6B，示出了各種電壓信號曲線的一些實施例。電壓信號曲線指示可被用于產(chǎn)生驅(qū)動表面28的移動的相對于時間的施加到壓電部件38的電壓的量值和極性。對于這種電壓信號曲線，所施加的電壓的緩慢變化導(dǎo)致驅(qū)動表面28的對應(yīng)緩慢移動和低加速度。由于壓電慣 性驅(qū)動器10的驅(qū)動表面28相對于物體(例如底座主體)的彈簧預(yù)加載，驅(qū)動表面28的低加速度的緩慢平移可以用于產(chǎn)生可移動底座主體的對應(yīng)移動，所述底座主體與驅(qū)動表面28摩擦接合。相反，如果底座的移動部分具有足夠的固有慣性，那么電壓的相對較快的增加或減少和驅(qū)動表面28較高水平的加速度會破壞驅(qū)動表面28與底座主體的摩擦接合。這樣，對于這種高加速度，驅(qū)動表面28滑過底座的移動部分而沒有實質(zhì)的平移。當(dāng)非對稱的張力或電壓曲線被施加到壓電部件38時，電壓的快速改變和電壓的緩慢改變的單數(shù)或周期性的組合以及驅(qū)動表面28的對應(yīng)移動可以用于實現(xiàn)底座的移動部分在兩個方向上的精確移動，而不喪失電源關(guān)閉期間的穩(wěn)定性且無移動范圍限制。參照圖3A，示出了可施加到壓電部件38的基本驅(qū)動器電壓模式或信號脈沖，其具有相對緩慢地斜升至在時間段T1由箭頭Vp指示的峰值電壓的電壓。這種電壓信號緩慢的斜升可用于產(chǎn)生在底座主體中的移動，其可對應(yīng)于在信號脈沖的緩慢斜升周期期間總的電壓變化。在達(dá)到峰值電壓之后，電壓在短時間段內(nèi)急劇下降回到由T2指示的起始電壓。在時間段T2內(nèi)的電壓突變造成了驅(qū)動表面28的高加速度以及驅(qū)動表面28和與驅(qū)動表面28摩擦接合的底座主體之間的滑動。這整個循環(huán)發(fā)生在時間段 \+Τ2，然后其可以重復(fù)，如圖4Β所示。圖3Α的電壓信號脈沖可以重復(fù)達(dá)到實現(xiàn)底座主體相對于壓電慣性驅(qū)動器10的所需的移動量所必要的次數(shù)。圖4Α示出了與圖3Α類似的電壓信號曲線，然而，圖4Α的模式經(jīng)配置以產(chǎn)生與圖3Α的信號產(chǎn)生的移動相反的方向的移動。在圖4Α中，電壓信號在時間段T2內(nèi)從起始電壓突然或快速地斜升至峰值電壓VP。與上述討論的電壓信號一樣，電壓在時間段T2內(nèi)快速的或突然的增加造成了驅(qū)動表面28與底座主體之間的摩擦接合的滑動。這樣，在電壓信號循環(huán)的這部分內(nèi)底座主體不會隨著驅(qū)動表面28的運動而運動。然后電壓在時間段T1內(nèi)緩慢的從峰值電壓Vp斜降至起始電壓。較慢的電壓下降導(dǎo)致底座主體的可移動部分的移動，其大體上與驅(qū)動表面28在電壓信號的這部分中的移動相同。圖4A所示的此驅(qū)動信號可重復(fù)達(dá)到實現(xiàn)底座主體相對于壓電慣性驅(qū)動器10的所需移動量所必要的次數(shù)。圖3B示出了類似于圖4A中的驅(qū)動信號脈沖的一系列脈沖。一些電壓信號脈沖實施例的峰值電壓Vp可以為大約10伏至大約200伏，更具體的，為大約10伏至大約50伏。對于某些實施例，電壓信號脈沖的周期 \+Τ2可以為大約0.1毫秒至大約2.0毫秒，并且單獨脈沖的快速或突然電壓改變部分的周期Τ2可以為大約50納秒至大約5微秒?？梢杂酶鞣N方式改變和控制壓電慣性驅(qū)動器10和與驅(qū)動器10的驅(qū)動表面28摩擦接合的底座主體之間產(chǎn)生的移動量。對于給定的電壓信號曲線，可通過控制傳遞至壓電元件的信號脈沖(例如圖3Α和4Α的電壓信號脈沖)的數(shù)量來控制移動量。由于每個電壓信號脈沖對應(yīng)于一個大體上固定的移動量，因此傳遞的脈沖的數(shù)量將與脈沖產(chǎn)生的總移動量成正比。對于固定數(shù)量的電壓信號脈沖，可通過控制在從電壓信號脈沖循環(huán)的開始到結(jié)束的電壓改變的量值來控制移動量。例如，如果在圖3Α和4Α中示出的電壓信號脈沖的峰值電壓Vp被降低一半，電壓信號曲線維持相同的形狀和配置，那么由這種電壓信號脈沖產(chǎn)生的移動量將相應(yīng)減小。對于某些控制器實施例44，為了保持制造成本最小，可能需要設(shè)計控制器傳遞全部具有大體上恒定的峰值電壓Vp的電壓信號脈沖至壓電慣性驅(qū)動器10。對于這樣的系統(tǒng)，可通過控制電壓信號曲線的快速上升或下降段的電壓信號的改變來控制每個電壓信號脈沖產(chǎn)生的移動量。圖5Α中所示的電壓信號脈沖具有在時間段Tint內(nèi)緩慢斜升至位于起始電壓與峰值電壓Vp之間的中間電壓Vint的曲線配置。在時間段Tint內(nèi)，與驅(qū)動器10的驅(qū)動表面28摩擦接合的底座主體與驅(qū)動表面28 —起移動。在到達(dá)中間電壓Vint后，信號電壓即刻在時間段Trapid內(nèi)突然增加至峰值電壓VP。在時間段Trapid內(nèi)，正如以上討論的，底座主體與驅(qū)動表面之間發(fā)生滑動，并且底座主體在此期間具有最小的移動。在達(dá)到峰值電壓Vp后，電壓隨后即刻在時間段Tslw內(nèi)緩慢地斜降回到起始電壓，在此期間底座主體再次與驅(qū)動表面28 —起移動。這樣，圖5A的信號脈沖曲線與經(jīng)配置為圖4A的具有相當(dāng)峰值電壓Vp的脈沖信號的脈沖信號相比在底座主體與驅(qū)動器10之間產(chǎn)生更少的總體位移。圖5B示出了類似的減小位移信號曲線，但與圖5A的運動方向相反。圖5B的信號脈沖曲線包括在時間段Tslw內(nèi)緩慢的電壓上升至峰值電壓Vp和緩慢的電壓下降回到Vint。在達(dá)到Vint后，脈沖的電壓即刻在時間段Trapid內(nèi)突然下降回到起始電壓。這樣，圖5B的信號脈沖曲線與經(jīng)配置為圖3A的具有相當(dāng)峰值電壓Vp的脈沖信號的脈沖信號相比在底座主體與驅(qū)動器10之間產(chǎn)生更少的總體位移。
這里討論的操作者使用控制器實施例44和電壓信號曲線的精確程度可能被由每個傳遞的電壓信號脈沖產(chǎn)生的移動量值影響，但是也可能受到在給定的時間段內(nèi)被傳遞的脈沖數(shù)影響。在短時間內(nèi)傳遞大量電壓信號脈沖的控制器將造成底座主體的快速移動，這可能難以控制。以較低的重復(fù)率傳遞相同的電壓信號脈沖允許用戶進(jìn)行更精確的控制。電壓信號曲線還可以經(jīng)配置以改變電壓信號脈沖傳遞的頻率和由每個脈沖隨時間產(chǎn)生的運動量值，以便穩(wěn)定地增加或減小底座主體移動的速度。例如，圖6A的電壓信號示出了一系列以較低重復(fù)率傳遞的以時間段Tmp分隔的電壓信號脈沖，其中每一連續(xù)脈沖產(chǎn)生底座主體的更多移動直到達(dá)到具有全部位移曲線并且具有類似于圖4A中所示脈沖的脈沖曲線的最后脈沖曲線。一旦已達(dá)到全部位移曲線，脈沖的傳遞頻率便可以隨后增加以進(jìn)一步增加移動速度，直到頻率達(dá)到圖3B的電壓信號曲線所示的最大頻率。類似的配置可用于例如圖5B中的脈沖曲線，其在圖6B中示出。對于某些實施例，以最大頻率傳遞的具有完全位移曲線的信號脈沖可以產(chǎn)生底座主體以約0.1毫米/秒至約I毫米/秒的速度的移動。使用上述討論的這些電壓信號曲線和方法的控制器44允許用戶以低重復(fù)率的小位移脈沖來起始壓電慣性驅(qū)動器10的致動和底座主體隨后的移動。