一种应用于同轴反射式光学系统的自适应镜头技术方案

本发明专利技术涉及一种应用于同轴反射式光学系统的自适应镜头，包括SIC材料的主镜、次镜、次镜支杆以及主镜支撑结构，所述主镜支撑结构上装有棱镜，还包括经分体式次镜支杆与所述主镜支撑结构相连的次镜支撑座，所述次镜支撑座采用线涨系数与SIC材料相匹配的碳纤复合材料。本发明专利技术具备更好的热稳定性，彻底解决了反射式镜头的热敏感问题，做到镜头无热化设计；并且无薄弱环节，整体的力学稳定性非常高，其单位密度只有3.5g/mm

An adaptive lens for coaxial reflective optical system

【技术实现步骤摘要】
一种应用于同轴反射式光学系统的自适应镜头
本专利技术属于空间相机
，具体涉及一种应用于同轴反射式光学系统的自适应镜头。
技术介绍
目前，因大口径的透镜在制作工艺上存在局限性，航天航空及地面跟踪测绘设备上的长焦距、大口径光学系统均采用反射光学系统。但反射式光学系统内的前反射光路即反射式光学镜头存在热影响敏感、力学条件要求高、装调复杂及装调精度要求很高的缺点，这也决定了反射式光学镜头高昂的价格，高装调精度及复杂的装调过程也使得反射式光学镜头加工周期很长，以上问题是制约反射式光学相机没有真正广泛应用的主要原因。现有的常规解决方案为：利用不同材料的线涨系数来提高整个镜头的热稳定性。具体是将SIC轻量化主次镜预埋线涨系数调整过的4J32结构件，经柔性过度结构与TC4背板、碳纤复合材料背板或铝基复合材料背板相连接，再将碳纤复合材料支杆或支架与背板相连接，支杆前端连接次镜背板，次镜接着预埋4J32结构件，再经过柔性过度结构与次镜背板连接，这样就形成了同轴反射式光学相机的前反射镜头。上述方案需要不断的去匹配不同材料的线涨系数来提高整个镜头的热稳定性，但是这在工艺实现上是相当困难的。复合材料支杆通过铺层结构和胶层厚度来改变线涨系数，由于大口径长焦距的同轴反射系统主次镜间距离较远，如果线涨系数匹配稍有问题，那就将失之毫厘差之千里了。为了提高热稳定性，在主镜后和次镜后均设有柔性过度结构，但基于火箭发射主动段恶劣的振动条件，柔性结构不仅要考虑温度过渡，还必须考虑其薄弱点对整个系统带来的力学不稳定的关系。同时，柔性结构的引入，导致装调过程中的基准复杂化，需要装调一步步的去修研这个基准，使其累积误差不会超过光学要求，也使得生产周期和生产成本得不到合理的控制。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种具有良好热、力适应能力的应用于同轴反射式光学系统的自适应镜头，以克服目前该
的装置热适应范围窄、力学稳定性差、装调复杂、装调效率低的缺点。本专利技术的目的是通过以下技术方案实现的：一种应用于同轴反射式光学系统的自适应镜头，包括主镜、次镜和用于支撑主镜的主镜支撑结构，其特征在于：还包括次镜支撑座和次镜支杆，所述次镜支撑座与次镜一体成型，次镜支撑座通过次镜支杆与所述主镜支撑结构相连；所述次镜支杆由上下支杆连接而成，其中，所述上支杆与所述主镜相连，所述下支杆与所述次镜支撑座相连；所述主镜支撑结构上装有棱镜；所述主镜、次镜、次镜支杆以及主镜支撑结构均采用SIC材料，具有相同的线涨系数，所述次镜支撑座采用线涨系数与SIC材料相匹配的碳纤复合材料。进一步地，所述主镜与主镜支撑结构一体成型。进一步地，所述次镜支撑座为三角形结构，其支撑平面中心开孔，所述支撑平面的三个角均胶粘用于连接次镜的次镜支撑座预埋。更进一步地，所述次镜底部设有与其一体成型的预埋座，所述预埋座底部开有三个用于卡接所述次镜支撑座预埋的预埋孔，所述次镜支撑座预埋与预埋孔卡合后，通过紧固件固定。进一步地，所述次镜支撑座的侧壁上胶粘用于连接下支杆的下支杆预埋。更进一步地，所述下支杆与次镜支撑座的连接端套于所述下支杆预埋上，并通过紧固件固定。进一步地，所述上支杆与主镜支撑结构的连接端胶粘次镜支杆连接预埋，所述次镜支杆连接预埋与主镜支撑结构间设置调整垫片，用于调整主次镜间间隔。进一步地，所述上下支杆连接的连接端均胶粘次镜支杆预埋，并以紧固件固定。进一步地，所述棱镜胶粘在镜室内，镜室是通过螺钉连接在主镜支撑结构侧面预埋的螺钉孔位上。进一步地，所述调整垫片、下支杆预埋、次镜支撑座预埋、次镜支杆预埋以及次镜支杆连接预埋均采用线涨系数与SIC材料匹配的4J32材料。与现有技术相比，本专利技术的有益效果在于：本专利技术应用于同轴反射式光学系统的自适应镜头，具备更好的热稳定性，彻底解决了反射式镜头的热敏感问题，做到镜头无热化设计；并且无薄弱环节，整体的力学稳定性非常高，其单位密度只有3.5g/mm3；取消了传统反射镜头内出现的TC4或4J32柔性过度环节，整个系统的基准统一，使累计误差变少，使单件的允许误差量变大，降低了装调的复杂性，提高了装调效率就相当于减少了生产时间，降低了生产成本。附图说明此处所说明的附图用来提供对本专利技术的进一步理解，构成本专利技术的一部分，本专利技术的示意性实施例及其说明用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的不当限定。图1为本专利技术应用于同轴反射式光学系统的无热化镜头的结构示意图；图2为本专利技术应用于同轴反射式光学系统的无热化镜头另一角度的结构示意图；图3为次镜支杆的结构示意图；图4为次镜支撑座的结构示意图；图5为次镜的结构示意图。具体实施方式为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术具体实施例及相应的附图对本专利技术技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。如图1-图2所示，本专利技术应用于同轴反射式光学系统的自适应镜头，包括主镜1、次镜7和用于支撑主镜1的主镜支撑结构16，还包括次镜支撑座6和保证主次间间隔的次镜支杆。所述次镜支撑座6通过次镜支杆与所述主镜支撑结构16相连。本专利技术中，所述次镜支撑座6与次镜支杆结合，能够形成稳定的次镜静定支撑结构。所述次镜支杆为分体式结构，由上下支杆连接而成。其中，所述上支杆3与所述主镜1相连，从而确定反射镜镜头整体。所述下支杆4与所述次镜支撑座6相连。本专利技术所述主镜1与主镜支撑结构16为一体化结构，所述次镜7与次镜支撑座6也为一体化结构，均是通过SIC二次烧结一体成型的。一体成型的目的在于减少连接结构，简化系统组成，减少不必要的柔性过渡结构从而减少引入的误差，降低装调难度的同时提高系统稳定性。同时镜子和支撑结构属于同一工艺下的相同材料，因此其线胀系数完全匹配，将之前体积较大的预埋件，变成局部的体积很小的预埋件，这样就把线胀系数的匹配程度提高了很多，致使温度适应性提高。所述主镜支撑结构16上装有一个检测用的棱镜9，统一装调加工基准。所述棱镜9可根据需求安装在三个方向(三个位置上)，具体主镜支撑结构16任意一个角的外侧壁处。所述棱镜9本身是胶粘在镜室内的，镜室是通过螺钉连接在主镜支撑结构16侧面预埋的螺钉孔位上的。将棱镜9固定在主镜支撑结构16上，结构稳定，提高了检测精度，并使得检测稳定性得到了提升。本专利技术的一个实施例，如图3所示，所述上下支杆通过次镜支杆预埋8连接而成，形成次镜支杆整体，具体为：所述上下支杆连接的连接端均胶粘次镜支杆预埋8，并以紧固件，这里所述紧固件可以为螺钉或销钉。所述主镜1与所述次镜7间的间隔由上支杆3与下支杆4的连接来保证，由于SIC材料无法打螺钉孔，基于此，在本专利技术所有连接处均采用预埋4J32材料预埋件，线涨系数匹配精度在e-7范围内。根据本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种应用于同轴反射式光学系统的自适应镜头，包括主镜(1)、次镜(7)和用于支撑主镜(1)的主镜支撑结构(16)，其特征在于：/n还包括次镜支撑座(6)和次镜支杆，所述次镜支撑座(6)与次镜(7)一体成型，次镜支撑座(6)通过次镜支杆与所述主镜支撑结构(16)相连；所述次镜支杆由上下支杆连接而成，其中，所述上支杆(3)与所述主镜(1)相连，所述下支杆(4)与所述次镜支撑座(6)相连；/n所述主镜支撑结构(16)上装有棱镜(9)；/n所述主镜(1)、次镜(7)、次镜支杆以及主镜支撑结构(16)均采用SIC材料，具有相同的线涨系数，所述次镜支撑座(6)采用线涨系数与SIC材料相匹配的碳纤复合材料。/n

