CN103792641B - 一种空间光学镜头 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种空间光学镜头。包括镜筒以及设置在镜筒内部的多个镜组，各镜组之间通过压圈定位连接；镜组包括机械镜框与设置在机械镜框内部的光学镜片；镜筒的定位面至少设置两个用于拆卸镜头的拆卸孔；镜筒内壁上设置有通气槽；压圈上设置沉孔、排气槽和排气孔；压圈上的沉孔与机械镜框之间设置有用于防止外部灰尘进入光学镜头内部以及将光学镜头内部气体排出的微孔零件；排气槽、排气孔、沉孔相和微孔零件贯通，用于将光学镜头内的气体排出。

Description

一种空间光学镜头

技术领域

本发明属于光学工程领域，涉及一种光学镜头，尤其涉及一种空间光学镜头。

背景技术

目前，光学工程领域中，尤其是相关的航天领域光学载荷，光学载荷是在真空环境下工作，光学镜头内部的空气通过预先设计的排气孔装置逐渐排出，镜头内外均为相同真空环境，光学镜头不会产生内外压力差，从而避免压力差产生的镜片的应力变形，造成光学指标的变化，更严重的使光学镜头焦距的偏离，实际成像焦面与光学载荷预置的焦面位置的偏离，造成成像的模糊，降低光学载荷的实际使用效果。目前，为了对光学镜头进行排气，一般的设计是在镜框加工通气孔，间隔圈加工通气槽，镜筒内壁加工通气槽，在镜筒的通气槽上，镜筒加工排气孔。但是，光学系统在发射前要在地面上进行存放、安装、调试、野外试验等工作，空气中的浮尘会通过排气孔和通气槽进入光学系统内部，附着在玻璃镜镜片上，产生多余物，可能腐蚀玻璃镜镜片，导致光学载荷的镜头降级使用甚或报废。

因此，目前的通气装置具备通气效果，但不具备防尘功能，不能很好的满足我国航天发展的需要。

其次，为了保证较高的光学系统同轴度，一般采用双层结构形式设计，通过定心加工工艺，使得子镜框与镜筒紧配合，通过控制二者的配合间隙提高整个光学系统镜片的同轴度。镜框在定心加工时会产生微变形影响镜框外径的圆度，同时，镜筒内径精加工时，车床径向跳动也会影响到镜筒内径的圆度。

可见，实际的配合间隙只有几个微米甚至局部过盈紧配合，造成光学镜头难以拆卸，通常采用三种拆卸方式：1.镜头在硬质界面进行磕碰，子镜框依靠惯性，从镜头中拆出；2.在有余量结构尺寸的个别镜框边缘加工螺纹孔，用螺杆提拔镜框，从镜头拆出；3.为了保护光学镜片不被划伤，采取破坏性的切削镜筒方式完成拆卸。

对以上3中拆卸方式特点论述如下：

拆卸方法1，效率慢，费时费力，拆卸周期长，在磕碰过程中，镜筒表面损伤，镜片由于惯性挤压，内应力过大，镜片可能破裂报废；

拆卸方法2，只有在个别特殊情况下使用，不能广泛采用，因为空间光学镜头，是航天产品，镜头的质量有严格限制，镜框绝大多数情况下，不能加工拆卸螺纹孔，根本不具备这样的拆卸条件；

拆卸方法3，使用破坏性切削镜筒方式拆卸，镜头主镜筒完全报废，操作过程中镜片仍有可能损伤，拆卸成本高，风险大。因此，目前的镜头设计不具有简易的拆卸维修性能。

发明内容

为了解决背景技术中所存在的技术问题，本发明提出了一种空间光学镜头，有效的使光学镜头具备通气效果，且具备防尘功能，并且具有简易的拆卸维修性能。

本发明的技术解决方案为：一种空间光学镜头，包括镜筒以及设置在镜筒内部的多个镜组，镜筒与镜组之间通过压圈定位连接；所述镜组包括机械镜框与设置在机械镜框内部的光学镜片；其特殊之处在于：上述镜筒定位面至少设置两个用于拆卸镜头的拆卸孔；上述镜筒内壁上设置有通气槽；上述压圈上设置沉孔、排气槽和排气孔；上述压圈上的沉孔与机械镜框之间设置有用于防止外部灰尘进入光学镜头内部以及将光学镜头内部气体排出的微孔零件；上述排气槽、排气孔、沉孔和微孔零件贯通，用于将光学镜头内的气体排出。

上述微孔零件的材质为纳米级陶瓷或者微孔金属材料。

本发明的有益效果为：

1.本发明采用纳米级的微孔零件制加工的零件安装在镜头压圈的排气孔的位置，通过压圈拧紧镜框，使得微孔零件被挤压定位，由于微孔零件可以防止空气中的灰尘和水汽进入镜头内部。微孔零件的微孔口径大于空气中的气体分子直径，可以满足光学镜头的真空释气要求，结构设计简单，容易实现。