如果致動繼續(xù)，那么每一連續(xù)脈沖的位移可以增加直到達(dá)到全部位移脈沖曲線，此時，控制器可以開始增加所傳遞全部位移脈沖的重復(fù)率。某些實施例的重復(fù)率可以從大約2Hz到大約20Hz的開始緩慢重復(fù)率增加，且增加至大約0.5kHz到大約2kHz的較快重復(fù)率。參照圖7和8，示出了經(jīng)配置以通過雙軸旋轉(zhuǎn)調(diào)節(jié)光學(xué)元件的用于光學(xué)調(diào)節(jié)的底座46。用于光學(xué)調(diào)節(jié)的底座46包括提供基底的第一底座主體48和第二底座主體52，所述第二底座主體在安置于第一底座主體48與第二底座主體52之間的樞軸點54處相對于第一底座主體48樞轉(zhuǎn)。所示實施例的樞軸點54是一個安置于可調(diào)節(jié)桶62的卡銷58與第二底座主體52中的卡銷(未示出)之間的單滾珠軸承56，所述可調(diào)節(jié)桶可通過固定螺釘64固定到第一底座主體48。第二底座主體52還具有第一驅(qū)動表面66和第二驅(qū)動表面68,所述第一驅(qū)動表面具有相對于樞軸點54的恒定的曲率半徑，所述第二驅(qū)動表面具有相對于樞軸點54的恒定的曲率半徑。第二底座主體48中的卡銷被安置在第一驅(qū)動表面66與第二驅(qū)動表面68之間在第二底座主體52的外邊緣上。第二底座主體52還具有安置為穿過它的中心孔72，所述中心孔允許光穿過第二底座主體52的中央。第二底座主體52經(jīng)配置以通過圍繞中心孔72安置的光學(xué)元件安裝凹槽74安裝光學(xué)元件，并且具有用于在適當(dāng)位置固持光學(xué)元件(例如透鏡78)的固定螺釘76。盡管示出了透鏡78安裝在安裝凹槽74中，但上述討論的光學(xué)元件中的任一者都也可以如此安裝。另外，第二底座主體52可以經(jīng)配置以通過任何其它適合的裝置安裝光學(xué)元件。例如，光學(xué)元件可以結(jié)合到第二底座主體52，通過例如螺釘或螺栓等緊固件保持在適當(dāng)位置，具有適合于直接安裝光學(xué)元件或用于安裝支架或其它適于安裝光學(xué)元件的裝置的安裝位置(例如安置在其上的螺紋孔)。第一底座主體48和第二底座主體52可由任何合適的高強度且具有足夠熱穩(wěn)定性的材料制成。例如鋁、鋼(包括不銹鋼)、復(fù)合材料等材料都可以使用。對于某些實施例，第一底座主體48的橫向尺寸可以是約10毫米至約200毫米。第一慣性壓電驅(qū)動器10經(jīng)配置以在第一底座主體48與第二底座主體52之間沿箭頭82所示的第一軸向施加相對移動，并且包括與第二底座主體52的第一驅(qū)動表面66摩擦接合的驅(qū)動表面28。第二壓電慣性驅(qū)動器10'經(jīng)配置以在第一底座主體48與第二底座主體52之間沿箭頭84指示的第二軸向施加相對移動，并且包括與第二底座主體52的第二驅(qū)動表面68摩擦接合的驅(qū)動表面28'。第一壓電慣性驅(qū)動器10和第二壓電慣性驅(qū)動器10'通過多個緊固件(例如螺釘88)在適當(dāng)位置中被保持到第一底座主體48中的槽86處。在所示的實施例中，第一壓電慣性驅(qū)動器10和第二壓電慣性驅(qū)動器10'被安置成與第二底座主體52的中心孔72的中心大體上相對。對于某些實施例，壓電慣性驅(qū)動器10和10'的驅(qū)動表面28和28'分別可以是硬質(zhì)干燥表面，其經(jīng)配置以接合第二底座主體52的第一驅(qū)動表面66和第二驅(qū)動表面68的硬質(zhì)干燥表面。對于一些實施例，以不同材料(例如不同金屬)布置摩擦接合以防止磨損或其它與相似材料或金屬的摩擦接合相關(guān)聯(lián)的問題可為有用的。例如，在一些實施例中，驅(qū)動表面28和28'可以包括光滑干燥鋼表面，并且驅(qū)動表面66和68可以包括光滑干燥硬質(zhì)陽極氧化鋁表面。其它表面可以包括陶瓷表面、復(fù)合表面等。每個壓電慣性驅(qū)動器10和10'可由單個控制器44或兩個分離的控制器44來控制，與其相應(yīng)的壓電部件38和38'通信，以便施加所要的調(diào)節(jié)量至每個壓電慣性驅(qū)動器10和1(V以及第二底座主體52的對應(yīng)旋轉(zhuǎn)軸線。圖7說明控制器44的實施例，其具有2列控制按鈕49和49'，用于控制傳遞至壓電慣性驅(qū)動器10和10'的驅(qū)動信號的參數(shù)。按鈕49和49'的每一列對應(yīng)于單獨的控制通道，在每一相應(yīng)行的按鈕的底部處通過通道號碼標(biāo)記50和50'指示，所述控制通道可用于控制一個或一個以上對應(yīng)的壓電慣性驅(qū)動器10或10'。對于示出的實施例，單獨的導(dǎo)體束40和40'可以在控制器44與每一相應(yīng)的壓電慣性驅(qū)動器10和10'之間連通，使得按鈕49和49'的每一通道或列對應(yīng)于并且控制單獨對應(yīng)的壓電慣性驅(qū)動器10和10'。如果外部(或內(nèi)部)開關(guān)(未示出)與控制器44的輸出連通，那么每一列按鈕或通道49和49'可以經(jīng)配置以順序地控制多個壓電慣性驅(qū)動器10，所述控制是通過選擇性地切換通道以與和所述開關(guān)連通的所要驅(qū)動器10連通來進(jìn)行。如上面所討論的，為了給操作者所需要的控制水平和移動精度，控制器44可以經(jīng)配置以用多種方式控制底座主體52相對于驅(qū)動器10和10'的位移。對于通道49，頂部兩個按鈕50允許操作者選擇由電壓信號脈沖產(chǎn)生的最小步進(jìn)或移動的量值。下方一組6個按鈕提供了在每個方向上以三種不同速度來調(diào)節(jié)。按鈕50A產(chǎn)生快速向前調(diào)節(jié)，按鈕50B以中等速度產(chǎn)生向前調(diào)節(jié)，且按鈕50C產(chǎn)生慢速向前調(diào)節(jié)。按鈕50D產(chǎn)生慢速反向調(diào)節(jié)，按鈕50E以中等速度產(chǎn)生反向調(diào)節(jié)，且按鈕50F產(chǎn)生快速反向調(diào)節(jié)。通道49'的按鈕提供所述通道的相同水平和方向的調(diào)節(jié)。另外，對第二底座主體52的移動的控制可以任選地通過第二底座主體52對控制器44的位置信息反饋的可用性來進(jìn)一步增強。位置信息可由與控制器44通信的第一編碼器92產(chǎn)生。第一編碼器92可以被安置為鄰近于第一壓電慣性致動器10并且經(jīng)配置以讀取安置為鄰近于第一驅(qū)動表面66的第一編碼器條94。與控制器44通信的第二編碼器96可以被安置為鄰近于第二壓電慣性致動器10'并且經(jīng)配置以讀取安置為鄰近于第二驅(qū)動表面68的第二編碼器條98。對于某些實施例，第一編碼器92和第二編碼器96是光學(xué)編碼器，其可以大體上對應(yīng)于壓電慣性驅(qū)動器10的位移分辨率的分辨率來確定第二底座主體52相對于第一底座主體48的位置。對于某些實施例，壓電慣性驅(qū)動器10的位移分辨率(即可靠位移的最小增量)可以是大約5納米至大約20納米。與相應(yīng)的編碼器條94和98通信的編碼器92和96可以具有大約5納米至大約50微米的位移分辨率。