一種大口徑反射鏡的微應力支撐結構的制作方法
【專利摘要】本實用新型屬于光學領域,提供了一種大口徑反射鏡的微應力支撐結構,旨在解決傳統支撐結構難以保證反射鏡面型的問題。本實用新型包括大口徑反射鏡、鏡座、軸向緊固壓圈和光學系統底板,其中鏡座包括鏡座底板和鏡座中心軸,鏡座底板包括前端底板和后端底板;軸向緊固壓圈由帶有多個凸片的內圈和外圈組成。在前端底板和后端底板之間、鏡座中心軸上、內圈和外圈之間均設有消應力槽。裝配時,鏡座中心軸從大口徑反射鏡的中心孔穿過形成間隙配合,大口徑反射鏡的底部緊靠鏡座前端底板,大口徑反射鏡的另一端通過軸向緊固壓圈緊固定位,鏡座后端底板通過柔性鉸鏈與光學系統底板相連。本實用新型可有效保證反射鏡的面型精度,具有結構簡單、易裝配的優點。
【專利說明】
一種大口徑反射鏡的微應力支撐結構
技術領域
[0001]本實用新型屬于光學工程領域,涉及一種大口徑反射鏡的微應力支撐結構,這里所說的大口徑反射鏡是指直徑^ 600mm的反射鏡。
【背景技術】
[0002]目前在光學工程領域中,尤其是在大口徑光學系統的研制中,大口徑反射鏡的支撐結構已成為研究的焦點問題。由于光學系統周圍環境的因素所產生的熱變、振動,以及傳統支撐結構所帶來的裝配應力等對反射鏡的面型均有直接影響,而反射鏡的面型好壞則直接關系到光學系統的性能指標,因此若反射鏡的支撐結構存在問題,將導致光學系統的性能指標失效,甚至使光學系統報廢。
[0003]對于小于600mm口徑的反射鏡,傳統上長采用剛性支撐,反射鏡軸端采用壓圈軸向固定,難以消除或減小系統光學組件的熱變形以及光學系統的振動對反射鏡面型影響,并且裝配時壓圈對反射鏡易造成過定位,繼而影響反射鏡的面型精度。
【實用新型內容】
[0004]基于以上背景,本實用新型提供了一種大口徑反射鏡的微應力支撐結構,實現大口徑反射鏡的微應力支撐,保證反射鏡的面型精度,確保光學系統性能指標的穩定性,具有結構簡單、易裝配的特點。
[0005]本實用新型的技術方案是:
[0006]—種大口徑反射鏡的微應力支撐結構包括大口徑反射鏡、鏡座和光學系統底板。所述鏡座包括鏡座底板和鏡座中心軸。裝配時,鏡座中心軸從大口徑反射鏡的中心孔穿過,大口徑反射鏡的底部緊靠鏡座底板,大口徑反射鏡的另一端通過軸向緊固壓圈緊固定位。其特殊之處在于:所述大口徑反射鏡與鏡座中心軸之間為間隙配合。所述鏡座底板包括前端底板和后端底板,前端底板和后端底板之間設有第一消應力槽;所述前端底板緊靠大口徑反射鏡的底部,用于對大口徑反射鏡軸向定位;所述后端底板通過多個柔性鉸鏈與光學系統底板相連。所述鏡座中心軸上設有多個第二消應力槽,第二消應力槽位于鏡座中心軸與大口徑反射鏡的配合區域。所述軸向緊固壓圈由內圈和外圈組成,在內圈和外圈之間設有第三消應力槽。所述內圈上設有多個凸片,所述凸片沿內圈周向均勻排布;裝配完成后,所述凸片緊貼大口徑反射鏡。
[0007]基于以上基本技術方案,本實用新型還作出如下優化:
[0008]所述凸片有3個,通過這種三點式緊固的形式,消除壓圈對反射鏡的過定位。
[0009]所述前端底板與大口徑反射鏡的底部通過硅橡膠粘接。
[0010]所述鏡座采用熱膨脹系數較低的金屬材料或者復合材料制成。
[0011]本實用新型的優點是:
[0012]1、能有效保證反射鏡的面型精度
[0013]本實用新型主要采用以下措施來保證反射鏡面型精度:鏡座采用前后端分體式設計,鏡座前端底板粘接反射鏡,鏡座后端底板通過柔性鉸鏈與光學系統底板相連,有效減小了系統振動對反射鏡的不良影響;軸向緊固壓圈采用三點緊固定位形式對反射鏡進行軸向定位,避免了傳統軸向緊固壓圈易對反射鏡產生過定位的不易影響;設置多個消應力槽,進一步減小熱變形和裝配應力對反射鏡面型的影響。
[0014]2、易裝配,對裝配工藝水平要求較低
[0015]傳統軸向緊固壓圈在裝配時容易對反射鏡過定位而影響反射鏡的面型,因此對裝配工藝水平要求較高;而本實用新型利用幾何上的“三點確定一面”原理,采用三點緊固的結構形式,有效避免了軸向緊固壓圈的底部與反射鏡的端面接觸不均,消除軸向緊固壓圈對反射鏡的過定位,在保證反射鏡的面型精度的前提下,極大的降低了裝配難度。
【附圖說明】
[0016]圖1為本實用新型的結構不意圖;
[0017]圖2為鏡座的結構不意圖;
[0018]圖3為鏡座后端底板上柔性支撐的示意圖;
[0019]圖4為大口徑反射鏡與鏡座中心軸“軸孔間隙配合”示意圖;
[0020]圖5A為軸向緊固壓圈的立體圖;