2.本发明在镜头镜组定位面加工一组工艺拆卸孔，镜头返修拆卸时，可以通过工艺孔拆卸将光学镜组从镜筒中推压拆出，提高拆卸效率，避免传统的拆卸风险，节省了拆卸成本。镜头在正常使用过程中，采用密封措施，将工艺拆卸孔密封，不漏白，不产生多余物。

附图说明

图1为本发明结构示意图；

图2为本发明压圈结构示意图；

图3是本发明排气防尘防水汽示意图；

图4是本发明镜片拆卸示意图；

其中1-镜筒、2-镜组、3-压圈、4-微孔零件、5镜筒定位面、6通气槽。

具体实施方式

参见图1-4，一种空间光学镜头，包括镜筒1以及设置在镜筒1内部的多个镜组2，镜筒1与镜组2之间通过压圈3定位连接；镜组2包括机械镜框与设置在机械镜框内部的光学镜片；镜筒定位面5至少设置两个用于拆卸镜头的拆卸孔；镜筒1内壁上设置有通气槽；压圈3上设置沉孔、排气槽和排气孔；压圈3上的沉孔与机械镜框之间设置有用于防止外部灰尘进入光学镜头内部以及将光学镜头内部气体排出的微孔零件4；排气槽、排气孔、沉孔和微孔零件4贯通，用于将光学镜头内的气体排出。微孔零件4的材质为纳米级陶瓷或者微孔金属材料。

提供一种带有防尘，真空释气功能的光学镜头，包括压圈上的排气孔、排气槽，镜筒内螺纹退刀槽，镜筒内壁的通气槽，间隔圈的排气槽，其特殊之处在于：不用在镜筒内壁上加工排气孔，而是在镜头压圈上加装排气装置，具有防尘，真空释气功能的微孔零件部件。

上述部件是微孔纳米级的金属材料或者陶瓷材料制成的。

上述防尘，真空释气功能的光学镜头还包括设置在压圈上的排气孔，排气槽，镜筒内螺纹的退刀槽，镜筒内壁上的通气槽及间隔圈排气槽。所述通气槽、退刀槽、排气槽，排气孔均互相贯通。

上述的压圈最少只需加工一个排气孔既满足功能设计要求。

所加工的工艺拆卸孔，在产品装配完成后，可以采用黑色密封剂密封，不漏白，不影响镜头外观和光学系统的杂散光系数。在镜头拆卸时，可以将密封的工艺拆卸孔打开，采用拆卸装置通过工艺拆卸孔将光学镜组从镜头拆出。

上述的工艺拆卸孔是加工在镜头的镜组定位端面，一般加工2个以上的工艺拆卸孔。

上述的工艺拆卸孔密封采用黑色密封剂，不漏白，不产生多余物。

本发明为了实现防尘、释气功能，使用了微孔零件。在镜头外部有灰尘，由于灰尘直径远大于微孔零件的微孔直径，不能通过微孔零件而被阻挡在外，不能进入镜头内部，防止了镜头内部产生多余物的产生，影响光学载荷的使用；真空释气时，镜头外部为真空，镜头内部有空气，形成气压差，气体沿着镜筒内部的通气槽，经相连的镜筒内螺纹的退刀槽、压圈排气槽，抵达微孔零件底面，由于微孔零件的微孔直径大于气体分子直径，气体分子可以自由从微孔零件穿过，排出镜头，实现真空释气功能。

本发明为了实现镜头易拆卸特点，在镜头定位端面加工1组多个均匀分布的工艺拆卸孔，镜头正常使用过程中工艺拆卸孔被黑色密封剂密封，镜头不漏白，不产生多余物，不影响光学载荷的光学指标。

镜头在需要拆卸维修时，首先去除工艺拆卸孔的密封剂；然后将镜头压圈拆卸；最后使用拆卸装置将镜头拆卸。整个操作流程方便简单，加快了拆卸速度。

本发明不用在镜筒侧壁加工通气孔，而是通过压圈上的微孔零件进行释气；所述的压圈加工有沉孔和排气孔，沉孔给微孔零件提供装配空间，排气孔与沉孔同心，用于排气；所述的压圈加工有排气槽，排气槽与沉孔相贯通；所述的空间镜头的镜筒内壁加工有通气槽，镜头内壁不加工排气孔。

Claims (2)

1.一种空间光学镜头，包括镜筒以及设置在镜筒内部的多个镜组，所述镜筒与镜组之间通过压圈定位连接；所述镜组包括机械镜框与设置在机械镜框内部的光学镜片；其特征在于：所述镜筒的定位面至少设置两个用于拆卸镜头的拆卸孔；所述镜筒内壁上设置有通气槽；所述压圈上设置沉孔、排气槽和排气孔；所述压圈上的沉孔与机械镜框之间设置有用于防止外部灰尘进入光学镜头内部以及将光学镜头内部气体排出的微孔零件；所述排气槽、排气孔、沉孔和微孔零件贯通，用于将光学镜头内的气体排出。

2.根据权利要求1所述的空间光学镜头，其特征在于：所述微孔零件的材质为纳米级陶瓷或者微孔金属材料。