高分辨率編碼器實施例可以具有大約5納米至大約20納米的分辨率，然而，這些編碼器實施例通常很昂貴。對于某些實施例，為了保持編碼器92和96以及相應(yīng)的編碼器條94和98的低成本，低分辨率的編碼器和相應(yīng)的編碼器條可以結(jié)合控制器算法使用，所述算法測量底座主體52在兩個編碼器條參考點之間的勻速移動所使用的時間量，并且基于運動的時間和方向而外插或內(nèi)插底座主體52的位置。一些低成本的編碼器和編碼器條的實施例可以具有約20微米至約30微米的標(biāo)稱分辨率。當(dāng)與編碼器92和96以及編碼器條94和98 —起使用時，一些控制器44實施例可以允許壓電慣性驅(qū)動器10和10'在閉環(huán)控制方式下操作。在這種配置中，位置調(diào)節(jié)可由操作者輸入至控制器44中，并且所得位移信號從控制器44傳輸至壓電部件38和38'。當(dāng)壓電慣性驅(qū)動器10和10'響應(yīng)于來自控制器44的位移信號而激活平移時，由壓電慣性驅(qū)動器10和10'的驅(qū)動表面28位移的主體(例如第二底座主體52)的物理移動由編碼器92和96測量。當(dāng)位移主體52到達(dá)由操作者輸入的位置時，控制器44的CPU可以終止給壓電慣性驅(qū)動器10和10'的位移信號。圖7中示出的可調(diào)光學(xué)底座實施例46包括經(jīng)由一個或一個以上編碼器(例如光學(xué)編碼器)以及相關(guān)聯(lián)的編碼器條的位置反饋，所述編碼器條可被用于確定第二底座主體在一個或一個以上自由度中的位移的量值。為了確定在調(diào)節(jié)期間發(fā)生的位移量，這種類型的布置可能是有用的，且可用于確定第二底座主體相對于第一底座主體的位置的位置。當(dāng)編碼器未在記錄移動時(例如當(dāng)系統(tǒng)關(guān)閉時)，如果底座主體滑動，那么這種編碼器布置可能并不總是提供絕對位置數(shù)據(jù)。圖9-11示出了用于產(chǎn)生絕對位置數(shù)據(jù)而不是位移數(shù)據(jù)的光學(xué)調(diào)節(jié)100的底座的實施例。這種配置可有用于在干擾或調(diào)節(jié)之后使光學(xué)底座100返回至先前位置，無論操作期間是否發(fā)生干擾。圖9-11所示的底座實施例100包括獨立于位移數(shù)據(jù)而產(chǎn)生關(guān)于第二底座主體相對于第一底座主體的位置的絕對位置的位置數(shù)據(jù)的能力。圖9的可調(diào)光學(xué)底座實施例100可以包括上述討論并示出于圖7中的用于光學(xué)調(diào)節(jié)的底座46的一些或所有特征、尺寸和材料。示出的底座實施例100的位置數(shù)據(jù)由位置測量模塊102產(chǎn)生，所述位置測量模塊包括應(yīng)變儀組合件104和固定到應(yīng)變儀組合件104的電路板實施例106。電路板106可與控制器44'操作通信，所述控制器可用于測量、解譯和存儲由模塊的應(yīng)變儀產(chǎn)生的數(shù)據(jù)。控制器還可用于控制可調(diào)底座的調(diào)節(jié)致動器(例如，壓電致動器)的移動。這樣，對于某些實施例，控制器44'可包括處理器，例如計算機處理器、RAM、存儲器和其它可用于收集、操縱和存儲數(shù)據(jù)的元件。應(yīng)變儀108、電路板106和控制器44'可通過任何適合的裝置或方法操作地耦合，其中包括例如銅線等電導(dǎo)體、光纖、包括已知無線通信協(xié)議的無線電發(fā)射等。對于示出的位置測量模塊實施例102，應(yīng)變儀組合件104的柔性襯底112的第一部分110被固定到可調(diào)光學(xué)底座100的第一底座主體48'，同時柔性襯底112的第二部分114被固定到可調(diào)光學(xué)底座100的第二底座主體52'。采用這種配置，可調(diào)底座100的第一底座主體48'與第二底座主體52'之間的相對靜態(tài)位置造成了柔性襯底112的固定應(yīng)變，以及造成了固定到柔性襯底112的一個或一個以上應(yīng)變儀108的應(yīng)變。對于示出的應(yīng)變儀組合件104的電阻式應(yīng)變儀實施例108，施加在應(yīng)變儀108上的應(yīng)變可以改變應(yīng)變儀電路116的電阻或阻抗，所述電阻或阻抗可隨后被包括電路板106和控制器44的電路的相關(guān)聯(lián)電路測量。一旦應(yīng)變儀組合件104的這種布置被正確地校準(zhǔn)，則它可用于測量第一底座主體48'相對于第二底座主體52'的絕對位置，而不管什么位移被用于實現(xiàn)所述位置。其它類型的應(yīng)變儀108也可被用于測量應(yīng)變儀組合件的柔性襯底的應(yīng)變?？烧{(diào)光學(xué)底座100的某些實施例可包括第一底座主體48'、第二底座主體52'、柔性襯底112和應(yīng)變儀元件108。第二底座主體52'可經(jīng)配置以將光學(xué)元件固定在其上，并且可以相對于第一底座主體48'以可調(diào)自由度可移動。此外，柔性襯底112可以包括固定在第一底座主體48'上的第一部分和固定在第二底座主體52'上的第二部分。此外，應(yīng)變儀元件108可以通過機械方式固定到柔性襯底112，并且經(jīng)配置以記錄柔性襯底112的應(yīng)變并響應(yīng)于柔性襯底112的應(yīng)變而產(chǎn)生信號。與圖7的可調(diào)光學(xué)底座46 —樣，圖9-11中不出的可調(diào)光學(xué)底座實施例100包括提供基底的第一底座主體48'和第二底座主體52'，所述第二底座主體在安置于第一底座主體48'與第二底座主體52'之間的樞軸點處相對于第一底座主體48'樞轉(zhuǎn)。對于某些實施例，樞軸點可以由應(yīng)變儀組合件104的柔性襯底112形成。對于某些實施例，樞軸點可任選地包括安置于可調(diào)節(jié)桶62的卡銷58與第二底座主體52'中的卡銷(未示出)之間的單滾珠軸承56，所述可調(diào)節(jié)桶可通過固定螺釘固定到第一底座主體48'。第二底座主體52'還具有第一驅(qū)動表面66和第二驅(qū)動表面68,所述第一驅(qū)動表面具有相對于樞軸點54的恒定的曲率半徑，所述第二驅(qū)動表面具有相對于樞軸點54的恒定的曲率半徑。對于某些實施例，如圖13A所示，虛擬樞軸點可以大致安置在柔性襯底112的孔的中心處。第二底座主體52'中的卡銷可安置在第一驅(qū)動表面66與第二驅(qū)動表面68之間在第二底座主體52'的外邊緣上。第二底座主體52'還具有安置為穿過它的中心孔72，所述中心孔允許光穿過第二底座主體52'的中央。第二底座主體52'可以經(jīng)配置以通過圍繞中心孔72安置的光學(xué)元件安裝凹槽74等安裝光學(xué)元件。光學(xué)元件安裝凹槽具有用于在適當(dāng)位置固持光學(xué)元件(例如透鏡78)的固定螺釘76。雖然示出了在安裝凹槽74中安裝的透鏡78，但是上述光學(xué)元件中的任一者都也可以被這樣安裝。另外，第二底座主體52'可以經(jīng)配置以通過任何其它合適的裝置安裝光學(xué)元件至其上。