一种应用于同轴四反光学系统的塔式相机结构技术方案

本发明专利技术公开了一种应用于同轴四反光学系统的塔式相机结构，包括主三镜、通过承力塔集成于主三镜的次镜组件；承力塔上安装有与次镜组件和主三镜均同轴布置的四镜；该塔式相机结构还包括基板，基板通过柔性支撑件装配于主三镜的背面；基板远离主三镜一侧装配有焦面组件；承力塔、主三镜、基板、柔性支撑件均形成有轻量化结构。本发明专利技术的塔式相机结构提高了热稳定性和结构稳定性，次镜、次镜罩、柔性结构、承力塔、主三镜、四镜、基板均采用铍铝合金材质，反射镜和支撑结构采用同种材料能够使光学系统实现最优的无热化效果和良好的力热承载性能。同时铍铝合金具有密度小、刚度大、比刚度高的特点，因此空间相机具有良好的结构稳定性。因此空间相机具有良好的结构稳定性。因此空间相机具有良好的结构稳定性。

【技术实现步骤摘要】
一种应用于同轴四反光学系统的塔式相机结构


[0001]本专利技术涉及空间相机结构
，尤其涉及一种应用于同轴四反光学系统的塔式相机结构。

技术介绍

[0002]目前，空间遥感光学系统正朝着长焦距、大宽幅、小体积和轻量化方向发展，由于反射式光学系统具有无色差、小体积、轻量化等优势在空间遥感系统得到了广泛的应用。
[0003]反射式系统主要分为同轴系统和离轴系统。
[0004]离轴反射系统无遮拦、视场大、成像质量高，但相对于同轴反射系统体积大、装调难度大的缺点，不适合较小卫星平台和载荷与平台一体化设计。为了减少载荷体积与重量，许多空间遥感光学系统大多采用同轴反射系统。目前空间相机普遍使用同轴三反系统，相较于三反系统同轴四反系统具有以下几点优势：1)增加一片反射镜分担光焦度，使整体尺寸更小，使相机结构更加紧凑；2)四片反射镜有更多的参数变量，校正相差能力得到提升；3)孔径光阑和中间相面的位置及结构安排灵活性更高。因此同轴四反光学系统在空间遥感相机领域具有广泛的应用前景。
[0005]空间相机的结构设计需要面临以下几大问题：
[0006]1)结构稳定性：相机结构会经历装调、运输、发射、在轨运行等几个阶段，相机结构在一系列复杂力学环境下必须保证光学系统不会受到破坏，所以要求光机结构具有较高刚度来保证光学元件的相对位置精度；
[0007]2)热稳定性：空间相机实在室温环境下进行加工装配的，空间相机在轨工作环境会与地面环境具有较大的温度差异，温度的变化会使光机结构发生形变，导致光学系统的焦面位置发生改变，降低了成像质量，所以提高相机结构热稳定性是十分重要的；
[0008]3)尺寸与重量要求：为了降低发射成本，对相机结构的整体尺寸与重量提出了较高的要求，在整体尺寸上，相机结构应具有结构紧凑、高度集成化的特点。在质量上，在保证结构刚度的要求下需进行轻量化设计。
[0009]按照反射镜支撑方式可以将空间相机结构主要分为三种结构形式，第一种是薄壁连接筒式，这种结构形式具有易加工、易装调等特点，但不能满足大型空间相机的高刚度要求，而且一般连接筒还充当外遮光筒的功能，这种形式会降低相机结构的热稳定；第二种采用桁架式相机结构，桁架式相机结构具有比刚度高、质量轻的特点，但这种桁架结构一般布置在相机的外部，当相机收到外部力学冲击时，桁架结构直接就会影响反射镜的支撑，从而对相机的光学系统造成影响。第三种是塔式的相机结构，塔式相机结构的光学元件的支撑都布置在相机结构内部远离了相机外部的温度环境和力学环境，具有很好的力学稳定性和热稳定性，并且这种结构的可集成化程度高，可实现镜子支撑与内遮光筒的一体化设计，提高的空间相机的轻量化程度和一体化设计程度。

