高通量大口径高精度楔形透镜调焦装置及五自由度调整方法，它涉及一种楔形透镜调焦技术。本发明的目的是为了解决激光装置惯性约束真空可控高通量大口径光学聚焦与频率转换系统中光学聚焦、高能激光光束匀滑等问题。楔形透镜部件安装在透镜调焦移动部件上，透镜调焦驱动机构安装在透镜调焦移动部件上，透镜调焦移动部件、楔形透镜部件和透镜调焦驱动机构等机构安装在鼠笼机构内，鼠笼前后侧设有前支撑组件和后支撑组件，透镜模块机构装在聚焦透镜模块壳体内。通过鼠笼机构实现其内部的透镜模块机构上下、左右移动，俯仰、偏摆四自由度调整；通过透镜调焦驱动机构实现透镜模块机构沿着光轴方向一维在线调整。本发明用于楔形透镜调焦。
1.高通量大口径高精度楔形透镜调焦装置，其特征在于：高通量大口径高精度楔形透镜调焦装置包括透镜鼠笼姿态调整前支撑组件(A)、透镜模块机构(Q)、透镜鼠笼姿态调整后支撑组件(B)和聚焦透镜模块壳体(C)，所述透镜模块机构(Q)包括鼠笼机构(D)、透镜调焦移动部件(E)、楔形透镜部件(F)、上导轨部件(G)、下导轨部件(H)、光束取样光栅(I)、光束整形元件(J)和透镜调焦驱动机构(K)；
楔形透镜部件(F)、光束取样光栅(I)和光束整形元件(J)安装在透镜调焦移动部件(E)上，透镜调焦驱动机构(K)安装在透镜调焦移动部件(E)上，透镜调焦移动部件(E)、楔形透镜部件(F)、光束取样光栅(I)、光束整形元件(J)和透镜调焦驱动机构(K)通过上导轨部件(G)和下导轨部件(H)安装在鼠笼机构(D)内，鼠笼机构(D)的前侧设置有透镜鼠笼姿态调整前支撑组件(A)，鼠笼机构(D)的后侧设置有透镜鼠笼姿态调整后支撑组件(B)，透镜模块机构(Q)连同透镜鼠笼姿态调整前支撑组件(A)和透镜鼠笼姿态调整后支撑组件(B)安装在聚焦透镜模块壳体(C)内，屏蔽片部件(N)和真空隔离部件(M)安装在聚焦透镜模块壳体(C)上。
2.根据权利要求1所述的高通量大口径高精度楔形透镜调焦装置，其特征在于：透镜调焦移动部件(E)包括透镜定位锁紧装置和透镜移动框体组件，所述移动框体组件包括两个透镜移动框体侧板(1)、透镜移动框体顶板(2)、透镜移动框体镶合件(3)、两个聚焦透镜导向板(4)和透镜移动框体底板(5)，透镜移动框体顶板(2)和透镜移动框体底板(5)上下相对设置，透镜移动框体顶板(2)和透镜移动框体底板(5)左右两侧各通过一个透镜移动框体侧板(1)连接，透镜移动框体镶合件(3)连接在两个透镜移动框体侧板(1)的前端面上，透镜移动框体顶板(2)和透镜移动框体底板(5)两者的相对面上各设置有一个聚焦透镜导向板(4)，两个聚焦透镜导向板(4)上下对称设置，且两个聚焦透镜导向板(4)位于透镜移动框体镶合件(3)的前侧；
所述透镜定位锁紧装置包括楔形透镜定位框(6)、四个透镜定位角(7)、四个透镜卡座(9)、四个透镜卡紧座板(10)、第一透镜组件拆装导向轴承组和第二透镜组件拆装导向轴承组；楔形透镜定位框(6)的四个棱角处各设置有一个透镜定位角(7)，楔形透镜定位框(6)的每个斜边上设置有两个透镜卡座(9)，楔形透镜部件(F)安装在楔形透镜定位框(6)中，楔形透镜部件(F)通过设置在透镜卡座(9)上的透镜卡紧座板(10)固定在楔形透镜定位框(6)中；
楔形透镜定位框(6)的上侧面上设置有第一透镜组件拆装导向轴承组，楔形透镜定位框(6)的下侧面上设置有第二透镜组件拆装导向轴承组；
第一透镜组件拆装导向轴承组和第二透镜组件拆装导向轴承组与移动框体组件接触，透镜组件以两个聚焦透镜导向板(4)为导向插装在移动框体组件内，且通过连接在移动框体组件上的透镜锁紧螺钉进行固定，光束取样光栅(I)置于光束整形元件(J)的左侧，光束取样光栅(I)和光束整形元件(J)的上端连接在透镜移动框体顶板(2)上，光束取样光栅(I)和光束整形元件(J)的下端连接在透镜移动框体底板(5)；透镜移动框体顶板(2)上安装有上导轨部件(G)、透镜移动框体底板(5)上安装有下导轨部件(H)。
