本發(fā)明屬于光學(xué)鏡架，具體涉及一種溫控調(diào)節(jié)的光學(xué)鏡架及其二維傾斜控制方法。

背景技術(shù)：

1、二維傾斜角度可調(diào)節(jié)的電控鏡架在光學(xué)系統(tǒng)中已有較廣泛的應(yīng)用。主要技術(shù)途徑是通過加電控制步進電機、音圈電機或壓電陶瓷電機等組件的伸縮運動，實現(xiàn)鏡架的二維傾斜調(diào)節(jié)。上述步進電機、音圈電機或壓電陶瓷電機屬于電動類組件，具有響應(yīng)速度快的優(yōu)點，但由于其包含較為復(fù)雜的機械電子結(jié)構(gòu)，在一些特殊使用環(huán)境，如太空、深海等無人值守且不可維修的環(huán)境下，運動機構(gòu)的可靠性成為使用中最為擔(dān)心的環(huán)節(jié)，通常往往為達到高可靠性進行大量的冗余降額設(shè)計和備份設(shè)計，導(dǎo)致價格較為昂貴。

2、因此亟需設(shè)計一種溫控調(diào)節(jié)的光學(xué)鏡架及其二維傾斜控制方法，以解決上述問題。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、針對上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷，本發(fā)明的目的在于提供一種溫控調(diào)節(jié)的光學(xué)鏡架，該結(jié)構(gòu)具有價格低廉、結(jié)構(gòu)簡單、使用方便、可靠性高的突出優(yōu)點，尤其適于在太空等需要可靠性高且對傾斜量的控制頻率要求不高的場合使用，例如調(diào)節(jié)某一光學(xué)組件的靜態(tài)光軸偏差等，且該光學(xué)鏡架的二維傾斜控制方法原理簡單，進一步降低光學(xué)鏡架的制作成本。

2、為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案如下：

3、一種可溫控調(diào)節(jié)的光學(xué)鏡架，包括固定板、移動板，還包括若干溫控支柱，溫控支柱設(shè)置在固定板和移動板之間，且與固定板和移動板連接。

4、優(yōu)選地，其特征在于：溫控支柱包括：

5、支撐柱，通過隔熱墊片與固定板和移動板連接；

6、若干加熱片，設(shè)置在支撐柱外側(cè)；

7、熱敏電阻，設(shè)置在支撐柱外側(cè)；

8、隔熱墊片，設(shè)置在支撐柱兩端。

9、優(yōu)選地，支撐柱為膨脹系數(shù)大于10×10-6/℃，楊氏模量大于50gpa的金屬材料。

10、優(yōu)選地，隔熱墊片為導(dǎo)熱系數(shù)小于1w/m·k，楊氏模量大于50gpa的材料。

11、本發(fā)明的第二個目的在于提供一種對可溫控調(diào)節(jié)的光學(xué)鏡架進行二維傾斜控制的方法，所述方法包括：

12、s1.根據(jù)光學(xué)鏡架實際安裝情況建立xy軸坐標系；

13、s2.以xy軸坐標系為基礎(chǔ)，并依據(jù)俯仰角和方位角的增加值δθx和δθy，計算出對應(yīng)溫控支撐柱的溫度差δtx和δty；

14、s3.基于δtx和δty設(shè)置各溫控支撐柱的初始溫度t0；

15、s4.基于溫度差δtx和δty，對光學(xué)鏡架的俯仰角和方位角進行調(diào)節(jié)。

16、優(yōu)選地，在步驟s2中，計算溫度差δtx和δty的公式為：

17、

18、式中，h為溫控支柱的高度，α為溫控支柱的膨脹系數(shù)。

19、優(yōu)選地，在步驟s3中，t0的計算公式為：

20、t0＝ti+|δtx|+|δty|

21、其中，ti為環(huán)境溫度。

22、優(yōu)選地，在步驟s4中，對光學(xué)鏡架的俯仰角進行調(diào)節(jié)過程包括：將三號溫控支柱的調(diào)節(jié)至t0+δtx，四號溫控支柱的溫度調(diào)節(jié)至t0+δtx，一號溫控支柱和二號溫控支柱的溫度保持不變；

23、其中，一號溫控支柱與固定板的連接點為原點o，與移動板的連接點位p；二號溫控支柱與固定板的連接點為原點a，與移動板的連接點位q；三號溫控支柱與固定板的連接點為原點c，與移動板的連接點位r；四號溫控支柱與固定板的連接點為原點b，與移動板的連接點位s。

