一种具有消热结构的金属镜制造技术

本发明专利技术属于光机设计技术领域，具体涉及一种具有消热结构的金属镜，特别是一种消热铝镜。本发明专利技术通过在金属镜的光学支撑面的边缘开设贯穿光学支撑结构的消热槽，来达到抵消热应力的目的，使金属镜在工作环境的温度升高时，光学成像面的面形精度仍能满足光学系统的要求。

A metal mirror with heat dissipation structure

The invention belongs to the field of mechanical design technology, in particular relates to a metal mirror has anti thermal structure, especially a heat dissipation aluminum mirror. The optical metal mirror supporting surface is provided with a through groove edge optical support structure of heat dissipation, to offset the thermal stress to the metal mirror in the working environment temperature, surface accuracy of the optical imaging can still meet the requirements of the optical system.

【技术实现步骤摘要】
一种具有消热结构的金属镜
本专利技术属于光机设计
，具体涉及一种具有消热结构的金属镜，特别是一种消热铝镜。
技术介绍
光学系统通常要求在一定的温度范围内有稳定的光学性能，而大部分光学材料具有光热膨胀系数，随着环境温度的变化，光学材料的折射率、光学元件的曲率和厚度、零件间隔等都会发生变化，使光学系统产生热离焦，导致成像质量变差，因此消热差光学系统成为目前高精度系统研究的一个重要方向。光学系统消热差设计一般是利用机械、光学、电子等技术，使系统在较大的温度范围内保持成像质量的稳定，通常有三种方法：机电主动式、机械被动式、光学被动式等。机电主动式和机械被动式虽然实现容易，但增加了系统尺寸和重量，并且调节精度要求高，容易造成光轴晃动而带来瞄准误差；光学被动式消热差系统具有尺寸小、重量轻、结构简单、光轴稳定、可靠性高等优点。对于传统的光学金属镜，特别是光学铝镜，在常温环境下，光学性能良好，但是当工作环境的温度升高时，光学成像面的面形精度会产生超差，无法满足光学系统的要求。因此，需要设计一种结构简单并且可以抵消热应力的金属镜。
技术实现思路
(一)要解决的技术问题本专利技术提出一种具有消热结构的金属镜，以解决如何使金属镜在工作环境温度升高时，光学成像面的面形精度仍能满足光学系统的要求的技术问题。(二)技术方案为了解决上述技术问题，本专利技术提出一种具有消热结构的金属镜，该金属镜包括光学成像结构和光学支撑结构；光学成像结构具有金属光学成像面和与光学成像面相对的底面；光学支撑结构具有光学支撑面和与光学支撑面相对的底面；光学支撑结构的光学支撑面和光学成像结构的底面为一体化连接；其中，在光学支撑面的边缘开设有贯穿光学支撑结构的消热槽。进一步地，消热槽的数量为一个或多个。进一步地，消热槽包括内外两层。进一步地，内外两层消热槽呈交错式排布。进一步地，光学成像面的直径为142mm，光学支撑面的直径为164mm；内层消热槽的弧中心半径为75.5mm，消热槽宽度为1mm，沿圆周均布加工出8组，每一组消热槽的弧心角为35°；外层消热槽的弧中心半径为79mm，消热槽宽度为1mm，沿圆周均布加工出8组，每一组消热槽的弧心角为35°；两层消热槽的交错角为22.5°。进一步地，每组消热槽的两端加工出直径为2mm的穿线孔，用于线切割穿线工艺。进一步地，金属镜为铝镜。(三)有益效果本专利技术提出的具有消热结构的金属镜，通过在光学支撑面的边缘开设有贯穿光学支撑结构的消热槽，来达到抵消热应力的目的，使金属镜在工作环境的温度升高时，光学成像面的面形精度仍能满足光学系统的要求。