3.根据权利要求2所述的高通量大口径高精度楔形透镜调焦装置，其特征在于：鼠笼机构(D)是由上基板(D1)、下基板(D2)和两个侧板(D3)围合而成的框体结构，鼠笼机构(D)的前端框体内设置有前支撑框(D6)，鼠笼机构(D)的后端框体内设置有后支撑框(D7)，上基板(D1)上设置有上导轨(D4)，下基板(D2)上设置有下导轨(D5)，聚焦透镜模块移动机构(W)通过其上的滑块与上导轨(D4)和下导轨(D5)配合安装在鼠笼机构(D)内，上基板(D1)、下基板(D2)和两个侧板(D3)的前后端面上均开有豁口(D8)，透镜鼠笼姿态调整前支撑组件(A)包括前姿态调整板(A1)、四个第一鼠笼滑块(A2)、八个第一鼠笼滑块压板(A3)、四个第一鼠笼滑块调整钉座板(A4)和四个第一调整钉(A5)，前姿态调整板(A1)的四个边框上各开有一个滑块安装口，第一鼠笼滑块(A2)通过第一鼠笼滑块压板(A3)安装在滑块安装口内，滑块安装口内还固定安装有第一鼠笼滑块调整钉座板(A4)，第一鼠笼滑块调整钉座板(A4)位于第一鼠笼滑块(A2)的内侧，第一鼠笼滑块调整钉座板(A4)上连接有第一调整钉(A5)，第一调整钉(A5)与第一鼠笼滑块(A2)相抵用于第一调整鼠笼滑块(A2)的位置，透镜鼠笼姿态调整后支撑组件(B)包括后姿态调整板(B1)、四个第二鼠笼滑块(B2)、八个第二鼠笼滑块压板(B3)、四个第二鼠笼滑块调整钉座板(B4)和四个第二调整钉(B5)，后姿态调整板(B1)的四个边框上各开有一个滑块安装口，第二鼠笼滑块(B2)通过第二鼠笼滑块压板(B3)安装在滑块安装口内，滑块安装口内还固定安装有第二鼠笼滑块调整钉座板(B4)，第二鼠笼滑块调整钉座板(B4)位于第二鼠笼滑块(B2)的内侧，第二鼠笼滑块调整钉座板(B4)上连接有第二调整钉(B5)，第二调整钉(B5)与第二鼠笼滑块(B2)相抵用于调整第二鼠笼滑块(B2)的位置，前姿态调整板(A1)连接在鼠笼机构(D)的前端面上，后姿态调整板(B1)安装在鼠笼机构(D)的后端面上，第一鼠笼滑块(A2)处于上基板(D1)、下基板(D2)和两个侧板(D3)的前端面上的豁口(D8)内，且第一鼠笼滑块(A2)与前支撑框(D6)相抵，第二鼠笼滑块(B2)处于上基板(D1)、下基板(D2)和两个侧板(D3)的后端面上的豁口(D8)，且第二鼠笼滑块(A2)与后支撑框(D7)相抵，前姿态调整板(A1)的两侧边的上部和下部分别连接有两个内六角圆柱头螺钉(A6)，内六角圆柱头球端头螺钉(A7)和内六角球端紧定螺钉(A8)分别在内六角圆柱头螺钉(A6)两侧，内六角圆柱头螺钉(A6)的锁紧端连接在前支撑框(D6)上，内六角圆柱头球端头螺钉(A7)和内六角球端紧定螺钉(A8)与前支撑框(D6)相抵；
透镜移动框体顶板(2)上安装的上导轨部件(G)与上基板(D1)上安装的上导轨(D4)配合、透镜移动框体底板(5)上的下导轨部件(H)与下基板(D2)上安装的下导轨(D5)。
4.根据权利要求3所述的高通量大口径高精度楔形透镜调焦装置，其特征在于：上导轨部件(G)包括上导轨基座(G1)和下导轨基座(G2)，上导轨基座(G1)和下导轨基座(G2)之间设置有滑动导轨副(G3)，下导轨基座(G2)安装在透镜移动框体顶板(2)上，上导轨基座(G1)通过导轨连接块(G4)安装在鼠笼机构(D)的上基板(D1)上；透镜调焦驱动机构(K)包括电机(K1)、丝杠座板(K2)、丝杠支撑块(K3)、丝杠(K4)；丝杠座板(K2)安装在上导轨基座(G1)的下端面上，丝杠座板(K2)上安装有两个丝杠支撑块(K3)，丝杠(K4)穿设在两个丝杠支撑块(K3)上，电机(K1)与丝杠(K4)的一端连接用于驱动丝杠(K4)转动，采用电磁制动器实现电机的断电锁紧。
5.基于权利要求4所述的高通量大口径高精度楔形透镜调焦装置进行五自由度调整的方法，其特征在于：
通过调整透镜鼠笼姿态调整前支撑组件(A)中四周的第一鼠笼滑块调整钉座板(A4)上的第一调整钉(A5)以及透镜鼠笼姿态调整后支撑组件(B)中四周的第二鼠笼滑块调整钉座板(B4)上的第二调整钉(B5)实现鼠笼机构(D)内部的透镜光学元件模块(R)上下、左右移动，实现2自由度调节；具体为：首先调整透镜鼠笼姿态调整前支撑组件(A)中四周的第一鼠笼滑块调整钉座板(A4)上的第一调整钉(A5)以及透镜鼠笼姿态调整后支撑组件(B)中四周的第二鼠笼滑块调整钉座板(B4)上的第二调整钉(B5)；通过固定在前姿态调整板(A1)上的第一鼠笼滑块压板(A3)之间的导向槽以及固定在后姿态调整板(B1)上的第二鼠笼滑块压板(B3)之间的导向槽，实现第一鼠笼滑块(A2)和第二鼠笼滑块(B2)的上下、左右移动，第一鼠笼滑块(A2)和第二鼠笼滑块(B2)与前支撑框(D6)和后支撑框(D7)相配合，实现鼠笼机构(D)内部的透镜光学元件模块(R)上下、左右移动，实现2自由度运动；
