CN104898252B - 航空相机卡塞格林主次镜支撑结构 - Google Patents
航空相机卡塞格林主次镜支撑结构 Download PDFInfo
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Abstract
航空相机卡塞格林主次镜支撑结构属于光学工程技术领域，目的在于解决现有技术存在的支撑结构复杂、加工装调周期长和费用高的问题。本发明的主镜座与镜筒的一端固定连接，主镜座与镜筒之间设置有主镜垫片；次镜座与连接架固定连接，次镜座与连接架之间设置有轴向垫片和角度垫片，连接架与镜筒的另一端固定连接，主镜和次镜分别固定在主镜座和次镜座上。本发明中在主镜座上直接加工有柔性铰链，次镜座上加工有柔性槽，可以降低外界环境温度变化和装配过程中传递到反射镜表面上的应力，提高光学表面面形精度；主镜、次镜的轴向距离、相对角度可调，可以保证主镜、次镜具有正确的空间位置，装配过程简单、周期短。
Description
技术领域
本发明属于光学工程技术领域，具体涉及一种航空相机卡塞格林主次镜支撑结构。
背景技术
卡塞格林光学系统由于具有无色差、结构紧凑、宽光谱适用性等优点，已广泛应用于航空相机等光电侦察设备中。该类型光学系统由两块反射镜组成，抛物面的主镜和双曲面的次镜。主镜、次镜分别与其自身的机械支撑结构构成一个部件，主镜、次镜在完成光学加工、镀膜后与支撑结构固连，然后再将主镜组件、次镜组件安装到相机的主体结构上，并保证主镜、次镜满足光学系统设计的公差要求。
为了获得高质量的观测图像，要求主镜、次镜的面形及其相对空间位置都具有较高的精度。航空环境复杂，温度变化剧烈，反射镜和支撑结构的线膨胀系数不匹配引起的热应力会严重降低主镜、次镜的面型精度，造成系统成像质量的下降。相比透射式光学系统，反射式的卡塞格林光学系统结构复杂，主镜、次镜位置精度要求高，装调周期长、成本高；装配过程中螺栓会产生预紧力，传递到反射面上的预紧力也会引起镜面面形精度的降低。因此，在卡塞格林系统主次镜的支撑结构设计过程中，要同时考虑环境温度和装配应力对反射镜面形的影响，设计相应的消应力结构；设计简单可靠的调整结构，用来保证装调过程中主镜、次镜的位置精度，降低装调成本。
现有技术中的支撑结构具有柔节，能够消除温度变化对面形的影响，但是其结构复杂，反射镜通常通过镶嵌件、柔节和背板连接到支撑上，柔节和镶嵌件为单独零件，不同零件间配合精度要求高，存在加工装调周期长、费用高的问题。
发明内容
本发明的目的在于提出一种航空相机卡塞格林主次镜支撑结构，解决现有技术存在的加工装调复杂和费用高问题。
为实现上述目的，本发明的航空相机卡塞格林主次镜支撑结构包括主镜座、主镜垫片、镜筒、连接架、次镜座、角度垫片和轴向垫片；所述主镜座与所述镜筒的一端固定连接，主镜座与所述镜筒之间设置有主镜垫片；所述次镜座与所述连接架固定连接，所述次镜座与连接架之间设置有轴向垫片和角度垫片，所述连接架与所述镜筒的另一端固定连接，主镜和次镜分别固定在主镜座和次镜座上。
所述主镜座包括上圆环和下圆环，所述上圆环和下圆环通过径向均布的多个柔性铰链连接；所述上圆环内孔表面圆周均布多个环形注胶槽，所述注胶槽两侧设置有排气孔，注胶槽中间设置有注胶孔，所述下圆环周向有三处伸出的平面，平面上开有光孔；主镜背部圆凸台与所述上圆环的内孔配合，并胶粘固定，所述下圆环通过周向伸出的三处平面上的光孔与所述镜筒螺栓连接。
