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本发明涉及一种5自由度激光准直微调装置及其调节方法，所述微调装置包括单向初调机构、2自由度转动调节机构及2自由度轴向微调机构；单向初调机构中设x向移动微分头、移动平台及弹簧复位机构，移动平台能够在x向移动微分头作用下沿x轴方向移动；2自由度转动调节机构中设大动板、y轴旋转顶丝及z轴旋转顶丝，大动板在y轴旋转顶丝、z轴旋转顶丝的作用下能够绕y轴、z轴方向转动；2自由度轴向微调机构中设小动板、y向移动微分头及z向移动微分头，小动板在y向移动微分头、z向移动微分头的作用下能够沿y轴、z轴方向移动。本发明所述装置结构简单精巧、集成度高，可实现3个自由度的位移调节和2个自由度的转动调节，调节精度高。