通过调整透镜鼠笼姿态调整前支撑组件上的内六角圆柱头螺钉(A6)实现鼠笼内光学元件的俯仰、偏摆2自由度调节；具体为：
首先松开透镜鼠笼姿态调整前支撑组件上的内六角圆柱头螺钉(A6)，然后通过松开或拧紧内六角圆柱头螺钉(A6)两侧的内六角圆柱头球端头螺钉(A7)和内六角球端紧定螺钉(A8)，通过内六角圆柱头球端头螺钉(A7)和内六角球端紧定螺钉(A8)作用在前支撑框(D6)上，调节鼠笼机构，实现俯仰和偏摆运动；
俯仰运动即向下或向上摆动，偏摆运动即向左偏，向右摆动；
通过透镜调焦驱动机构(K)实现透镜模块机构(Q)沿着光轴方向一维在线调整；具体为：透镜调焦驱动机构(K)的电机(K1)驱动丝杠(K4)转动，与丝杠(K4)相配合的丝杠支撑块(K3)连接在上导轨基座(G1)上，上导轨基座(G1)通过导轨连接块(G4)安装在鼠笼机构(D)的上基板(D1)上，上导轨基座(G1)和下导轨基座(G2)之间设置有滑动导轨副(G3)，下导轨基座(G2)安装在透镜调焦移动部件(E)的透镜移动框体顶板(2)上，丝杠转动过程中透镜调焦移动部件(E)相对鼠笼机构(D)前后移动。
高通量大口径高精度楔形透镜调焦装置及五自由度调整方
法
技术领域
[0001] 本发明涉及一种楔形透镜调焦技术，具体涉及一种高通量大口径高精度楔形透镜调焦装置及五自由度调整方法。
背景技术
[0002] 在惯性约束激光核聚变装置中，高通量大口径高精度楔形透镜调焦装置是真空可控高通量大口径光学聚焦与频率转换系统的核心组成部分。主要功能是利用楔形透镜色散原理实现色分离，通过楔形透镜的一维纵向调焦将干净的三倍频光聚焦在靶点，并通过位相光学元件将一定比例的三倍频光束按一定的角度取样至三倍频参数测量模块，同时完成光束的匀滑，真空隔离片和屏蔽片构成双防护结构，主要功能是实现真空隔离和碎片溅射防护。但是，目前尚没有成熟的装置来实现激光装置惯性约束真空可控高通量大口径光学聚焦与频率转换系统中光学聚焦、高能激光光束匀滑、真空隔离与碎片防护。
发明内容
[0003] 本发明的目的是提供一种高通量大口径高精度楔形透镜调焦装置及五自由度调整方法，以解决激光装置惯性约束真空可控高通量大口径光学聚焦与频率转换系统中光学聚焦、高能激光光束匀滑、真空隔离与碎片防护问题。
[0004] 本发明的技术方案是：高通量大口径高精度楔形透镜调焦装置包括透镜鼠笼前支撑调整组件、透镜模块机构、透镜鼠笼后支撑调整组件和聚焦透镜模块壳体，所述透镜模块机构包括鼠笼机构、透镜调焦移动部件、楔形透镜部件、上导轨部件、下导轨部件、光束取样光栅、光束整形元件和透镜调焦驱动机构；
[0005] 楔形透镜部件、光束取样光栅和光束整形元件安装在透镜调焦移动部件上，透镜调焦驱动机构安装在透镜调焦移动部件上，透镜调焦移动部件、楔形透镜部件、光束取样光栅、光束整形元件和透镜调焦驱动机构通过上导轨部件和下导轨部件安装在鼠笼机构内，鼠笼机构的前侧设置有透镜鼠笼姿态调整前支撑组件，鼠笼机构的后侧设置有透镜鼠笼姿态调整后支撑组件，
[0006] 透镜模块机构连同透镜鼠笼前支撑调整组件和透镜鼠笼后支撑调整组件安装在聚焦透镜模块壳体内，屏蔽片部件N通过真空隔离部件M安装在聚焦透镜模块壳体上；
[0007] 透镜调焦移动部件包括透镜定位锁紧装置和透镜移动框体组件，所述移动框体组件包括两个透镜移动框体侧板、透镜移动框体顶板、透镜移动框体镶合件、两个聚焦透镜导向板和透镜移动框体底板，透镜移动框体顶板和透镜移动框体底板上下相对设置，透镜移动框体顶板和透镜移动框体底板左右两侧各通过一个透镜移动框体侧板连接，透镜移动框体镶合件连接在两个透镜移动框体侧板的前端面上，透镜移动框体顶板和透镜移动框体底板两者的相对面上各设置有一个聚焦透镜导向板，两个聚焦透镜导向板上下对称设置，且两个聚焦透镜导向板位于透镜移动框体镶合件的前侧；
