一种大口径透镜柔性支撑结构及装调方法技术

本发明专利技术提供了一种大口径透镜柔性支撑结构及装调方法，该柔性支撑结构包括透镜和镜座，透镜通过柔性轴向支撑组件和柔性径向支撑组件与镜座连接，镜座开设有靠近透镜凸面的第一安装部和靠近透镜平面的第二安装部；柔性轴向支撑组件包括内压圈、外压圈以及用于连接内压圈和外压圈的柔性件，外压圈与第一安装部连接，内压圈与透镜贴合；柔性径向支撑组件包括多个压块和柔性垫块，多个压块均布于第二安装部，柔性垫块设置在压块和透镜边缘之间。在满足支撑刚度的同时，轴向柔性的外压圈、柔性件和内压圈降低了压圈结构变形及预紧力大小对透镜面形的影响，同时降低了热变形的影响；径向采用柔性垫块支撑，减小了修件工作，降低了热变形影响，同时具备主动校正面形能力。同时具备主动校正面形能力。同时具备主动校正面形能力。

【技术实现步骤摘要】
一种大口径透镜柔性支撑结构及装调方法


[0001]本专利技术涉及光学
，尤其涉及一种大口径透镜柔性支撑结构及装调方法。

技术介绍

[0002]望远镜中透镜是光路中常用的光学元件，随着望远镜口径增大，尤其是是大视场巡天望远镜口径增大，透镜的尺寸也随之增大。透镜通过外径与镜筒配合起到径向定位及支撑作用，轴向则依靠压圈压紧，实现轴向定位及支撑。现有的透镜支撑结构需要旋紧压圈螺纹使压圈与透镜表面贴合，由于螺纹配合有侧隙，需要有一定预紧才能使得透镜被压圈牢靠地固定。如果预紧力不足，则透镜位置不够稳定；如果预紧力过大，将会带来较大应力，影响透射波前。为更好调节压圈与透镜表面的预紧量，压圈需要采用细牙螺纹，减小导程和侧隙。此外，径向方向上透镜与镜座间配合为间隙配合，以适应不同温度下线胀系数不同而带来的热变形，间隙的调整需要根据装调时进行迭代尝试，多次返修镜座配合孔的孔径直至配合间隙合适。对于口径在200mm以内的透镜，常用压圈结构进行支撑，由于口径较小，因此透镜通常视为刚体，忽略支撑应力对透镜面形的影响。
[0003]然而随着透镜口径增大，压圈直径过大，螺纹导程也需相应增大，同时压圈刚度也降低，加工时容易翘曲变形，与透镜贴合性更差，支撑刚度也变弱。而对于米级口径的大视场望远镜，透镜尺寸已超过300mm，重量也超过10kg，因此对于透镜的支撑结构要求更为严格，传统支撑方法已无法满足这类尺寸和重量的透镜。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于提供一种大口径透镜柔性支撑结构及装调方法，以解决现有技术中透镜口径增大，压圈直径过大，螺纹导程也相应增大，同时压圈刚度也降低，加工时容易翘曲变形，与透镜贴合性更差，支撑刚度也变弱的技术问题。
[0005]为解决上述技术问题，本专利技术采用如下技术方案：
[0006]本申请提供了一种大口径透镜柔性支撑结构，包括透镜和镜座，所述透镜通过柔性轴向支撑组件和柔性径向支撑组件与所述镜座连接，所述镜座开设有靠近所述透镜凸面的第一安装部和靠近所述透镜平面的第二安装部；所述柔性轴向支撑组件包括内压圈、外压圈以及用于连接所述内压圈和所述外压圈的柔性件，所述外压圈与所述第一安装部连接，所述内压圈与所述透镜贴合；所述柔性径向支撑组件包括多个压块和柔性垫块，多个所述压块均布于所述第二安装部，所述柔性垫块设置在所述压块和所述透镜边缘之间。
[0007]可选地，所述内压圈、所述外压圈和所述柔性件为一体结构。
[0008]可选地，所述柔性件为片状结构的柔性片。
[0009]可选地，所述柔性件为柔性铰链。
[0010]可选地，所述外压圈与所述第一安装部螺纹连接。
[0011]可选地，所述压块通过螺钉与所述第二安装部连接。
[0012]可选地，所述柔性垫块由RTV材料或聚四氟乙烯材料制成，或者所述柔性垫块为弹
簧。
[0013]本申请还提了一种大口径透镜柔性支撑结构的装调方法，其包括以下步骤：
[0014]S10、提供上述的大口径透镜柔性支撑结构；
[0015]S20、通过有限元仿真分析在最大外载荷作用下，所述透镜的轴向刚体位移、所述柔性片的最大Von Mises应力以及温度变化下的透镜表面变形，并调整所述柔性件的厚度；通过有限元仿真或实验手段确定所述柔性垫块的压缩量，通过调整所述压块的拧紧力矩调节所述柔性垫块的压缩量，进而调整所述压块的预紧力，改善面形；
[0016]S30、根据干涉仪对透镜表面波前的实测图判断，将透镜镜面面形中低点附近所述压块的压缩量提高，高点附近所述压块的压缩量降低，调整后再测量面形，反复迭代。
[0017]可选地，所述步骤S20中，所述透镜的轴向刚体位移不超过0.02mm，所述柔性片的最大Von Mises应力根据材料的屈服强度确定，所述透镜表面变形RMS不超过1/20λ(λ＝632.8nm)。