技术实现思路

[0010]本专利技术的目的在于提供一种塔式相机结构，以弥补薄壁连接筒结构与桁架相机结构的力学稳定性与热学稳定性问题，并具有结构紧凑、轻量化程度高、便于装调的优点。
[0011]为了实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：
[0012]本专利技术的一种应用于同轴四反光学系统的塔式相机结构，该塔式相机结构包括：
[0013]主三镜；
[0014]通过承力塔集成于所述主三镜的反射面一侧的次镜组件；
[0015]所述次镜组件与所述主三镜同轴，且所述承力塔上安装有与所述次镜组件和主三镜均同轴布置的四镜；
[0016]该塔式相机结构还包括：
[0017]基板；
[0018]所述基板通过柔性支撑件装配于所述主三镜的背面；
[0019]所述基板远离所述主三镜一侧装配有焦面组件；
[0020]所述承力塔、主三镜、基板、柔性支撑件均形成有轻量化结构。
[0021]进一步的，所述次镜组件包括：
[0022]次镜罩；以及
[0023]嵌入所述次镜罩内部的次镜；
[0024]所述次镜罩朝向所述次镜一侧具有环状凸台；
[0025]所述环状凸台与所述次镜的光轴同轴、且所述环状凸台与所述次镜的连接处形成有环状切口；
[0026]所述环状凸台的周向具有沿其径向延伸的三组第一安装平台，三组所述第一安装平台沿所述环状凸台的周向均布；
[0027]所述次镜罩的上端凹陷地形成有三个沿所述次镜罩周向均布的凹槽，所述凹槽底部开设有凹槽通孔；
[0028]所述第一安装平台开设有与所述凹槽通孔匹配的第一通孔；
[0029]所述次镜嵌通过装配于所述凹槽通孔和第一通孔的次镜安装螺钉紧固固定；
[0030]该次镜组件还包括：
[0031]集成于所述次镜背面的柔性结构；
[0032]所述次镜组件通过所述柔性结构与所述承力塔装配固定。
[0033]进一步的，所述柔性结构包括沿轴线间隔分布的两个环体，分别为柔性结构上环体和柔性结构下环体；
[0034]所述柔性结构上环体和柔性结构下环体的尺寸相同；
[0035]所述柔性结构上环体和柔性结构下环体之间连接有三组沿所述柔性结构周向均布的柔性支腿，每组所述柔性支腿均包括两根柔性支腿；
[0036]所述柔性支腿的下部与所述柔性结构下环体一体式结构，所述柔性支腿的上部朝向所述柔性结构上环体延伸、并与所述柔性结构上环体预留一定空隙地形成为柔性环节；
[0037]每组所述的两根柔性支腿对称布置、并形成为拱形结构；
[0038]所述拱形结构内部集成有压电驱动陶瓷；
[0039]所述柔性结构上环体与所述压电驱动陶瓷同轴的位置开设有第一安装平台安装
孔；
[0040]所述柔性结构下环体位于相邻两个拱形结构之间的部分开设有承力塔装配孔。
[0041]进一步的，所述承力塔包括：
[0042]形成于所述承力塔上端的承力塔连接法兰体，所述次镜组件通过所述柔性结构与所述承力塔装配于所述承力塔连接法兰体处；
[0043]与所述承力塔连接法兰体固连并朝向所述主三镜延伸的三条三角形筋板，三条所述三角形筋板沿所述承力塔连接法兰体的周向均布；
[0044]所述三角形筋板被配置为钝角三角形筋板，且所述三角形筋板的钝角朝向光轴；
[0045]所述三角形筋板开设有两个三角形镂空结构以形成为轻量化结构；
[0046]三条所述三角形筋板的下部的三条边处形成有锥筒，且所述锥筒由上至下直径逐渐增大，该锥筒与光轴同轴；
[0047]所述锥筒内部沿其轴向间隔布置有三个遮光环；
[0048]所述锥筒的上端沿其周向均布有三个螺纹孔，所述四镜通过该螺纹孔装配于所述锥筒的上端；
[0049]所述锥筒的下端延伸有三根安装支腿，且三根所述安装支腿沿所述锥筒的下端面周向均布；
[0050]所述承力塔的安装支腿穿过所述主三镜、并与所述基座装配固定。
[0051]进一步的，所述承力塔连接法兰体沿其周向开设有用以所述次镜组件装配次镜组件安装螺纹孔；
[0052]三条所述三角形筋板与所述次镜组件安装螺孔呈60