例如，光學(xué)元件可以通過合適的粘合劑粘合至第二底座主體52'，通過例如螺釘或者螺栓等緊固件固持在適當(dāng)位置，具有適合直接安裝光學(xué)元件或者安裝支架或其它適于安裝光學(xué)元件的裝置的安裝位置(例如安置在其上的螺紋孔)。第一底座主體48'和第二底座主體52'可以由任何合適的具有足夠熱穩(wěn)定性的高強度材料制成。可以使用例如鋁、鋼(包括不銹鋼)、復(fù)合材料等材料。對一些實施例來說，第一底座主體48的橫向尺寸可以是大約10毫米至大約200毫米。如上關(guān)于光學(xué)底座實施例46所述，第一壓電慣性驅(qū)動器10可以經(jīng)配置以施加第一底座主體48'與第二底座主體52'之間在第一軸線方向上的相對移動。第一壓電驅(qū)動器10包括可以與第二底座主體52'的第一驅(qū)動表面66摩擦接合的驅(qū)動表面28。第二壓電慣性驅(qū)動器10'可以經(jīng)配置以施加第一底座主體48'與第二底座主體52'之間在第二軸線方向上的相對移動。第二壓電驅(qū)動器可以包括與第二底座主體52'的第二驅(qū)動表面68摩擦接合的驅(qū)動表面28'。第一壓電慣性驅(qū)動器10和第二壓電慣性驅(qū)動器10'可以通過相應(yīng)的安裝桿89和多個緊固件(如螺釘88)在適當(dāng)位置中被保持到第一底座主體48'中的槽86。在所示實施例中，第一壓電慣性驅(qū)動器10和第二壓電慣性驅(qū)動器10'可以被安置為大體上與第二底座主體52'的中心孔72的中心相對。對一些實施例來說，壓電慣性驅(qū)動器10和10'的驅(qū)動表面28和28'分別可以是硬質(zhì)干燥表面，所述硬質(zhì)干燥表面經(jīng)配置以接合第二底座主體52'的第一驅(qū)動表面66和第二驅(qū)動表面68的硬質(zhì)干燥表面。對于一些實施例，以不同材料(例如不同金屬)布置摩擦接合以防止磨損或其它與相似材料或金屬的摩擦接合相關(guān)聯(lián)的問題可為有用的。例如，在一些實施例中，驅(qū)動表面28和28'可以包括光滑干燥的鋼表面，并且驅(qū)動表面66和68可以包括光滑干燥硬質(zhì)陽極氧化鋁表面。其它表面可以包括陶瓷表面、復(fù)合表面等。每個壓電慣性驅(qū)動器10和10'可以由控制器44'控制，所述控制器與其相應(yīng)的壓電部件38和38'操作通信。如上關(guān)于可調(diào)底座46所述，控制器44'可以被操作者使用以施加所要的調(diào)節(jié)量至每個壓電慣性驅(qū)動器10和10，以及第二底座主體52的對應(yīng)旋轉(zhuǎn)軸線。對一些實施例來說，壓電慣性驅(qū)動器10的位移分辨率(即可靠位移的最小增量)可以是大約5納米至大約20納米。同一控制器44'還可以操作地耦合至圖10所示的位置測量模塊?？刂破?4'還可以包括位置分析模塊，其經(jīng)配置以測量、解譯和存儲由位置測量模塊的應(yīng)變儀產(chǎn)生的數(shù)據(jù)。當(dāng)結(jié)合位置測量模塊使用時，一些控制器實施例44'可以允許壓電慣性驅(qū)動器10和10'以閉環(huán)控制方式操作。在這種配置中，位置調(diào)節(jié)可以由操作者輸入至控制器44，中并且所得位移信號從控制器44'傳輸至壓電部件38和38'。在壓電慣性驅(qū)動器10和10'響應(yīng)于來自控制器44'的位移信號而激活平移時，通過位置測量模塊的應(yīng)變儀組合件的應(yīng)變儀測量由壓電慣性驅(qū)動器10和10'的驅(qū)動表面28位移的主體(例如第二底座主體52)的物理移動。當(dāng)位移主體52到達(dá)操作者輸入的位置時，可以由控制器44'的CPU終止給壓電慣性驅(qū)動器10和10'的位移信號。如上所述，可調(diào)底座100包括第一底座主體48'和第二底座主體52'。底座100經(jīng)配置以固定光學(xué)元件至第二底座主體52'。第二底座主體52'以第一可調(diào)自由度和第二可調(diào)自由度相對于第一底座主體48'可移動。底座100包括第一驅(qū)動器10，所述第一驅(qū)動器經(jīng)配置以可控制地施加第一底座主體48'與第二底座主體52'之間以第一可調(diào)自由度的相對移動，以及第二驅(qū)動器10'，其經(jīng)配置以可控制地施加第一底座主體48'與第二底座主體52'之間以第二可調(diào)自由度的相對移動。如圖10-12所示，底座100包括具有柔性襯底實施例112的位置測量模塊102。柔性襯底實施例112包括具有被機械地固定到柔性襯底112的一個或一個以上應(yīng)變儀元件118的柔性薄片。應(yīng)變儀元件118可以經(jīng)配置以記錄柔性襯底112的應(yīng)變且響應(yīng)于柔性襯底112的應(yīng)變而產(chǎn)生信號。柔性襯底112的第一部分110可以被固定到第一底座主體4V，并且柔性襯底112的第二部分114可以被固定到第二底座主體52'，以便在柔性襯底112的一個或一個以上應(yīng)變儀元件118中產(chǎn)生對應(yīng)于柔性襯底112的應(yīng)變的應(yīng)變曲線。對這種布置來說，通過沿著第一可調(diào)自由度和第二可調(diào)自由度的第二底座主體48'的組合位置可以確定第二底座主體52'相對于第一底座主體48'的絕對位置。第二底座主體52'相對于第一底座主體48'的每個可能位置還可以對應(yīng)于唯一的應(yīng)變儀元件輸出信號曲線，所述應(yīng)變儀元件輸出信號曲線可以由與所述一個或一個以上應(yīng)變儀元件118操作通信的控制器44'或者其組件來測量和分析。這樣，控制器44'可以經(jīng)配置以從應(yīng)變儀元件信號產(chǎn)生位置數(shù)據(jù)。圖12不出了位置測量模塊實施例102,其可以包含包括柔性襯底112和一個或一個以上應(yīng)變儀元件118或者應(yīng)變儀108的應(yīng)變儀組合件104，以及電路板106，所述電路板106可以操作地耦合至柔性襯底112的應(yīng)變儀元件118或者以其它方式電連接至柔性襯底112的應(yīng)變儀元件118。雖然電路板106被安置為鄰近于應(yīng)變儀組合件104的柔性襯底112，但電路板106經(jīng)配置以機械上獨立于柔性襯底112，以便不阻礙由第二底座主體52'和第一底座主體48'的相對移動或者相對位置在柔性襯底112上引起的自然應(yīng)變。對一些實施例來說，電路板106可以與柔性襯底112的第一底座120或者第二底座122接觸。在一些情況中，電路板106可以包括經(jīng)配置以校準(zhǔn)應(yīng)變儀組合件104的應(yīng)變儀元件118或者應(yīng)變儀108的輸出信號的電子電路。電路板106可以具有用于方便連接至控制器44'或者可調(diào)底座系統(tǒng)100的其它組件的端子陣列或者端子耦合器124。所示實施例的端子耦合器124包括與電路板106的電路電連通的6個導(dǎo)電端子以及經(jīng)配置以可拆卸地固定到線束(未示出)的耦合器外殼126，所述線束具有對應(yīng)于每個導(dǎo)電端子的例如銅線的6個導(dǎo)體。這6個導(dǎo)體可以與控制器44'的電路電連通。