[0008] 所述透镜定位锁紧装置包括楔形透镜定位框、四个透镜定位角、四个透镜卡座、四个透镜卡紧座板、第一透镜组件拆装导向轴承组和第二透镜组件拆装导向轴承组；楔形透镜定位框的四个棱角处各设置有一个透镜定位角，楔形透镜定位框的每个斜边上设置有两个透镜卡座，楔形透镜部件安装在楔形透镜定位框中，楔形透镜部件通过设置在透镜卡座上的透镜卡紧座板固定在楔形透镜定位框中；
[0009] 楔形透镜定位框的上侧面上设置有第一透镜组件拆装导向轴承组，楔形透镜定位框的下侧面上设置有第二透镜组件拆装导向轴承组；
[0010] 第一透镜组件拆装导向轴承组和第二透镜组件拆装导向轴承组与移动框体组件接触，透镜组件以两个聚焦透镜导向板为导向插装在移动框体组件内，且通过连接在移动框体组件上的透镜锁紧螺钉进行固定，光束取样光栅置于光束整形元件的左侧，光束取样光栅和光束整形元件的上端连接在透镜移动框体顶板上，光束取样光栅和光束整形元件的下端连接在透镜移动框体底板；透镜移动框体顶板上安装有上导轨部件、透镜移动框体底板上安装有下导轨部件；
[0011] 鼠笼机构是由上基板、下基板和两个侧板围合而成的框体结构，鼠笼机构的前端框体内设置有前支撑框，鼠笼机构的后端框体内设置有后支撑框，上基板上设置有上导轨，下基板上设置有下导轨，聚焦透镜模块移动机构通过其上的滑块与上导轨和下导轨配合安装在鼠笼机构内，上基板、下基板和两个侧板的前后端面上均开有豁口，[0012] 透镜鼠笼姿态调整前支撑组件包括前姿态调整板、四个第一鼠笼滑块、八个第一鼠笼滑块压板、四个第一鼠笼滑块调整钉座板和四个第一调整钉，前姿态调整板的四个边框上各开有一个滑块安装口，第一鼠笼滑块通过第一鼠笼滑块压板安装在滑块安装口内，滑块安装口内还固定安装有第一鼠笼滑块调整钉座板，第一鼠笼滑块调整钉座板位于第一鼠笼滑块的内侧，第一鼠笼滑块调整钉座板上连接有第一调整钉，第一调整钉与第一鼠笼滑块相抵用于第一调整鼠笼滑块的位置，
[0013] 透镜鼠笼姿态调整后支撑组件包括后姿态调整板、四个第二鼠笼滑块、八个第二鼠笼滑块压板、四个第二鼠笼滑块调整钉座板和四个第二调整钉，后姿态调整板的四个边框上各开有一个滑块安装口，第二鼠笼滑块通过第二鼠笼滑块压板安装在滑块安装口内，滑块安装口内还固定安装有第二鼠笼滑块调整钉座板，第二鼠笼滑块调整钉座板位于第二鼠笼滑块的内侧，第二鼠笼滑块调整钉座板上连接有第二调整钉，第二调整钉与第二鼠笼滑块相抵用于调整第二鼠笼滑块的位置，
[0014] 前姿态调整板连接在鼠笼机构的前端面上，后姿态调整板安装在鼠笼机构的后端面上，第一鼠笼滑块处于上基板、下基板和两个侧板的前端面上的豁口内，且第一鼠笼滑块与前支撑框相抵，第二鼠笼滑块处于上基板、下基板和两个侧板的后端面上的豁口，且第二鼠笼滑块与后支撑框相抵，
[0015] 前姿态调整板的两侧边的上部和下部分别连接有两个内六角圆柱头螺钉，内六角圆柱头螺钉两侧的内六角圆柱头球端头螺钉和内六角球端紧定螺钉，内六角圆柱头螺钉的锁紧端连接在前支撑框上，内六角圆柱头球端头螺钉和内六角球端紧定螺钉与前支撑框相抵；
[0016] 透镜移动框体顶板上安装的上导轨部件与上基板上安装的上导轨配合、透镜移动框体底板上的下导轨部件与下基板上安装的下导轨；
[0017] 上导轨部件包括上导轨基座和下导轨基座，上导轨基座和下导轨基座之间设置有滑动导轨副，下导轨基座安装在透镜移动框体顶板上，上导轨基座通过导轨连接块安装在鼠笼机构的上基板上；透镜调焦驱动机构包括电机、丝杠座板、丝杠支撑块、丝杠；丝杠座板安装在上导轨基座的下端面上，丝杠座板上安装有两个丝杠支撑块，丝杠穿设在两个丝杠支撑块上，电机与丝杠的一端连接用于驱动丝杠转动，采用电磁制动器实现电机的断电锁紧。
[0018] 高通量大口径高精度楔形透镜调焦装置实现五自由度的方法：
[0019] 通过调整透镜鼠笼姿态调整前支撑组件中四周的第一鼠笼滑块调整钉座板上的第一调整钉以及透镜鼠笼姿态调整后支撑组件中四周的第二鼠笼滑块调整钉座板上的第二调整钉实现鼠笼机构内部的透镜光学元件模块上下、左右移动，实现自由度调节；具体为：
[0020] 首先调整透镜鼠笼姿态调整前支撑组件中四周的第一鼠笼滑块调整钉座板上的第一调整钉以及透镜鼠笼姿态调整后支撑组件中四周的第二鼠笼滑块调整钉座板上的第二调整钉；通过固定在前姿态调整板上的第一鼠笼滑块压板之间的导向槽以及固定在后姿态调整板上的第二鼠笼滑块压板之间的导向槽，实现第一鼠笼滑块和第二鼠笼滑块的上下、左右移动，第一鼠笼滑块和第二鼠笼滑块与前支撑框和后支撑框相配合，实现鼠笼机构内部的透镜光学元件模块上下、左右移动，实现2自由度运动；