【技术特征摘要】
1.一种应用于同轴反射式光学系统的自适应镜头，包括主镜(1)、次镜(7)和用于支撑主镜(1)的主镜支撑结构(16)，其特征在于：
还包括次镜支撑座(6)和次镜支杆，所述次镜支撑座(6)与次镜(7)一体成型，次镜支撑座(6)通过次镜支杆与所述主镜支撑结构(16)相连；所述次镜支杆由上下支杆连接而成，其中，所述上支杆(3)与所述主镜(1)相连，所述下支杆(4)与所述次镜支撑座(6)相连；
所述主镜支撑结构(16)上装有棱镜(9)；
所述主镜(1)、次镜(7)、次镜支杆以及主镜支撑结构(16)均采用SIC材料，具有相同的线涨系数，所述次镜支撑座(6)采用线涨系数与SIC材料相匹配的碳纤复合材料。


2.根据权利要求1所述的一种应用于同轴反射式光学系统的自适应镜头，其特征在于：所述主镜(1)与主镜支撑结构(16)一体成型。


3.根据权利要求1所述的一种应用于同轴反射式光学系统的自适应镜头，其特征在于：所述次镜支撑座(6)为三角形结构，其支撑平面中心开孔，所述支撑平面的三个角均胶粘用于连接次镜(7)的次镜支撑座预埋(14)。


4.根据权利要求3所述的一种应用于同轴反射式光学系统的自适应镜头，其特征在于：所述次镜(7)包括镜面(11)和设置于镜面(11)下方与其一体成型的预埋座(12)，所述预埋座(12)底部开有三个用于卡接所述次镜支撑座预埋的预埋孔(17)。

【专利技术属性】
技术研发人员：任建岳，张容嘉，杨光，谢新旺，田利峰，宗姝，
申请(专利权)人：长春奥普光电技术股份有限公司，
类型：发明
国别省市：吉林;22