耦合器124的端子可以包括第一端子130、第二端子131、第三端子132、第四端子133、第五端子134和第六端子135 (還參見圖22A)。一些或者所有這些端子可以被耦合至控制器44'內(nèi)的電路的各種部分。這種電路可以經(jīng)配置以產(chǎn)生一個或多個輸出信號，所述輸出信號可以被用以確定第二底座主體52'相對于第一底座主體48'的位置。對圖13A和14A所示的柔性襯底實施例112來說，四個應(yīng)變儀元件118被機械地固定到柔性襯底112。對一些實施例來說，柔性襯底112可以包括在兩個大體上平行的表面之間的柔性薄片材?？梢源嬖诒话仓贸纱┻^片材的中間部分的孔113以產(chǎn)生可以具有多種整體形狀的環(huán)狀結(jié)構(gòu)。對圖13A和14A所示的實施例來說，柔性襯底包括平坦的大體上為正方形的板或者片材，在所述片材的中間部分帶有大體上為正方形的孔。所述片材的外部邊緣的正方形還大體上與正方形孔對齊。片材和孔的大體上正方形的環(huán)狀結(jié)構(gòu)可以經(jīng)配置以產(chǎn)生具有四條邊和四個角的周邊區(qū)域?？梢员还潭ǖ降谝坏鬃黧w48'的柔性襯底112的第一部分可以被安置在柔性襯底112的第一角處?？梢员还潭ǖ降诙鬃黧w52'的柔性襯底112的第二部分可以被安置在第二角處，所述第二角在一些情況下被安置為與孔相對并且遠(yuǎn)離第一角。柔性襯底112的柔性材料可以是不用通過預(yù)定量值內(nèi)的應(yīng)變的塑性變形便可重復(fù)返回至初始配置的彈性材料。在一些情況中，柔性襯底112的材料可以包括例如鋁、鋼、包括銅鈹合金的青銅合金等金屬、例如玻璃纖維和環(huán)氧復(fù)合材料等復(fù)合材料等等。柔性襯底的實施例可以具有大約0.4毫米至大約I毫米的厚度和大約12毫米至大約20毫米的從邊138的外部邊緣至相對邊138的外部邊緣的橫向尺寸。如圖13A和14A所示，沿著大體上正方形的柔性襯底112的四條邊138中的每一者安置一應(yīng)變儀元件118。應(yīng)變儀元件118被安置在柔性襯底112的第一底座120與第二底座122之間在柔性襯底112的每條邊上，并且位于用于總共8個應(yīng)變儀元件118的柔性襯底的每一個角之間。對所示實施例來說，應(yīng)變儀元件118中的每一者都被安置在應(yīng)變儀108的應(yīng)變儀主體136上。每個應(yīng)變儀主體136都被機械地固定和耦合至柔性襯底112，以便柔性襯底112的應(yīng)變被至少部分傳送至鄰近并且機械地耦合和固定到柔性襯底112的應(yīng)變儀108的應(yīng)變儀主體136和應(yīng)變儀元件118。如圖13A所示，應(yīng)變儀108被安置在柔性襯底112的外部周邊的每條邊138的中間，其中應(yīng)變儀108的導(dǎo)電元件140的伸長長度沿每條邊的長度延伸或者大體上平行于柔性襯底112的四條邊138中的每一條邊的內(nèi)部或者外部邊緣而延伸。存在四個這種應(yīng)變儀108被機械地耦合至襯底112的頂表面142和底表面144兩者，從而總共8個應(yīng)變儀108，其中對應(yīng)應(yīng)變儀元件118被安置在柔性襯底112上并且機械地耦合至其上。對所示實施例來說，頂表面142上的應(yīng)變儀108和底表面144上的對應(yīng)應(yīng)變儀108大體上被安置在柔性襯底112的彼此相對的側(cè)上。另外，在一些實例中，沿柔性襯底112的周邊，頂表面142上的四個應(yīng)變儀108可以大體上彼此等距間隔。沿柔性襯底112的周邊，底表面144上的四個應(yīng)變儀108可以大體上彼此等距間隔。對一些實施例來說，2個或2個以上應(yīng)變儀元件118可以被機械地固定或者機械地耦合至柔性襯底112，更具體地說，大約2個應(yīng)變儀元件118至大約20個應(yīng)變儀元件118可以被機械地耦合或者固定到柔性襯底112，甚至更具體地說，大約6個應(yīng)變儀元件118至大約10個應(yīng)變儀元件118可以被機械地固定或者耦合至柔性襯底112。圖13B和14B示出了另一個應(yīng)變儀組合件104'的實施例，其可以具有與圖13A所示的應(yīng)變儀組合件104相同的特征、尺寸或者材料。但是，應(yīng)變儀組合件104'具有大體上圓形的柔性襯底配置，所述柔性襯底配置具有安置在其中間部分的孔 113'。對所示電阻式應(yīng)變儀實施例108來說,每個應(yīng)變儀元件118都包括電路146,所述電路經(jīng)配置以響應(yīng)于施加在應(yīng)變儀108的導(dǎo)電元件上的應(yīng)變而改變電阻抗。這種電路146的實施例在圖15、15A和15B所示的應(yīng)變儀108中顯示。對此實施例來說，電路146包括應(yīng)變儀導(dǎo)電元件140，所述應(yīng)變儀導(dǎo)電元件140被安置在大體上平坦的Z型圖案中在應(yīng)變儀主體136的封裝材料內(nèi)或者以其它方式被安置在應(yīng)變儀主體材料上。對一些實施例來說，應(yīng)變儀主體材料可以包括例如鋁、鎢、合金等的金屬。一些應(yīng)變儀實施例可以包括由英國貝辛斯托克的Vishay Measurements集團有限公司制造的應(yīng)變儀。一些應(yīng)變儀實施例的導(dǎo)電元件140的Z型圖案可以被布置為具有細(xì)長部分，所述細(xì)長部分被安置為大體上平行并且非常接近彼此，且在所述細(xì)長部分的每一末端處具有180度轉(zhuǎn)彎。在一些實例中，導(dǎo)電元件140的第一末端在第一輸出端子150處終止,且導(dǎo)電兀件140的第二末端在第二輸出端子152處終止。對一些實施例來說，應(yīng)變儀主體可以具有大約I毫米至大約10毫米的長度、大約I毫米至大約10毫米的寬度和大約0.2毫米至大約2毫米的厚度。應(yīng)變儀元件118的導(dǎo)電元件140可以包括可以由導(dǎo)電元件140的長度、橫截面和導(dǎo)電性確定的預(yù)定阻抗或者電阻。施加在導(dǎo)電元件140上的延長或者拉伸導(dǎo)電元件140的細(xì)長部分的應(yīng)變通常會使得所述細(xì)長部分因?qū)щ娫?40的減小的橫截面和整體電流路徑的加長而變得更細(xì)。此機械響應(yīng)將由此導(dǎo)致電路146的電阻或阻抗增加。然后，阻抗的這種增加的量值可以與已知應(yīng)變和從其產(chǎn)生的位置數(shù)據(jù)相關(guān)。另一方面，施加在導(dǎo)電元件140上的縮短或者壓縮導(dǎo)電元件140的細(xì)長部分的應(yīng)變通常會使得導(dǎo)電元件140的細(xì)長部分因?qū)щ娫?40的增大的橫截面和整體電流路徑的縮短而變得更粗。此機械響應(yīng)將由此導(dǎo)致電路146的電阻或阻抗減小。然后，阻抗的這種減小的量值可以與已知應(yīng)變和從其產(chǎn)生的位置數(shù)據(jù)相關(guān)。參照圖16，示出了柔性襯底實施例112的一部分，所述柔性襯底實施例112包括被機械地耦合至柔性襯底112的第一或者頂表面142的第一應(yīng)變儀108以及被機械地耦合至柔性襯底112的第二或者底表面144的第二應(yīng)變儀108。第一應(yīng)變儀108被安置為大體上與第二應(yīng)變儀108相對，其中柔性襯底112的片材被安置在應(yīng)變儀108之間。