[0021] 通过调整透镜鼠笼姿态调整前支撑组件上的内六角圆柱头螺钉实现鼠笼内光学元件的俯仰、偏摆2自由度调节；具体为：
[0022] 首先松开透镜鼠笼姿态调整前支撑组件上的内六角圆柱头螺钉，然后通过松开或拧紧内六角圆柱头螺钉两侧的内六角圆柱头球端头螺钉和内六角球端紧定螺钉，通过内六角圆柱头球端头螺钉和内六角球端紧定螺钉作用在前支撑框上，调节鼠笼机构，实现俯仰和偏摆运动，
[0023] 俯仰运动即向下或向上摆动，偏摆运动即向左偏，向右摆动；
[0024] 通过透镜调焦驱动机构实现透镜模块机构沿着光轴方向一维在线调整；具体为：透镜调焦驱动机构的电机驱动丝杠转动，与丝杠相配合的丝杠支撑块连接在上导轨基座上，上导轨基座通过导轨连接块安装在鼠笼机构的上基板上，上导轨基座和下导轨基座之间设置有滑动导轨副，下导轨基座安装在透镜调焦移动部件的透镜移动框体顶板上，丝杠转动过程中透镜调焦移动部件相对鼠笼机构前后移动。
[0025] 本发明与现有技术相比具有以下效果：本发明实现了激光装置惯性约束真空可控高通量大口径光学聚焦与频率转换系统中光学聚焦、高能激光光束匀滑、真空隔离与碎片防护。同时，通过楔形透镜的5自由度调焦装置实现光学组件的定轴，以实现系统光学轴线与机械轴线的重合，从而保证大口径光学聚焦与频率转换系统通过机械接口集成到激光惯性约束核聚变装置上时，其光学精度能够满足装置的设计要求，避免繁杂的在线光学调整。
附图说明
[0026] 图1是移动框体组件的立体图；
[0027] 图2是移动框体组件的剖视图；
[0028] 图3是透镜定位锁紧装置显示正面的立体图；
[0029] 图4是透镜定位锁紧装置显示顶面的立体图；
[0030] 图5是透镜定位锁紧装置显示底面的立体图；
[0031] 图6是图4的a处放大图；
[0032] 图7是图5的b处放大图；
[0033] 图8是本发明的透镜调焦移动部件E的立体图；
[0034] 图9是本发明的楔形透镜部件F与透镜调焦移动部件E的安装立体图；
[0035] 图10是本发明的透镜调焦移动部件E的局部透视的立体图（顶面局部透视）；
[0036] 图11是本发明的透镜调焦移动部件E的局部透视的立体图（底面局部透视）；
[0037] 图12是图10的c处放大图；
[0038] 图13是图11的d处放大图；
[0039] 图14是图8的e处放大图；
[0040] 图15是本发明的鼠笼机构D、透镜鼠笼姿态调整前支撑组件A和透镜鼠笼姿态调整后支撑组件B连接关系示意图；
[0041] 图16是透镜模块机构Q的结构示意图；
[0042] 图17是本发明的鼠笼机构D的立体结构图（后端面可见）；
[0043] 图18本本发明的鼠笼机构D的立体结构图（前端面可见）；
[0044] 图19是本发明的透镜鼠笼姿态调整前支撑组件A的立体结构图；
[0045] 图20是本发明的透镜鼠笼姿态调整后支撑组件B的立体结构图；
[0046] 图21是图19的X1-X1剖视图；
[0047] 图22是图20的X2-X2剖视图；
[0048] 图23是图15的X3处放大图；
[0049] 图24是图15的X4处放大图；
[0050] 图25是图15的X5-X5剖视图；
[0051] 图26是内六角圆柱头螺钉A6的布置图；
[0052] 图27是图26的X6-X6剖视图；
[0053] 图28是内六角圆柱头螺钉A6、内六角圆柱头球端头螺钉A7和内六角球端紧定螺钉A8的布置图；
[0054] 图29是内六角圆柱头螺钉A6、内六角圆柱头球端头螺钉A7和内六角球端紧定螺钉A8与前支撑框D6的关系图；
[0055] 图30是透镜模块机构Q去除鼠笼机构后的立体图；
[0056] 图31是图30的左视图；
[0057] 图32是图30的左剖试图；
[0058] 图33是本发明的高通量大口径高精度楔形透镜调焦装置的整体装配图；
[0059] 图34是上导轨部件G和透镜调焦驱动机构K的安装关系立体图；
[0060] 图35是透镜调焦驱动机构K的剖视图；
[0061] 图36是聚焦透镜模块壳体C、真空隔离部件M和屏蔽片部件N的安装关系图；