所述多个柔性铰链具体指三个，所述多个环形注胶槽具体指六个或三个。
所述多个环形注胶槽具体指六个。
所述次镜座为圆盘结构，中间设置有圆柱凸台，所述次镜座周向均匀设置有多个螺纹孔，每个螺纹孔周围开有柔性槽，次镜背部的盲孔与所述圆柱凸台配合并胶粘固定，所述次镜座通过螺纹孔与所述连接架螺栓连接。
所述多个螺纹孔具体指三个。
所述角度垫片为圆环形，一侧为平面，另一侧圆周均布三个环形凸台。
本发明的有益效果为：本发明的航空相机卡塞格林主次镜支撑结构的主镜座中的上圆环和下圆环通过三处均布的柔性铰链连接，该柔性铰链的径向刚度小，在外力作用下可以在径向产生微小变形，当外界环境温度变化时，主镜和主镜座线膨胀系数不相等而产生热应力，柔性铰链产生微小变形，降低传递到主镜反射面上的盈利，提高主镜的面形精度，另外，主镜座下圆环与镜筒通过螺栓连接，在螺栓装配过程中，螺栓会产生预紧力，主镜座上的柔性槽设计也会降低传递到主镜反射面上的预紧力大小，提高主镜的面形精度；所述次镜座连接用的螺纹孔周围加工有柔性槽，温度变化引起的热应力和装配过程中螺栓产生的预紧力会使柔性槽变形，降低了传递到次镜反射面上的应力，提高次镜的面形精度，本发明中在主镜座上直接加工有柔性铰链，次镜座上加工有柔性槽，可以降低外界环境温度变化和装配过程中传递到反射镜表面上的应力，提高光学表面面形精度；另外，次镜和连接架之间设置有角度垫片和轴向垫片，通过调整角度垫片和轴向垫片可以调节主镜和次镜之间的轴向距离和想多角度，保证主镜和次镜具有正确的空间位置，主镜座和次镜座分别与柔性铰链和柔性槽为一个零件，装配过程简单、周期短。
附图说明
图1为本发明的航空相机卡塞格林主次镜支撑结构剖视图；
图2为本发明的航空相机卡塞格林主次镜支撑结构示意图；
图3为本发明的航空相机卡塞格林主次镜支撑结构中的主镜座正视图；
图4为本发明的航空相机卡塞格林主次镜支撑结构中的主镜座示意图；
图5为本发明的航空相机卡塞格林主次镜支撑结构中的次镜座示意图；
图6为本发明的航空相机卡塞格林主次镜支撑结构中的角度垫片示意图。
其中：1、主镜座，2、主镜垫片，3、主镜，4、镜筒，5、连接架，6、次镜，7、次镜座，8、角度垫片，9、轴向垫片，10、上圆环，11、下圆环，12、柔性铰链，13、注胶槽，14、注胶孔，15、排气孔，16、柔性槽，17、圆柱凸台，18、环形凸台。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的实施方式作进一步说明。
参见附图1和附图2，本发明的航空相机卡塞格林主次镜支撑结构包括主镜座1、主镜垫片2、镜筒4、连接架5、次镜座7、角度垫片8和轴向垫片9；所述主镜座1与所述镜筒4的一端固定连接，主镜座1与所述镜筒4之间设置有主镜垫片2；所述次镜座7与所述连接架5固定连接，所述次镜座7与连接架5之间设置有轴向垫片9和角度垫片8，所述连接架5与所述镜筒4的另一端固定连接，主镜3和次镜6分别固定在主镜座1和次镜座7上。