如上所述，第一和第二應(yīng)變儀108的導(dǎo)電元件140的細(xì)長部分都大體上彼此對齊并且大體上平行于柔性襯底112的邊138的長度延伸或者大體上平行于柔性襯底112的邊緣延伸。如圖16所示，當(dāng)柔性襯底112的所述部分被彎曲或者扭轉(zhuǎn)時，柔性襯底112的頂表面142上的第一應(yīng)變儀108的細(xì)長導(dǎo)電元件140將遭受如箭頭154指示的張力。柔性襯底112的底表面144上的第二應(yīng)變儀108的細(xì)長導(dǎo)電元件140將遭受如箭頭156指示的壓縮力。這樣，第一應(yīng)變儀108的電路146的電阻抗或者電阻將增加與柔性襯底112和第一應(yīng)變儀108上的彎曲應(yīng)變量相對應(yīng)的量值。第二應(yīng)變儀108的電路146的電阻抗或者電阻將減小與柔性襯底112和第二應(yīng)變儀108上的彎曲應(yīng)變量相對應(yīng)的量值。如圖17所示，圖16所示的第一和第二應(yīng)變儀108中的每一者的阻抗改變信號可以通過適當(dāng)配置的惠斯通電橋電路158進(jìn)行相加和測量。如圖所示，對圖17的惠斯通電橋電路158來說，第一應(yīng)變儀108的輸出端子150和152的輸出可以耦合至電路158。同樣如圖所示，第二應(yīng)變儀108的輸出端子150和152的輸出可以耦合至惠斯通電橋電路158，從而第一和第二應(yīng)變儀108中的每一者的阻抗改變的量值的絕對值將通過惠斯通電橋電路158相加和測量。如上所述，對圖13A和14A所示的機械地耦合在第一底座主體4V與第二底座主體52'之間的應(yīng)變儀組合件104的實施例來說，控制器44'或任何其它所要電路、處理器等可以經(jīng)配置以基于應(yīng)變儀組合件104的多個應(yīng)變儀108的阻抗曲線來確定相對于每個自由度或者每個自由軸線的唯一位置。所示應(yīng)變儀組合件104和柔性襯底可能遭受不同的應(yīng)變模式，所述不同的應(yīng)變模式可以由控制器44'、電路板106的電路或者上述兩者進(jìn)行不同地分析以便確定第二底座主體52'相對于第一底座主體48'的兩個軸線位置。圖18A示出了用虛線160指示彎曲軸線的應(yīng)變儀組合件104，所述彎曲軸線被安置在柔性襯底112的第一底座120與第二底座122之間并且大體上垂直于畫在其之間的直線。這種彎曲模式在圖18B中示出，其中柔性襯底112被沿著彎曲軸線160彎曲，以便在安裝在頂表面142上的應(yīng)變儀元件118上引起張力以及在安裝在柔性襯底112的底表面144上的應(yīng)變儀元件118上引起壓縮。如上關(guān)于圖17所述，來自這些應(yīng)變儀108的信號可以耦合至電路并由電路分析，所述電路可以包括惠斯通電橋電路158。圖19A示出了用虛線162指示扭矩或者扭轉(zhuǎn)軸線的應(yīng)變儀組合件104，所述軸線被畫在柔性襯底112的第一底座120與第二底座122之間。這種彎曲或者扭轉(zhuǎn)模式在圖19B中示出，其中柔性襯底112被沿著軸線162扭轉(zhuǎn)，以便取決于安裝在柔性襯底112的頂表面142和底表面144上的應(yīng)變儀元件118的特定位置而在應(yīng)變儀元件118上引起張力和壓縮的組合。如圖20所示，對一些實施例來說，在圖19B中示出的由扭轉(zhuǎn)或者轉(zhuǎn)矩應(yīng)變模式產(chǎn)生的應(yīng)變儀組合件104的應(yīng)變儀108的輸出信號可以通過電橋電路164進(jìn)行實施。如圖22A和22B所示，圖20中的電路164包括由參考標(biāo)號Jl、J2、J6和J5指示的四個應(yīng)變儀108的表示，所述應(yīng)變儀可以被安置在柔性襯底112上。如圖21所示，對一些實施例來說，在圖18B中示出的由彎曲應(yīng)變模式產(chǎn)生的應(yīng)變儀組合件104的應(yīng)變儀108的輸出信號可以通過電橋電路166進(jìn)行實施。同樣如圖22A和22B所示，圖21中的電路166包括由參考標(biāo)號J4、J7、J3和J8指示的四個應(yīng)變儀108的表示，所述應(yīng)變儀可以被安置在柔性襯底112上。分別地關(guān)于圖20和21的電路164和166，接觸點Vcc對應(yīng)于圖22A的端子130或者連接至其上，地線對應(yīng)于端子131或者連接至其上，端子Ml對應(yīng)于端子132或者連接至其上，端子M2對應(yīng)于端子133或者連接至其上，M3對應(yīng)于端子134或者連接至其上，且M4對應(yīng)于端子135或者連接至其上。對一些實施例來說，控制器44'可以經(jīng)配置以耦合至另一個處理或者計算裝置，例如個人計算機，所述處理或者計算裝置可以包括處理器、存儲器裝置和用于數(shù)據(jù)輸入的鍵盤以及用于視覺顯示的屏幕。在一些實例中，控制器44'可以包括USB端口或者相似的數(shù)據(jù)端口用于與這種輔助處理裝置以及用以與控制器通信并且在其屏幕上顯示位置數(shù)據(jù)的輔助處理裝置進(jìn)行通信。輔助計算裝置還可以用以存儲第二底座主體48，相對于第一底座主體52'的一個或一個以上位置的位置數(shù)據(jù)。對底座100的一些實施例來說，第一底座主體可以在第一軸線方向和第二軸線方向中的每個方向上具有大約0.5度至大約10度的移動或位移范圍，所述第一軸線和第二軸線的方向可以大體上彼此垂直。更具體地說，一些實施例在每條軸線方向上可以具有大約I度至大約5度的運動范圍。就以上詳細(xì)說明而言，本文所用的相似參考標(biāo)號可以指代類似的元件，這些元件可以具有相同的或相似的尺寸、材料和配置。盡管已經(jīng)展示并描述了實施例的具體形式，但在不偏離本發(fā)明實施例的精神和范圍的情況下可以進(jìn)行各種修改，這將是顯而易見的。因此，這并不表示本發(fā)明受到前述詳細(xì)說明的限制。本文參考的每個專利、專利申請、出版物以及文獻(xiàn)的全文通過引用結(jié)合在此。以上專利、專利申請、出版物和文獻(xiàn)的引用并不是承認(rèn)前述內(nèi)容中任意一項是相關(guān)的現(xiàn)有技術(shù)，也不構(gòu)成對這些文獻(xiàn)的內(nèi)容或日期的任何承認(rèn)。在不偏離本技術(shù)的基本方面的前提下，可以對前述實施例進(jìn)行修改。盡管已參考一個或一個以上具體實施例十分詳細(xì)地描述了本技術(shù)，但可以改變本專利申請中具體揭示的實施例，然而這些修改形式和改進(jìn)形式涵蓋在本技術(shù)的范圍和精神之內(nèi)。本文以適當(dāng)方式說明性描述的技術(shù)可以在不具有本文未具體揭示的任意元件的情況下實施。因此，例如在本文的每個實例中，·術(shù)語“包括”、“基本上由…組成”以及“由…組成”中的任意一者可以由其它兩個術(shù)語之一替代。已經(jīng)使用的這些術(shù)語和表達(dá)形式用作描述的術(shù)語而不是限制，并且使用這些術(shù)語和表達(dá)形式不排除所示的和所描述的特征或其部分的任意等同形式，并且各種修改形式在所聲明的技術(shù)的范圍內(nèi)是可能的。術(shù)語“一種”可以指代它所修飾的一個或多個元件(例如，“一種試劑”可以表示一種或一種以上試劑)，除非上下文十分明確描述了多個元件中的一個元件或多個元件中的一個以上元件。盡管已經(jīng)通過代表性實施例和任選特征具體揭示了本技術(shù)，但可以對本文揭示的概念進(jìn)行修改和變更，并且可以認(rèn)為這些修改和變更在本技術(shù)的范圍內(nèi)。本技術(shù)的某些實施例在所附的權(quán)利要求書中陳述。