[0062] 图37是本发明的高通量大口径高精度楔形透镜调焦装置去除真空隔离部件M和屏蔽片部件N后的立体分解图。
具体实施方式
[0063] 具体实施方式一：结合图1至图37说明本实施方式，本实施方式的高通量大口径高精度楔形透镜调焦装置包括透镜鼠笼前支撑调整组件A、透镜模块机构Q、透镜鼠笼后支撑调整组件B和聚焦透镜模块壳体C，所述透镜模块机构Q包括鼠笼机构D、透镜调焦移动部件E、楔形透镜部件F、上导轨部件G、下导轨部件H、光束取样光栅I、光束整形元件J和透镜调焦驱动机构K；
[0064] 楔形透镜部件F、光束取样光栅I和光束整形元件J安装在透镜调焦移动部件E上，透镜调焦驱动机构K安装在透镜调焦移动部件E上，透镜调焦移动部件E、楔形透镜部件F、光束取样光栅I、光束整形元件J和透镜调焦驱动机构K通过上导轨部件G和下导轨部件H安装在鼠笼机构D内，鼠笼机构D的前侧设置有透镜鼠笼姿态调整前支撑组件A，鼠笼机构D的后侧设置有透镜鼠笼姿态调整后支撑组件B，
[0065] 透镜模块机构Q连同透镜鼠笼前支撑调整组件A和透镜鼠笼后支撑调整组件B安装在聚焦透镜模块壳体C内，屏蔽片部件N通过真空隔离部件M安装在聚焦透镜模块壳体C上。
[0066] 透镜调焦移动部件E包括透镜定位锁紧装置和透镜移动框体组件，所述移动框体组件包括两个透镜移动框体侧板1、透镜移动框体顶板2、透镜移动框体镶合件3、两个聚焦透镜导向板4和透镜移动框体底板5，透镜移动框体顶板2和透镜移动框体底板5上下相对设置，透镜移动框体顶板2和透镜移动框体底板5左右两侧各通过一个透镜移动框体侧板1连接，透镜移动框体镶合件3连接在两个透镜移动框体侧板1的前端面上，透镜移动框体顶板2和透镜移动框体底板5两者的相对面上各设置有一个聚焦透镜导向板4，两个聚焦透镜导向板4上下对称设置，且两个聚焦透镜导向板4位于透镜移动框体镶合件3的前侧；
[0067] 所述透镜定位锁紧装置包括楔形透镜定位框6、四个透镜定位角7、四个透镜卡座9、四个透镜卡紧座板10、第一透镜组件拆装导向轴承组和第二透镜组件拆装导向轴承组；
楔形透镜定位框6的四个棱角处各设置有一个透镜定位角7，楔形透镜定位框6的每个斜边上设置有两个透镜卡座9，楔形透镜部件F安装在楔形透镜定位框6中，楔形透镜部件F通过设置在透镜卡座9上的透镜卡紧座板10固定在楔形透镜定位框6中；
[0068] 楔形透镜定位框6的上侧面上设置有第一透镜组件拆装导向轴承组，楔形透镜定位框6的下侧面上设置有第二透镜组件拆装导向轴承组；
[0069] 第一透镜组件拆装导向轴承组和第二透镜组件拆装导向轴承组与移动框体组件接触，透镜组件以两个聚焦透镜导向板4为导向插装在移动框体组件内，且通过连接在移动框体组件上的透镜锁紧螺钉进行固定，光束取样光栅I置于光束整形元件J的左侧，光束取样光栅I和光束整形元件J的上端连接在透镜移动框体顶板2上，光束取样光栅I和光束整形元件J的下端连接在透镜移动框体底板5；透镜移动框体顶板2上安装有上导轨部件G、透镜移动框体底板5上安装有下导轨部件H；
[0070] 鼠笼机构D是由上基板D1、下基板D2和两个侧板D3围合而成的框体结构，鼠笼机构D的前端框体内设置有前支撑框D6，鼠笼机构D的后端框体内设置有后支撑框D7，上基板D1上设置有上导轨D4，下基板D2上设置有下导轨D5，聚焦透镜模块移动机构W通过其上的滑块与上导轨D4和下导轨D5配合安装在鼠笼机构D内，上基板D1、下基板D2和两个侧板D3的前后端面上均开有豁口D8，
[0071] 透镜鼠笼姿态调整前支撑组件A包括前姿态调整板A1、四个第一鼠笼滑块A2、八个第一鼠笼滑块压板A3、四个第一鼠笼滑块调整钉座板A4和四个第一调整钉A5，前姿态调整板A1的四个边框上各开有一个滑块安装口，第一鼠笼滑块A2通过第一鼠笼滑块压板A3安装在滑块安装口内，滑块安装口内还固定安装有第一鼠笼滑块调整钉座板A4，第一鼠笼滑块调整钉座板A4位于第一鼠笼滑块A2的内侧，第一鼠笼滑块调整钉座板A4上连接有第一调整钉A5，第一调整钉A5与第一鼠笼滑块A2相抵用于第一调整鼠笼滑块A2的位置，[0072] 