一种空间相机调焦机构的设计与分析

范洪杰，董吉洪，李威，张远清，郭权峰

（中国科学院长春光学精密机械与物理研究所，长春　130033）

一种空间相机调焦机构的设计与分析

范洪杰，董吉洪，李威，张远清，郭权峰

（中国科学院长春光学精密机械与物理研究所，长春130033）

为补偿空间相机由于温度、轨道高度变化，以及运载过程中冲击和振动等影响引起的离焦，并满足空间相机质量更轻、体积更小的需求，设计了一种调焦机构。该调焦机构采用步进电机和谐波齿轮减速器进行驱动，精密滚珠丝杠进行传动，直线轴承进行导向，绝对式编码器与滚珠丝杠同轴安装测量，总质量仅为1.4千克。论述了调焦机构的方案选择，给出了调焦机构的设计结构图。分析计算了调焦机构的的调焦误差，理论误差为5.1μm，满足调焦精度要求。此外，利用有限元对轻量化后的调焦机构进行了模态分析，结果表明其结构刚度较高，满足使用要求。

调焦机构；误差分析；模态分析；谐波齿轮减速器

随着人类对地球地表信息、月球及近地行星表面信息获取需求的逐步增加，适用于各种用途的、性能更高、应用环境更苛刻的空间相机的研发目前已成为各国研究的热点。空间相机一般都有专门的调焦机构用来补偿温度、轨道高度变化、大气压力变化，以及运载过程中冲击、振动等因素造成的离焦，使探测器的感光面准确与光学系统的焦平面对应，以保证空间相机获得清晰的图像［1，2］。

调焦机构根据其应用类型、相机光学系统、工作环境、焦深大小、用途通常有以下几种方式：镜头移动式、反射镜移动式和像面移动式［3，4］。……