權(quán)利要求
1.一種用于光學(xué)元件的可調(diào)底座，其包括: 第一底座主體； 第二底座主體，其經(jīng)配置以將光學(xué)元件固定到其并且可相對于所述第一底座主體在一可調(diào)自由度中移動； 驅(qū)動器，其經(jīng)配置以在所述第一底座主體與所述第二底座主體之間在所述可調(diào)自由度中可控制地施加相對移動； 柔性襯底，其包括固定到所述第一底座主體上的第一部分和固定到所述第二底座主體上的第二部分； 應(yīng)變儀元件，其機械地固定到所述柔性襯底并且經(jīng)配置以記錄所述柔性襯底的應(yīng)變且響應(yīng)于所述柔性襯底的應(yīng)變而產(chǎn)生信號；以及 控制器，其與所述應(yīng)變儀元件操作通信并且經(jīng)配置以從所述應(yīng)變儀元件信號產(chǎn)生位置數(shù)據(jù)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可調(diào)底座，其中兩個或兩個以上應(yīng)變儀元件被機械地固定到所述柔性襯底。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可調(diào)底座，其中所述應(yīng)變儀元件被安置在應(yīng)變儀的電阻式應(yīng)變儀主體上,所述應(yīng)變儀主體被機械地固定到所述柔性襯底。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的可調(diào)底座，其中所述應(yīng)變儀元件包括電路，所述電路經(jīng)配置以響應(yīng)于施加到所述應(yīng)變儀的導(dǎo)電元件上的應(yīng)變而改變電阻抗。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可調(diào)底座，其中所述柔性襯底包括柔性薄片，所述柔性薄片包括兩個大體上平行的表面和`一孔，所述孔被安置為穿過所述薄片的中間部分。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的可調(diào)底座，其中所述柔性襯底包括平坦的正方形板，所述平坦的正方形板在中間具有孔從而產(chǎn)生周邊區(qū)域，所述周邊區(qū)域具有四個邊和四個角，所述第一部分安置在第一角處，并且所述第二部分安置在第二角處，所述第二角安置為與所述孔相對并且遠(yuǎn)離所述第一角。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可調(diào)底座，其中所述驅(qū)動器是手動驅(qū)動的。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可調(diào)底座，其中所述驅(qū)動器是機動化的。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的可調(diào)底座，其中所述機動化驅(qū)動器包括壓電驅(qū)動器。
10.一種用于光學(xué)元件的可調(diào)底座，其包括: 第一底座主體； 第二底座主體，其經(jīng)配置以將光學(xué)元件固定到其并且可相對于所述第一底座主體在第一可調(diào)自由度和第二可調(diào)自由度中移動； 第一驅(qū)動器，其經(jīng)配置以在所述第一底座主體與所述第二底座主體之間在所述第一可調(diào)自由度中可控制地施加相對移動； 第二驅(qū)動器，其經(jīng)配置以在所述第一底座主體與所述第二底座主體之間在所述第二可調(diào)自由度中可控制地施加相對移動； 柔性襯底，其包括柔性薄片，所述柔性襯底的第一部分被固定到所述第一底座主體并且所述柔性襯底的第二部分被固定到所述第二底座主體； 應(yīng)變儀元件，其機械地固定到所述柔性襯底并且經(jīng)配置以記錄所述柔性襯底的應(yīng)變且響應(yīng)于所述柔性襯底的應(yīng)變而產(chǎn)生信號；以及控制器，其與所述應(yīng)變儀元件操作通信并且經(jīng)配置以從所述應(yīng)變儀元件信號產(chǎn)生位置數(shù)據(jù)。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的可調(diào)底座，其中兩個或兩個以上應(yīng)變儀元件被機械地固定到所述柔性襯底。
12.根據(jù)權(quán)利要求10所述的可調(diào)底座，其中所述應(yīng)變儀元件被安置在應(yīng)變儀的電阻式應(yīng)變儀主體上，所述應(yīng)變儀主體被機械地固定到所述柔性襯底。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的可調(diào)底座，其中所述應(yīng)變儀元件包括電路，所述電路經(jīng)配置以響應(yīng)于施加到所述應(yīng)變儀的導(dǎo)電元件上的應(yīng)變而改變電阻抗。
14.根據(jù)權(quán)利要求10所述的可調(diào)底座，其中所述柔性襯底包括柔性薄片，所述柔性薄片包括兩個大體上平行的表面和一孔，所述孔被安置為穿過所述薄片的中間部分。
15.根據(jù)權(quán)利要求11所述的可調(diào)底座，其中所述柔性襯底包括平坦的正方形板，所述平坦的正方形板在中間具有孔從而產(chǎn)生周邊區(qū)域，所述周邊區(qū)域具有四個邊和四個角，所述第一部分安置在第一角處 ，并且所述第二部分安置在第二角處，所述第二角安置為與所述孔相對并且遠(yuǎn)離所述第一角。
16.根據(jù)權(quán)利要求10所述的可調(diào)底座，其中所述第二底座主體在安置于所述第一底座主體與所述第二底座主體之間的樞軸點處相對于所述第一底座主體樞轉(zhuǎn)，并且所述第二底座主體具有第一驅(qū)動表面和第二驅(qū)動表面，所述第一驅(qū)動表面具有相對于所述樞軸點大體上恒定的曲率半徑，所述第二驅(qū)動表面具有相對于所述樞軸點大體上恒定的曲率半徑。
17.根據(jù)權(quán)利要求13所述的可調(diào)底座，其中所述樞軸點包括安置在卡銷中的滾珠軸承，所述卡銷由所述第一驅(qū)動器和所述第二驅(qū)動器的驅(qū)動表面擠壓而接合。
18.根據(jù)權(quán)利要求10所述的可調(diào)底座，其中所述第一驅(qū)動器和所述第二驅(qū)動器包括壓電慣性驅(qū)動器，所述壓電慣性驅(qū)動器經(jīng)配置以在所述第一底座主體與所述第二底座主體之間在所述可調(diào)自由度中施加相對移動，所述壓電驅(qū)動器包括: 剛性主體部分，其具有第一壓電部件安裝表面， 持續(xù)且柔性彈性部件，其具有:第一末端，其包括第二壓電部件安裝表面；驅(qū)動表面部分，其具有驅(qū)動表面；軸向剛性部分，其被安置在所述驅(qū)動表面部分與所述第一末端之間并被固定到所述驅(qū)動表面部分和所述第一末端；S形狀彈性部分，其從所述驅(qū)動表面部分延伸；以及第二末端部分，其被安置在所述S形狀彈性部分與所述主體部分之間并被固定到所述S形狀彈性部分和所述主體部分，以及 壓電部件，其被安置在所述第一安裝表面與所述第二安裝表面之間并且被固定到所述第一安裝表面和所述第二安裝表面。
