一種大口徑反射鏡的微應(yīng)力支撐結(jié)構(gòu)的制作方法
【專利摘要】本實用新型屬于光學(xué)領(lǐng)域，提供了一種大口徑反射鏡的微應(yīng)力支撐結(jié)構(gòu)，旨在解決傳統(tǒng)支撐結(jié)構(gòu)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(xué)系統(tǒng)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(nèi)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(nèi)圈和外圈之間均設(shè)有消應(yīng)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(xué)系統(tǒng)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(jié)構(gòu)簡單、易裝配的優(yōu)點。
【專利說明】
一種大口徑反射鏡的微應(yīng)力支撐結(jié)構(gòu)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實用新型屬于光學(xué)工程領(lǐng)域，涉及一種大口徑反射鏡的微應(yīng)力支撐結(jié)構(gòu)，這里所說的大口徑反射鏡是指直徑^ 600mm的反射鏡。
【背景技術(shù)】
[0002]目前在光學(xué)工程領(lǐng)域中，尤其是在大口徑光學(xué)系統(tǒng)的研制中，大口徑反射鏡的支撐結(jié)構(gòu)已成為研究的焦點問題。由于光學(xué)系統(tǒng)周圍環(huán)境的因素所產(chǎn)生的熱變、振動，以及傳統(tǒng)支撐結(jié)構(gòu)所帶來的裝配應(yīng)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(guān)系到光學(xué)系統(tǒng)的性能指標，因此若反射鏡的支撐結(jié)構(gòu)存在問題，將導(dǎo)致光學(xué)系統(tǒng)的性能指標失效，甚至使光學(xué)系統(tǒng)報廢。
[0003]對于小于600mm口徑的反射鏡，傳統(tǒng)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(tǒng)光學(xué)組件的熱變形以及光學(xué)系統(tǒng)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(nèi)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(yīng)力支撐結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)大口徑反射鏡的微應(yīng)力支撐，保證反射鏡的面型精度，確保光學(xué)系統(tǒng)性能指標的穩(wěn)定性，具有結(jié)構(gòu)簡單、易裝配的特點。
[0005]本實用新型的技術(shù)方案是:
[0006]—種大口徑反射鏡的微應(yīng)力支撐結(jié)構(gòu)包括大口徑反射鏡、鏡座和光學(xué)系統(tǒng)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(shè)有第一消應(yīng)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(xué)系統(tǒng)底板相連。所述鏡座中心軸上設(shè)有多個第二消應(yīng)力槽，第二消應(yīng)力槽位于鏡座中心軸與大口徑反射鏡的配合區(qū)域。所述軸向緊固壓圈由內(nèi)圈和外圈組成，在內(nèi)圈和外圈之間設(shè)有第三消應(yīng)力槽。所述內(nèi)圈上設(shè)有多個凸片，所述凸片沿內(nèi)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(shù)方案，本實用新型還作出如下優(yōu)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(shù)較低的金屬材料或者復(fù)合材料制成。
[0011]本實用新型的優(yōu)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(shè)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(xué)系統(tǒng)底板相連，有效減小了系統(tǒng)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(tǒng)軸向緊固壓圈易對反射鏡產(chǎn)生過定位的不易影響;設(shè)置多個消應(yīng)力槽，進一步減小熱變形和裝配應(yīng)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(tǒng)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(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)不意圖；
[0017]圖2為鏡座的結(jié)構(gòu)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(cè)視圖；
[0022]圖6為軸向緊固壓圈微應(yīng)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(yīng)力槽;23-第二消應(yīng)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(xué)系統(tǒng)底板;4-軸向緊固壓圈;41-內(nèi)圈;42-外圈;43-第三消應(yīng)力槽;44-凸片;5硅橡膠。
【具體實施方式】
[0024]下面結(jié)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(yīng)力支撐結(jié)構(gòu)包括大口徑反射鏡1、鏡座2和光學(xué)系統(tǒng)底板3。鏡座2采用熱膨脹系數(shù)較低的金屬材料或者復(fù)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(shè)有第一消應(yīng)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(qū)域設(shè)有多個第二消應(yīng)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(shè)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(xué)系統(tǒng)底板3上，以消除光學(xué)系統(tǒng)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(yīng)力槽22，當大口徑反射鏡I和鏡座2產(chǎn)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(chǎn)生接觸應(yīng)力，從而消除光學(xué)系統(tǒng)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(cè)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(shè)計，由內(nèi)圈41和外圈42組成，在內(nèi)圈41上沿軸向均勻布設(shè)三個凸片44，同時在內(nèi)圈41和外圈42之間開設(shè)第三消應(yīng)力槽43，第三消應(yīng)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(fā)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(nèi)應(yīng)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(jié)構(gòu)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(nèi)應(yīng)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(huán)境因素變化對大口徑反射鏡面型的影響，確保光學(xué)系統(tǒng)的指標穩(wěn)定性。
【主權(quán)項】
1.一種大口徑反射鏡的微應(yīng)力支撐結(jié)構(gòu)，包括大口徑反射鏡、鏡座和光學(xué)系統(tǒng)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(shè)有第一消應(yīng)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(xué)系統(tǒng)底板相連； 所述鏡座中心軸上設(shè)有多個第二消應(yīng)力槽，所述第二消應(yīng)力槽位于鏡座中心軸與大口徑反射鏡的配合區(qū)域； 所述軸向緊固壓圈由內(nèi)圈和外圈組成，在內(nèi)圈和外圈之間設(shè)有第三消應(yīng)力槽;所述內(nèi)圈上設(shè)有多個凸片，所述凸片沿內(nèi)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(jù)權(quán)利要求1所述的一種大口徑反射鏡的微應(yīng)力支撐結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述凸片有3個。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種大口徑反射鏡的微應(yīng)力支撐結(jié)構(gòu)，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(jù)權(quán)利要求3所述的一種大口徑反射鏡的微應(yīng)力支撐結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述鏡座采用熱膨脹系數(shù)較低的金屬材料或者復(fù)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(fā)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(xué)院西安光學(xué)精密機械研究所