透镜鼠笼姿态调整后支撑组件B包括后姿态调整板B1、四个第二鼠笼滑块B2、八个第二鼠笼滑块压板B3、四个第二鼠笼滑块调整钉座板B4和四个第二调整钉B5，后姿态调整板B1的四个边框上各开有一个滑块安装口，第二鼠笼滑块B2通过第二鼠笼滑块压板B3安装在滑块安装口内，滑块安装口内还固定安装有第二鼠笼滑块调整钉座板B4，第二鼠笼滑块调整钉座板B4位于第二鼠笼滑块B2的内侧，第二鼠笼滑块调整钉座板B4上连接有第二调整钉B5，第二调整钉B5与第二鼠笼滑块B2相抵用于调整第二鼠笼滑块B2的位置，[0073] 前姿态调整板A1连接在鼠笼机构D的前端面上，后姿态调整板B1安装在鼠笼机构D的后端面上，第一鼠笼滑块A2处于上基板D1、下基板D2和两个侧板D3的前端面上的豁口D8内，且第一鼠笼滑块A2与前支撑框D6相抵，第二鼠笼滑块B2处于上基板D1、下基板D2和两个侧板D3的后端面上的豁口D8，且第二鼠笼滑块A2与后支撑框D7相抵，[0074] 前姿态调整板A1的两侧边的上部和下部分别连接有两个内六角圆柱头螺钉A6，内六角圆柱头螺钉A6两侧的内六角圆柱头球端头螺钉A7和内六角球端紧定螺钉A8，内六角圆柱头螺钉A6的锁紧端连接在前支撑框D6上，内六角圆柱头球端头螺钉A7和内六角球端紧定螺钉A8与前支撑框D6相抵；
[0075] 透镜移动框体顶板2上安装的上导轨部件G与上基板D1上安装的上导轨D4配合、透镜移动框体底板5上的下导轨部件H与下基板D2上安装的下导轨D5；
[0076] 上导轨部件G包括上导轨基座G1和下导轨基座G2，上导轨基座G1和下导轨基座G2之间设置有滑动导轨副G3，下导轨基座G2安装在透镜移动框体顶板2上，上导轨基座G1通过导轨连接块G4安装在鼠笼机构D的上基板D1上；透镜调焦驱动机构K包括电机K1、丝杠座板K2、丝杠支撑块K3、丝杠K4；丝杠座板K2安装在上导轨基座G1的下端面上，丝杠座板K2上安装有两个丝杠支撑块K3，丝杠K4穿设在两个丝杠支撑块K3上，电机K1与丝杠K4的一端连接用于驱动丝杠K4转动，采用电磁制动器实现电机的断电锁紧。
[0077] 具体实施方式二：结合图3、图4、图6、图10和图12说明本实施方式，本实施方式的第一透镜组件拆装导向轴承组包括多个第一导向轴承12、多个第二导向轴承13和多个第三导向轴承14，多个第一导向轴承12、多个第二导向轴承13和多个第三导向轴承14均布置在楔形透镜定位框6的上侧面上，其中多个第一导向轴承12用于与移动框体组件中的透镜移动框体镶合件3的前端接触表面摩擦导向，多个第二导向轴承13用于与移动框体组件中透镜移动框体顶板2上的聚焦透镜导向板4后侧接触表面摩擦导向，多个第三导向轴承14用于与移动框体组件中透镜移动框体顶板2下端接触表面摩擦导向。如此设置，有利于降低大口径透镜组件拆装时的摩擦阻力，将滑动摩擦转变为滚动摩擦。
[0078] 多个第一导向轴承12的轴线在同一平面内。如此设置，实现了多个第一导向轴承12与移动框体组件中的透镜移动框体镶合件3的前端接触表面同时接触进行摩擦导向；
[0079] 多个第二导向轴承13的轴线在同一平面内。如此设置，实现了多个第二导向轴承13与移动框体组件中透镜移动框体顶板2上的聚焦透镜导向板4后侧接触表面同时接触进行摩擦导向；
[0080] 多个第三导向轴承14的轴线在同一平面内。如此设置，实现了多个第三导向轴承14与移动框体组件中透镜移动框体顶板2下端接触表面同时接触进行摩擦导向；
[0081] 其它组成和连接关系与具体实施方式一相同。
[0082] 具体实施方式三：结合图3、图4、图6、图10和图12说明本实施方式，本实施方式的第一透镜组件拆装导向轴承组中的每个导向轴承均为深沟球轴承。其它组成和连接关系与具体实施方式二相同。
[0083] 具体实施方式四：结合图3、图5、图7、图11和图13说明本实施方式，本实施方式的第二透镜组件拆装导向轴承组包括多个第四导向轴承15、多个第五导向轴承16和多个第六导向轴承17，多个第四导向轴承15、多个第五导向轴承16和多个第六导向轴承17均布置在楔形透镜定位框6的下侧面上，其中多个第四导向轴承15用于与移动框体组件中的透镜移动框体镶合件3的前端接触表面摩擦导向，多个第五导向轴承16用于与移动框体组件中透镜移动框体底板5上的聚焦透镜导向板4后侧接触表面摩擦导向，多个第六导向轴承17用于与移动框体组件中透镜移动框体底板5上端接触表面摩擦导向。如此设置，有利于降低大口径透镜组件拆装时的摩擦阻力，将滑动摩擦转变为滚动摩擦。