24、優(yōu)選地，在步驟s4中，對光學(xué)鏡架的方位角進行調(diào)節(jié)過程包括：將三號溫控支柱的溫度調(diào)節(jié)至t0+δty，二號溫控支柱的溫度調(diào)節(jié)至t0+δty，其中，t0為初始溫度，一號溫控支柱和四號溫控支柱的溫度保持不變。

25、本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明公開了一種溫控調(diào)節(jié)的光學(xué)鏡架及其二維傾斜控制方法，與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的改進之處在于：

26、(1)本發(fā)明通過溫控支柱的設(shè)計，解決了在一些特殊使用環(huán)境，如太空、深海等無人值守且不可維修的環(huán)境下，對光學(xué)鏡架進行二維傾斜控制，且該溫控支柱結(jié)構(gòu)簡單，操作方便以及制作成本低，利于推廣使用。

27、(2)本發(fā)明的傾斜控制方法原理是利用溫度控制可膨脹的金屬材料，使得金屬材料的高度改變，進而對其支撐的光學(xué)鏡進行二維傾斜控制。

技術(shù)特征：

1.一種可溫控調(diào)節(jié)的光學(xué)鏡架，包括固定板(1)、移動板(3)，其特征在于：還包括若干溫控支柱(2)，溫控支柱(2)設(shè)置在固定板(1)和移動板(3)之間，且與固定板(1)和移動板(3)連接。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種可溫控調(diào)節(jié)的光學(xué)鏡架，其特征在于：溫控支柱(2)包括：

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種可溫控調(diào)節(jié)的光學(xué)鏡架，其特征在于：支撐柱(201)為膨脹系數(shù)大于10×10-6/℃，楊氏模量大于50gpa的金屬材料。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種可溫控調(diào)節(jié)的光學(xué)鏡架，其特征在于：隔熱墊片(204)為導(dǎo)熱系數(shù)小于1w/m·k，楊氏模量大于50gpa的材料。

5.一種對如權(quán)利要求1所述的可溫控調(diào)節(jié)的光學(xué)鏡架進行二維傾斜控制的方法，其特征在于：所述方法包括：

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于：在步驟s2中，計算溫度差δtx和δty的公式為：

7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于：在步驟s3中，t0的計算公式為：

8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于：在步驟s4中，對光學(xué)鏡架的俯仰角進行調(diào)節(jié)過程包括：將三號溫控支柱(2)的調(diào)節(jié)至t0+δtx，四號溫控支柱(2)的溫度調(diào)節(jié)至t0+δtx，一號溫控支柱(2)和二號溫控支柱(2)的溫度保持不變；

9.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于：在步驟s4中，對光學(xué)鏡架的方位角進行調(diào)節(jié)過程包括：將三號溫控支柱(2)的溫度調(diào)節(jié)至t0+δty，二號溫控支柱(2)的溫度調(diào)節(jié)至t0+δty，其中，t0為初始溫度，一號溫控支柱(2)和四號溫控支柱(2)的溫度保持不變。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一種溫控調(diào)節(jié)的光學(xué)鏡架及其二維傾斜控制方法，涉及光學(xué)技術(shù)，具體在于解決背景技術(shù)中存在的現(xiàn)有調(diào)節(jié)裝置為較為復(fù)雜的機械電子結(jié)構(gòu)，在一些特殊使用環(huán)境，如太空、深海等無人值守且不可維修的環(huán)境下，運動機構(gòu)的可靠性不佳，且為了增加運動機構(gòu)的可靠性通常進行大量的冗余降額設(shè)計和備份設(shè)計，導(dǎo)致現(xiàn)有調(diào)節(jié)裝置價格昂貴且結(jié)構(gòu)復(fù)雜，本發(fā)明提供的一種溫控調(diào)節(jié)的光學(xué)鏡架及其二維傾斜控制方法，結(jié)構(gòu)簡單，且操作方便，制作成本低，可針對太空、深海等無人值守且不可維修的環(huán)境下使用。

技術(shù)研發(fā)人員：劉文廣,陳金寶,周瓊,劉鵬飛,張丹,張漢偉,張江彬
受保護的技術(shù)使用者：中國人民解放軍國防科技大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/6