参见附图3和附图4，所述主镜座1包括上圆环10和下圆环11，所述上圆环10和下圆环11通过径向均布的多个柔性铰链12连接；所述上圆环10内孔表面圆周均布多个环形注胶槽13，所述注胶槽13两侧设置有排气孔15，注胶槽13中间设置有注胶孔14，所述下圆环11周向有三处伸出的平面，平面上开有光孔；主镜3背部圆凸台与所述上圆环10的内孔配合，通过注胶孔14向注胶槽13中注入硫化硅橡胶，注胶过程中注胶槽13中的空气会通过排气孔15留出，这样可以保证硫化硅胶均匀地充满整个注胶槽13，实现胶接，所述下圆环11通过周向伸出的三处平面上的光孔与所述镜筒4螺栓连接。
所述多个柔性铰链12具体指三个，所述多个环形注胶槽13具体指六个或三个。
所述多个环形注胶槽13具体指六个。
参见附图5，所述次镜座7为圆盘结构，中间设置有圆柱凸台17，所述次镜座7周向均匀设置有多个螺纹孔，每个螺纹孔周围开有柔性槽16，次镜6背部的盲孔与所述圆柱凸台17配合并用硫化硅橡胶胶接在一起，所述次镜座7通过螺纹孔与所述连接架5螺栓连接。
所述多个螺纹孔具体指三个。
参见附图6，所述角度垫片8为圆环形，一侧为平面，另一侧圆周均布三个环形凸台18。
装配时通过修磨轴向垫片9，可以调节主镜3和次镜6之间的光轴方向距离，保证主镜3和次镜6的轴向位置精度；通过修磨角度垫片8上三个环形凸台18的高度，可以改变次镜6与主镜3间的相对倾斜角度，保证主镜3和次镜6倾角在光学设计要求之内。
Claims (5)
1.航空相机卡塞格林主次镜支撑结构，包括主镜座(1)和次镜座(7)，主镜(3)和次镜(6)分别固定在主镜座(1)和次镜座(7)上，其特征在于，还包括主镜垫片(2)、镜筒(4)、连接架(5)、角度垫片(8)和轴向垫片(9)；所述主镜座(1)与所述镜筒(4)的一端固定连接，主镜座(1)与所述镜筒(4)之间设置有主镜垫片(2)；所述次镜座(7)与所述连接架(5)固定连接，所述次镜座(7)与连接架(5)之间设置有轴向垫片(9)和角度垫片(8)，所述连接架(5)与所述镜筒(4)的另一端固定连接；
所述主镜座(1)包括上圆环(10)和下圆环(11)，所述上圆环(10)和下圆环(11)通过径向均布的多个柔性铰链(12)连接；所述上圆环(10)内孔表面圆周均布多个环形注胶槽(13)，所述注胶槽(13)两侧设置有排气孔(15)，注胶槽(13)中间设置有注胶孔(14)，所述下圆环(11)周向有三处伸出的平面，平面上开有光孔；主镜(3)背部圆凸台与所述上圆环(10)的内孔配合，并胶粘固定，所述下圆环(11)通过周向伸出的三处平面上的光孔与所述镜筒(4)螺栓连接；
所述次镜座(7)为圆盘结构，中间设置有圆柱凸台(17)，所述次镜座(7)周向均匀设置有多个螺纹孔，每个螺纹孔周围开有柔性槽(16)，次镜(6)背部的盲孔与所述圆柱凸台(17)配合并胶粘固定，所述次镜座(7)通过螺纹孔与所述连接架(5)螺栓连接。
2.根据权利要求1所述的航空相机卡塞格林主次镜支撑结构，其特征在于，所述多个柔性铰链(12)具体指三个，所述多个环形注胶槽(13)具体指六个或三个。
3.根据权利要求2所述的航空相机卡塞格林主次镜支撑结构，其特征在于，所述多个环形注胶槽(13)具体指六个。
4.根据权利要求1所述的航空相机卡塞格林主次镜支撑结构，其特征在于，所述多个螺纹孔具体指三个。
5.根据权利要求1所述的航空相机卡塞格林主次镜支撑结构，其特征在于，所述角度垫片(8)为圆环形，一侧为平面，另一侧圆周均布三个环形凸台(18)。
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