...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种应用于同轴四反光学系统的塔式相机结构，其特征在于，该塔式相机结构包括：主三镜(4)；通过承力塔(2)集成于所述主三镜(4)的反射面一侧的次镜组件(1)；所述次镜组件(1)与所述主三镜(4)同轴，且所述承力塔(2)上安装有与所述次镜组件(1)和主三镜(4)均同轴布置的四镜(3)；该塔式相机结构还包括：基板(5)；所述基板(5)通过柔性支撑件(6)装配于所述主三镜(4)的背面；所述基板(5)远离所述主三镜(4)一侧装配有焦面组件(7)；所述承力塔(2)、主三镜(4)、基板(5)、柔性支撑件(6)均形成有轻量化结构。2.根据权利要求1所述的一种应用于同轴四反光学系统的塔式相机结构，其特征在于，所述次镜组件(1)包括：次镜罩(101)；以及嵌入所述次镜罩(101)内部的次镜(102)；所述次镜罩(101)朝向所述次镜(102)一侧具有环状凸台(10201)；所述环状凸台(10201)与所述次镜(102)的光轴同轴、且所述环状凸台(10201)与所述次镜(102)的连接处形成有环状切口(8)；所述环状凸台(10201)的周向具有沿其径向延伸的三组第一安装平台(10202)，三组所述第一安装平台(10202)沿所述环状凸台(10201)的周向均布；所述次镜罩(101)的上端凹陷地形成有三个沿所述次镜罩(101)周向均布的凹槽(10101)，所述凹槽(10101)底部开设有凹槽通孔(10102)；所述第一安装平台(10202)开设有与所述凹槽通孔(10102)匹配的第一通孔；所述次镜(102)嵌通过装配于所述凹槽通孔(10102)和第一通孔的次镜安装螺钉(104)紧固固定；该次镜组件(1)还包括：集成于所述次镜(102)背面的柔性结构(103)；所述次镜组件(1)通过所述柔性结构(103)与所述承力塔(2)装配固定。3.根据权利要求2所述的一种应用于同轴四反光学系统的塔式相机结构，其特征在于，所述柔性结构(103)包括沿轴线间隔分布的两个环体，分别为柔性结构上环体(10301)和柔性结构下环体(10302)；所述柔性结构上环体(10301)和柔性结构下环体(10302)的尺寸相同；所述柔性结构上环体(10301)和柔性结构下环体(10302)之间连接有三组沿所述柔性结构(103)周向均布的柔性支腿，每组所述柔性支腿均包括两根柔性支腿；所述柔性支腿的下部与所述柔性结构下环体(10302)一体式结构，所述柔性支腿的上部朝向所述柔性结构上环体(10301)延伸、并与所述柔性结构上环体(10301)预留一定空隙地形成为柔性环节；每组所述的两根柔性支腿对称布置、并形成为拱形结构(10303)；所述拱形结构(10303)内部集成有压电驱动陶瓷(105)；所述柔性结构上环体(10301)与所述压电驱动陶瓷(105)同轴的位置开设有第一安装
平台安装孔；所述柔性结构下环体(10302)位于相邻两个拱形结构(10303)之间的部分开设有承力塔装配孔(10304)。4.根据权利要求3所述的一种应用于同轴四反光学系统的塔式相机结构，其特征在于，所述承力塔(2)包括：形成于所述承力塔(2)上端的承力塔连接法兰体(201)，所述次镜组件(1)通过所述柔性结构(103)与所述承力塔(2)装配于所述承力塔连接法兰体(201)处；与所述承力塔连接法兰体(201)固连并朝向所述主三镜(4)延伸的三条三角形筋板(202)，三条所述三角形筋板(202)沿所述承力塔连接法兰体(201)的周向均布；所述三角形筋板(202)被配置为钝角三角形筋板，且所述三角形筋板(202)的钝角(20201)朝向光轴；所述三角形筋板(202)开设有两个三角形镂空结构(20202)以形成为轻量化结构；三条所述三角形筋板(202)的下部的三条边处形成有锥筒(203)，且所述锥筒(203)由上至下直径逐渐增大，该锥筒(203)与光轴同轴；所述锥筒(203)内部沿其轴向间隔布置有三个遮光环(20301)；所述锥筒(203)的上端沿其周向均布有三个螺纹孔，所述四镜(3)通过该螺纹孔装配于所述锥筒(203)的上端；所述锥筒(203)的下端延伸有三根安装支腿(204)，且三根所述安装支腿(204)沿所述锥筒(203)的下端面周向均布；所述承力塔(2)的安装支腿(204)穿过所述主三镜(4)、并与所述基座(5)装配固定。5.根据权利要求4所述的一种应用于同轴四反光学系统的塔式相机结构，其特征在于，所述承力塔连接法兰体(201)沿其周向开设有用以所述次镜组件(1)装配次镜组件安装螺纹孔(20101)；三条所述三角形筋板(202)与所述次镜组件安装螺孔(20101)呈60
°
错误布置。6.根据权利要求4所述的一种应用于同轴四反光学系统的塔式相机结构，其特征在于，所述四镜(3)的背部具有一安装盘(302)，所述安装盘(302)与所述四镜(3)的连接处形成有环状切口(8)；所述安装盘(302)周向均布有...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐伟，李云峰，李宗轩，张德福，王天聪，
申请(专利权)人：中国科学院长春光学精密机械与物理研究所，
类型：发明
国别省市：