[0021]圖5B為軸向緊固壓圈的側視圖;
[0022]圖6為軸向緊固壓圈微應力形變示意圖;
[0023]其中,丨-大口徑反射鏡;2-鏡座;21-鏡座中心軸;22-第一消應力槽;23-第二消應力槽;24-柔性鉸鏈;25-鏡座底板;251-前端底板;252-后端底板;3-光學系統底板;4-軸向緊固壓圈;41-內圈;42-外圈;43-第三消應力槽;44-凸片;5硅橡膠。
【具體實施方式】
[0024]下面結合附圖和【具體實施方式】對本實用新型作詳細說明。
[0025]如圖1、圖2和圖3所示,本實用新型所提供的大口徑反射鏡的微應力支撐結構包括大口徑反射鏡1、鏡座2和光學系統底板3。鏡座2采用熱膨脹系數較低的金屬材料或者復合材料制成,其包括鏡座底板25和鏡座中心軸21;鏡座底板25包括前端底板251和后端底板252,在前端底板251和后端底板252之間設有第一消應力槽22;鏡座中心軸21為階梯軸,其上與大口徑反射鏡I配合的區域設有多個第二消應力槽22。
[0026]裝配時,將鏡座中心軸21從大口徑反射鏡I的中心孔穿過,形成軸孔間隙配合,形成對大口徑反射鏡I的徑向定位;使前端底板251緊靠大口徑反射鏡I的底部(前端底板251與大口徑反射鏡I的底部通過硅橡膠5粘接),對大口徑反射鏡I進行軸向定位,再利用軸向緊固壓圈4對大口徑反射鏡I進行軸向緊固;后端底板252上設置有多個柔性鉸鏈24,通過柔性鉸鏈24將大口徑反射鏡I和鏡座2連接在光學系統底板3上,以消除光學系統振動對大口徑反射鏡I面型的不良影響。
[0027]由于大口徑反射鏡I和鏡座中心軸21之間有配合間隙,同時在鏡座中心軸21上加工有第二消應力槽22,當大口徑反射鏡I和鏡座2產生熱變形時,大口徑反射鏡I和鏡座2在軸向之間不會接觸(如圖4中A處所示),因此不會產生接觸應力,從而消除光學系統組件熱變形對大口徑反射鏡I面型精度的影響。
[0028]圖5A和圖5B分別為軸向緊固壓圈4的立體圖和側視圖,如圖5A和圖5B所示,軸向緊固壓圈4采用彈性壓片式設計,由內圈41和外圈42組成,在內圈41上沿軸向均勻布設三個凸片44,同時在內圈41和外圈42之間開設第三消應力槽43,第三消應力槽43使得三個凸片44成為具有微變形功能的彈片。當大口徑反射鏡I或者軸向緊固壓圈4發生微變形時,可以通過這三個凸片44自身的微變形(如圖6中B處所示),消除對大口徑反射鏡I的內應力對面型精度的不利影響。裝配完成后,凸片44緊貼大口徑反射鏡I的端面,這種三點緊固的結構形式,避免了軸向緊固壓圈4的底部與大口徑反射鏡I的端面接觸不均而造成的大口徑反射鏡I內應力分布不均對面型精度的不利影響。
[0029]本實用新型通過多種措施,可有效減小甚至消除各類固定支撐和外界環境因素變化對大口徑反射鏡面型的影響,確保光學系統的指標穩定性。
【主權項】
1.一種大口徑反射鏡的微應力支撐結構,包括大口徑反射鏡、鏡座和光學系統底板;所述鏡座包括鏡座底板和鏡座中心軸;裝配時,鏡座中心軸從大口徑反射鏡的中心孔穿過,大口徑反射鏡的底部緊靠鏡座底板,大口徑反射鏡的另一端通過軸向緊固壓圈緊固定位;其特征在于: 所述大口徑反射鏡與鏡座中心軸之間為間隙配合; 所述鏡座底板包括前端底板和后端底板,前端底板和后端底板之間設有第一消應力槽;所述前端底板緊靠大口徑反射鏡的底部,用于對大口徑反射鏡軸向定位;所述后端底板通過多個柔性鉸鏈與光學系統底板相連; 所述鏡座中心軸上設有多個第二消應力槽,所述第二消應力槽位于鏡座中心軸與大口徑反射鏡的配合區域; 所述軸向緊固壓圈由內圈和外圈組成,在內圈和外圈之間設有第三消應力槽;所述內圈上設有多個凸片,所述凸片沿內圈周向均勻排布;裝配完成后,所述凸片緊貼大口徑反射Ho2.根據權利要求1所述的一種大口徑反射鏡的微應力支撐結構,其特征在于:所述凸片有3個。3.根據權利要求2所述的一種大口徑反射鏡的微應力支撐結構,其特征在于:所述前端底板與大口徑反射鏡的底部通過硅橡膠粘接。4.根據權利要求3所述的一種大口徑反射鏡的微應力支撐結構,其特征在于:所述鏡座采用熱膨脹系數較低的金屬材料或者復合材料制成。
【文檔編號】G02B7/183GK205485010SQ201620167905
【公開日】2016年8月17日
【申請日】2016年3月4日
【發明人】劉陽, 林上民, 王靈光, 劉杰, 王虎, 薛要克, 劉美瑩, 陳蘇, 楊少東
【申請人】中國科學院西安光學精密機械研究所