附图说明图1为本专利技术实施例铝镜整体结构图；图2为本专利技术实施例铝镜结构剖视图；图3为本专利技术实施例光学支撑面消热槽分布示意图；图4为本专利技术实施例消热槽分布放大示意图；图5为本专利技术实施例铝镜安装俯视图；图6为本专利技术实施例铝镜安装剖视图；图7为无消热铝镜的升温仿真示意图；图8为本专利技术实施例消热铝镜的升温仿真示意图。具体实施方式为使本专利技术的目的、内容和优点更加清楚，下面结合附图和实施例，对本专利技术的具体实施方式作进一步详细描述。本实施例提出一种具有消热结构的铝镜，如图1和图2所示，该铝镜包括上部的光学成像结构和下部的光学支撑结构。其中，光学成像结构具有铝材料的光学成像面和与光学成像面相对的底面，光学成像面采用金刚车工艺加工而成；光学支撑结构具有光学支撑面和与光学支撑面相对的底面，光学支撑面采用线切割工艺加工而成；光学支撑结构的光学支撑面和光学成像结构的底面为一体化连接。如图3所示，在光学支撑面的边缘开设有贯穿光学支撑结构的内外两层消热槽。其中，采用线切割工艺在光学支撑面上加工出内外两层穿过光学支撑结构的柔性细长缝隙，形成消热槽。如图4所示，光学成像面的直径为142mm，光学支撑面的直径为164mm。内层消热槽的弧中心半径R1为75.5mm，消热槽宽度b1为1mm，沿圆周均布加工出8组，每一组消热槽的弧心角θ1为35°，每组消热槽的两端加工出直径为2mm的穿线孔，用于线切割穿线工艺。外层消热槽的弧中心半径R2为79mm，消热槽宽度b2为1mm，沿圆周均布加工出8组，每一组消热槽的弧心角θ2为35°，每组消热槽的两端加工出直径为2mm的穿线孔，用于线切割穿线工艺。两层消热槽呈交错式排布，交错角β为22.5°。如图5和6所示，消热铝镜的安装示意图。在使用过程中，将铝镜安装于光学镜筒内，采用压圈进行固定，光学镜筒和压圈的材料均采用铝合金材料。结合有限元仿真结果对本实施例的消热铝镜的可行性做进一步的描述：按照图7和8的状态进行有限元热力学仿真，初始环境温度为22℃，高温环境的仿真温度为60℃，分别对无消热铝镜和消热铝镜进行仿真，以光学成像面的最大形变作为衡量目标，可以得到如下结果：升温仿真中，无消热铝镜的反射镜面最大形变为40.202μm，消热铝镜的反射镜面最大形变为8.1202μm，下降了79.8％。由此可以证明：本实施例的消热铝镜由于设置了消热槽，将最大形变由光学成像面转移到了光学支撑面，从而提高了光学成像面的面形精度，使系统具有更好的热稳定性。以上所述仅是本专利技术的优选实施方式，应当指出，对于本
的普通技术人员来说，在不脱离本专利技术技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本专利技术的保护范围。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种具有消热结构的金属镜，其特征在于，所述金属镜包括光学成像结构和光学支撑结构；所述光学成像结构具有金属光学成像面和与所述光学成像面相对的底面；所述光学支撑结构具有光学支撑面和与所述光学支撑面相对的底面；所述光学支撑结构的光学支撑面和所述光学成像结构的底面为一体化连接；其中，在所述光学支撑面的边缘开设有贯穿所述光学支撑结构的消热槽。

【技术特征摘要】
1.一种具有消热结构的金属镜，其特征在于，所述金属镜包括光学成像结构和光学支撑结构；所述光学成像结构具有金属光学成像面和与所述光学成像面相对的底面；所述光学支撑结构具有光学支撑面和与所述光学支撑面相对的底面；所述光学支撑结构的光学支撑面和所述光学成像结构的底面为一体化连接；其中，在所述光学支撑面的边缘开设有贯穿所述光学支撑结构的消热槽。2.如权利要求1所述具有消热结构的金属镜，其特征在于，所述消热槽的数量为一个或多个。3.如权利要求2所述具有消热结构的金属镜，其特征在于，所述消热槽包括内外两层。4.如权利要求3所述具有消热结构的金属镜，其特征在于，所述内外两层消热槽呈交错...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱立新，李晓辰，陈璐，
申请(专利权)人：天津津航技术物理研究所，
类型：发明
国别省市：天津,12