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的可調(diào)底座，其中所述壓電慣性驅(qū)動器的所述剛性主體部分被固定到所述第一底座主體，并且所述驅(qū)動表面與所述第二底座主體摩擦接合。
20.根據(jù)權(quán)利要求18所述的可調(diào)底座，其中所述壓電慣性驅(qū)動器的所述剛性主體部分被固定到所述第二底座主體，并且所述驅(qū)動表面與所述第一底座主體摩擦接合。
21.一種調(diào)節(jié)用于光學(xué)元件的可調(diào)底座的方法，所述方法包括: 提供用于光學(xué)元件的可調(diào)底座，所述可調(diào)底座包括: 第一底座主體， 第二底座主體，其經(jīng)配置以將光學(xué)元件固定到其并且可相對于所述第一底座主體在一可調(diào)自由度中移動， 柔性襯底，其包括被固定到所述第一底座主體的第一部分和被固定到所述第二底座主體的第二部分， 應(yīng)變儀元件，其機械地固定到所述柔性襯底并且經(jīng)配置以記錄所述柔性襯底的應(yīng)變且響應(yīng)于所述柔性襯底的應(yīng)變而產(chǎn)生信號，以及 控制器，其與所述應(yīng)變儀元件操作通信并且經(jīng)配置以從應(yīng)變儀元件信號產(chǎn)生位置數(shù)據(jù)； 使用所述控制器從應(yīng)變儀元件信號產(chǎn)生關(guān)于所述第二底座主體相對于所述第一底座主體的第一絕對位置的數(shù)據(jù)。
22.根據(jù)權(quán)利要求 21所述的方法，其進(jìn)一步包括在數(shù)據(jù)存儲裝置中存儲關(guān)于所述第二底座主體相對于所述第一底座主體的位置的所述第一絕對位置的位置數(shù)據(jù)。
23.根據(jù)權(quán)利要求22所述的方法，其進(jìn)一步包括相對于所述第一底座主體位移所述第二底座主體，并且產(chǎn)生關(guān)于所述第二底座主體相對于所述第一底座主體的第二位置的數(shù)據(jù)。
24.根據(jù)權(quán)利要求23所述的方法，其中用驅(qū)動器來相對于所述第一底座主體位移所述第二底座主體，所述驅(qū)動器經(jīng)配置以在所述第一底座主體與所述第二底座主體之間在所述可調(diào)自由度中可控制地施加相對移動。
25.根據(jù)權(quán)利要求24所述的方法，其中所述驅(qū)動器包括壓電驅(qū)動器，并且所述第二底座主體通過所述壓電驅(qū)動器的致動而相對于所述第一底座主體位移。
26.根據(jù)權(quán)利要求23所述的方法，其進(jìn)一步包括產(chǎn)生從控制器至所述驅(qū)動器的信號以將所述第二底座主體從所述第二位置位移回到所述第一絕對位置。
27.根據(jù)權(quán)利要求21所述的方法，其中所述可調(diào)底座包括被機械地固定到所述柔性襯底的多個電阻式應(yīng)變儀元件，并且與所述第二底座主體相對于所述第一底座主體的所述第一絕對位置相對應(yīng)的位置數(shù)據(jù)是從所述多個電阻式應(yīng)變儀元件的阻抗曲線產(chǎn)生。
28.根據(jù)權(quán)利要求27所述的方法，其中所述多個電阻式應(yīng)變儀的所述阻抗曲線是用至少一個惠斯通電橋電路產(chǎn)生。
29.—種用于光學(xué)兀件的可調(diào)底座,其包括: 第一底座主體； 第二底座主體，其經(jīng)配置以將光學(xué)元件固定到其并且可相對于所述第一底座主體在一可調(diào)自由度中移動； 柔性襯底，其包括固定到所述第一底座主體上的第一部分和固定到所述第二底座主體上的第二部分； 應(yīng)變儀元件，其機械地固定到所述柔性襯底并且經(jīng)配置以記錄所述柔性襯底的應(yīng)變且響應(yīng)于所述柔性襯底的應(yīng)變而產(chǎn)生信號。
30.根據(jù)權(quán)利要求29所述的可調(diào)底座，其進(jìn)一步包括驅(qū)動器，所述驅(qū)動器經(jīng)配置以在所述第一底座主體與所述第二底座主體之間在所述可調(diào)自由度中可控制地施加相對移動。
31.根據(jù)權(quán)利要求29所述的可調(diào)底座，其進(jìn)一步包括控制器，所述控制器與所述應(yīng)變儀元件操作通信并且經(jīng)配置以從所述應(yīng)變儀元件信號產(chǎn)生位置數(shù)據(jù)。
32.根據(jù)權(quán)利要求29所述的可調(diào)底座，其中兩個或兩個以上應(yīng)變儀元件被機械地固定到所述柔性襯底。
33.根據(jù)權(quán)利要求29所述的可調(diào)底座，其中所述應(yīng)變儀元件被安置在應(yīng)變儀的電阻式應(yīng)變儀主體上，所述應(yīng)變儀主體被機械地固定到所述柔性襯底。
34.根據(jù)權(quán)利要求33所述的可調(diào)底座，其中所述應(yīng)變儀元件包括電路，所述電路經(jīng)配置以響應(yīng)于施加在所述應(yīng)變儀的導(dǎo)電元件上的應(yīng)變而改變電阻抗。
35.根據(jù)權(quán)利要求29所述的可調(diào)底座，其中所述柔性襯底包括柔性薄片,所述柔性薄片包括兩個大體上平行的表面和一孔，所述孔被安置為穿過所述薄片的中間部分。
36.根據(jù)權(quán)利要求35所述的可調(diào)底座，其中所述柔性襯底包括平坦的正方形板，所述平坦的正方形板在中間具有孔從而產(chǎn)生周邊區(qū)域，所述周邊區(qū)域具有四個邊和四個角，所述第一部分安置在第一角處，并且所述第二部分安置在第二角處，所述第二角安置為與所述孔相對并且遠(yuǎn)離所述第一角。
37.根據(jù)權(quán)利要求30所述的可調(diào)底座，其中所述驅(qū)動器是手動驅(qū)動的。
38.根據(jù)權(quán)利要求30所述的可調(diào)底座，其中所述驅(qū)動器是機動化的。
39.根據(jù)權(quán)利要求38所`述的可調(diào)底座，其中所述機動化驅(qū)動器包括壓電驅(qū)動器。
全文摘要
用于光學(xué)元件等的可調(diào)底座可包括絕對位置信息反饋。對于某些實施例，可獨立于位移測量而產(chǎn)生位置數(shù)據(jù)。位置數(shù)據(jù)反饋可由控制器提供給例如壓電慣性驅(qū)動器等驅(qū)動器實施例并且用于實現(xiàn)可調(diào)底座的所需位置設(shè)定。
文檔編號H02N2/04GK103119493SQ201180043621
公開日2013年5月22日 申請日期2011年7月12日 優(yōu)先權(quán)日2010年7月15日
發(fā)明者帕特里克·J·托馬, 達(dá)尼埃爾·格韋羅, 羅杰·德薩伊 申請人:新港公司