[0084] 多个第四导向轴承15的轴线在同一平面内；如此设置，多个第四导向轴承15与移动框体组件中的透镜移动框体镶合件3的前端接触表面同时接触进行摩擦导向；
[0085] 多个第五导向轴承16的轴线在同一平面内；如此设置，多个第五导向轴承16与移动框体组件中透镜移动框体底板5上的聚焦透镜导向板4后侧接触表面同时接触进行摩擦导向；
[0086] 多个第六导向轴承17的轴线在同一平面内；如此设置，多个第六导向轴承17与移动框体组件中透镜移动框体底板5上端接触表面同时接触进行摩擦导向。
[0087] 其它组成和连接关系与具体实施方式一、二或三相同。
[0088] 具体实施方式五：结合图3、图5、图7、图11和图13说明本实施方式，本实施方式的第二透镜组件拆装导向轴承组中的每个导向轴承均为深沟球轴承。其它组成和连接关系与具体实施方式四相同。
[0089] 具体实施方式六：结合图8和图14说明本实施方式，本实施方式的移动框体组件还包括透镜定位拉杆19，透镜定位拉杆19固定在移动框体组件中的透镜移动框体镶合件3上，且透镜定位拉杆19通过内六角圆柱头螺钉18与透镜组件连接。如此设置，一方面用于透镜组件通过位于楔形透镜定位框6上的导向轴承沿着移动框体组件的聚焦透镜导向板4插入时定位；另一方面用于当透镜组件安装好后，防止复位精度变化，通过透镜定位拉杆19上的内六角圆柱头螺钉18将透镜组件预紧，使得透镜组件与透镜定位拉杆19紧密固定。其它组成和连接关系与具体实施方式一、二、三、四或五相同。
[0090] 具体实施方式七：结合图8和图14说明本实施方式，本实施方式的移动框体组件还包括弹性挡圈20，弹性挡圈20将内六角圆柱头螺钉18封在透镜定位拉杆19上的螺钉孔内。如此设置，用于当透镜组件拆卸后，下次更换安装时防止内六角圆柱头螺钉18脱出，具体说防止内六角圆柱头螺钉18脱出掉落对于真空可控高通量大口径光学聚焦与频率转换系统特别重要，系统中含有上万个零件且安装空间局限于有限的空间内，难于发现和取出，此外系统中含有大量的光学元件，微小零件脱落会造成光学元件损伤。其它组成和连接关系与具体实施方式六相同。
[0091] 具体实施方式八：结合图1至图37说明本实施方式，本实施方式的高通量大口径高精度楔形透镜调焦装置实现五自由度的方法：
[0092] 通过调整透镜鼠笼姿态调整前支撑组件A中四周的第一鼠笼滑块调整钉座板A4上的第一调整钉A5以及透镜鼠笼姿态调整后支撑组件B中四周的第二鼠笼滑块调整钉座板B4上的第二调整钉B5实现鼠笼机构D内部的透镜光学元件模块R上下、左右移动，实现2自由度调节；具体为：
[0093] 首先调整透镜鼠笼姿态调整前支撑组件A中四周的第一鼠笼滑块调整钉座板A4上的第一调整钉A5以及透镜鼠笼姿态调整后支撑组件B中四周的第二鼠笼滑块调整钉座板B4上的第二调整钉B5；通过固定在前姿态调整板A1上的第一鼠笼滑块压板A3之间的导向槽以及固定在后姿态调整板B1上的第二鼠笼滑块压板B3之间的导向槽，实现第一鼠笼滑块A2和第二鼠笼滑块B2的上下、左右移动，第一鼠笼滑块A2和第二鼠笼滑块B2与前支撑框D6和后支撑框D7相配合，实现鼠笼机构D内部的透镜光学元件模块R上下、左右移动，实现2自由度运动；
[0094] 通过调整透镜鼠笼姿态调整前支撑组件上的内六角圆柱头螺钉A6实现鼠笼内光学元件的俯仰、偏摆2自由度调节；具体为：
[0095] 首先松开透镜鼠笼姿态调整前支撑组件上的内六角圆柱头螺钉A6，然后通过松开或拧紧内六角圆柱头螺钉A6两侧的内六角圆柱头球端头螺钉A7和内六角球端紧定螺钉A8，通过内六角圆柱头球端头螺钉A7和内六角球端紧定螺钉A8作用在前支撑框D6上，调节鼠笼机构，实现俯仰和偏摆运动。
[0096] 俯仰运动即向下或向上摆动，偏摆运动即向左偏，向右摆动；
[0097] 通过透镜调焦驱动机构K实现透镜模块机构Q沿着光轴方向一维在线调整；具体为：透镜调焦驱动机构K的电机K1驱动丝杠K4转动，与丝杠K4相配合的丝杠支撑块K3连接在上导轨基座G1上，上导轨基座G1通过导轨连接块G4安装在鼠笼机构D的上基板D1上，上导轨基座G1和下导轨基座G2之间设置有滑动导轨副G3，下导轨基座G2安装在透镜调焦移动部件E的透镜移动框体顶板2上，丝杠转动过程中透镜调焦移动部件E相对鼠笼机构D前后移动。