[0018]可选地，所述步骤S20中，通过有限元仿真或实验手段确定所述柔性垫块的压缩量为15％。
[0019]由上述技术方案可知，本专利技术至少具有如下优点和积极效果：
[0020]本申请提供了一种大口径透镜柔性支撑结构，包括透镜和镜座，透镜通过柔性轴向支撑组件和柔性径向支撑组件与镜座连接，镜座开设有靠近透镜凸面的第一安装部和靠近透镜平面的第二安装部；柔性轴向支撑组件包括内压圈、外压圈以及用于连接内压圈和外压圈的柔性件，外压圈与第一安装部连接，内压圈与透镜贴合；柔性径向支撑组件包括多个压块和柔性垫块，多个压块均布于第二安装部，柔性垫块设置在压块和透镜边缘之间。在满足支撑刚度的同时，轴向柔性的外压圈、柔性件和内压圈降低了压圈结构变形及预紧力大小对透镜面形的影响，同时降低了热变形的影响；径向采用柔性垫块支撑，减小了修件工作，降低了热变形影响，同时具备主动校正面形能力。
附图说明
[0021]图1是本专利技术提供的大口径透镜柔性支撑结构一实施例中柔性轴向支撑组件的结构示意图。
[0022]图2是图1所示的结构沿A
‑
A轴的剖视示意图。
[0023]图3是图2所示的结构沿B
‑
B轴的剖视示意图。
[0024]附图标记说明如下：
[0025]1、柔性件；2、内压圈；3、外压圈；4、透镜；5、镜座；6、柔性垫块；7、压块。
具体实施方式
[0026]体现本专利技术特征与优点的典型实施方式将在以下的说明中详细叙述。应理解的是本专利技术能够在不同的实施方式上具有各种的变化，其皆不脱离本专利技术的范围，且其中的说明及图示在本质上是当作说明之用，而非用以限制本专利技术。
[0027]为提高支承刚度，同时降低压圈机加变形的影响，本专利技术提出了一种柔性压圈、径向柔性压块的大口径透镜柔性支撑结构。通过柔性片，使得压圈在提供预紧的同时不会给透镜带来过大的应力。同时径向采用均布柔性块，柔性块可以补偿径向间隙，同时在温度变
化时降低热应力，减少了镜座返修的工作量。此外，径向均布的柔性块，还可单独调节其预紧量，实现对面形的主动补偿。
[0028]以下将以实施例1具体阐明本专利技术的大口径透镜柔性支撑结构的具体结构。
[0029]请参阅图1和图2，本申请提供的所述大口径透镜柔性支撑结构包括透镜4和镜座5，所述透镜4通过柔性轴向支撑组件和柔性径向支撑组件与所述镜座5连接。
[0030]所述透镜4安装在所述镜座5内，所述透镜4具有相对的凸面和平面，所述平面朝向所述镜座5。
[0031]所述镜座5具有容纳所述透镜4的安装部，所述安装部的内径与所述透镜4的外径间隙配合，可降低配合要求，方便加工。所述安装部包括第一安装部和第二安装部，所述第一安装部靠近所述透镜4的凸面，所述第二安装部靠近所述透镜4的平面。
[0032]请再参阅图1，所述柔性轴向支撑组件包括内压圈2、外压圈3以及用于连接所述内压圈2和所述外压圈3的柔性件1，所述外压圈3与所述第一安装部连接，所述内压圈2与所述透镜4贴合。
[0033]本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种大口径透镜柔性支撑结构，包括透镜和镜座，所述透镜通过柔性轴向支撑组件和柔性径向支撑组件与所述镜座连接，其特征在于：所述镜座开设有靠近所述透镜凸面的第一安装部和靠近所述透镜平面的第二安装部；所述柔性轴向支撑组件包括内压圈、外压圈以及用于连接所述内压圈和所述外压圈的柔性件，所述外压圈与所述第一安装部连接，所述内压圈与所述透镜贴合；所述柔性径向支撑组件包括多个压块和柔性垫块，多个所述压块均布于所述第二安装部，所述柔性垫块设置在所述压块和所述透镜边缘之间。2.根据权利要求1所述的大口径透镜柔性支撑结构，其特征在于，所述内压圈、所述外压圈和所述柔性件为一体结构。3.根据权利要求1所述的大口径透镜柔性支撑结构，其特征在于，所述柔性件为片状结构的柔性片。4.根据权利要求1所述的大口径透镜柔性支撑结构，其特征在于，所述柔性件为柔性铰链。5.根据权利要求1所述的大口径透镜柔性支撑结构，其特征在于，所述外压圈与所述第一安装部螺纹连接。6.根据权利要求1所述的大口径透镜柔性支撑结构，其特征在于，所述压块通过螺钉与所述第二安装部连接。7.根据权利要求1所述的大口径透镜柔性支撑结构，其特征在于，所述柔性垫块由...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭鹏，赵金宇，范磊，吕天宇，姜海波，姜晰文，吕游，
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：