CN105242337A - 浇聚型碳塑大型球面反射镜及其制作方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种浇聚型碳塑复合大型球面反射镜及其制作方法，属于光学显示技术领域。本发明包括镜座、反射镜基片和反射膜层。反射镜基片与镜座粘接结合，反射膜层通过镀膜机镀在反射镜基片上。镜座采用玻璃、金属或者复合材料，反射镜基片材料采用有机玻璃或其他适用的光学塑料，其凸面与镜座凹面相吻合，粘结固化在镜座凹面上。本发明的碳塑大型球面反射镜与玻璃球面反射镜相比质量轻，制造周期短，成本低、刚性好；与薄膜负压成型大型球面反射镜相比，强度高、寿命长、光学性能好、可维护。1600至4000毫米大曲率半径可以满足通用飞机、大型飞机及其他大型设备的模拟训练需求，并适合进行规模化推广。

Description

浇聚型碳塑大型球面反射镜及其制作方法

技术领域

本发明涉及一种浇聚型碳塑复合大型球面反射镜及其制作方法，属于光学显示技术领域。

背景技术

虚像显示系统使用大型球面反射镜作为光学成像元件。大型球面反射镜主要使用硅玻璃作为镜面材料，一般是将经过模具加温软化成形的硅玻璃在磨镜机上经过粗磨、细磨和抛光等工序加工而成；该制造方法周期长，成本高，产品重量大。目前国际上模拟器用虚像显示系统主要使用薄膜负压成型大型球面反射镜，是将镀有反射膜的塑料薄膜贴敷在四周凸起的复合材料球面镜座上，用负压设备将塑料薄膜拉伸为球面；该大型球面反射镜的负压设备需不间断长期工作维持球面形状，时间长久后塑料膜老化面形变差，塑料膜的反射膜层集灰后不易清洗，维护性差。

发明内容

本发明的目的是为克服现有大型球面反射镜的缺点，提供一种浇聚型碳塑复合大型球面反射镜及其制作方法，适用于模拟仿真视景显示。

一种浇聚型碳塑复合大型球面反射镜，包括镜座、反射镜基片和反射膜层。自下而上分别为镜座、反射镜基片、反射膜层，反射镜基片与镜座粘接结合，反射膜层通过镀膜机镀在反射镜基片上。

所述镜座的上表面为凹面。镜座采用玻璃、金属或者复合材料，镜座上表面有微孔。所述金属包括铝、铸铁等；所述复合材料包括玻璃纤维或碳纤维与铝蜂窝或纸蜂窝复合成型。

反射镜基片材料采用有机玻璃或其他适用的光学塑料，下表面为凸面，上表面为凹面，其凸面与镜座凹面相吻合、无缝粘结固化在镜座凹面上。反射镜基片厚3-50毫米，凹面曲率半径取值范围为1600毫米到4000毫米。反射镜基片凸面与镜座凹面的曲率差在±1％范围内。

反射镜基片上表面为凹面，上表面镀反射膜层，反射膜层的反射率≥85％。

本发明的浇聚型碳塑复合大型球面反射镜的制作方法包括如下步骤：

步骤1，用磨镜机将用于制作反射镜基片的凸面模具基片的凸面磨抛至光学级。

步骤2，用金刚石砂在磨镜机上对镜座凹面进行磨抛，改善面型精度，并使镜座形成无数微孔，确保有机玻璃单体固化形成反射镜基片后和镜座凹面间微观结构铆接牢固。

步骤3，在镜座上表面凹面的四周粘贴固定密封条。密封条厚度与反射镜基片的厚度相匹配。密封条的端头留有浇注口。

步骤4，在粘贴密封条后的镜座凹面上放置凸面模具基片，镜座、密封条、模具基片间形成空腔，空腔大小与任务所需的反射镜基片的大小匹配。凸面模具基片的凸面与镜座凹面的曲率相近，曲率误差在±1％范围内。

步骤5，将配制好的予聚有机玻璃单体注入模具基片和镜座间的空腔体内，直到注满，空气排出干净，密封好浇注口。将整体放到温水中聚合，再放到热烘房中完全固化成型反射镜基片，反射镜基片固化后下表面和镜座凹面间紧密结合。

步骤6，去除凸形模具基片，在真空镀膜机内将反射镜基片的凹面镀上反射膜。

步骤7，将镀膜后的固化结合体四边锯掉一定的宽度以确保将密封条全部切除，形成浇聚型碳塑复合大型球面反射镜。

有益效果

本发明的碳塑大型球面反射镜比玻璃球面反射镜质量轻，制造周期短，成本低、刚性好；与薄膜负压成型大型球面反射镜相比，强度高、寿命长、光学性能好、可维护。1600至4000毫米大曲率半径可以满足通用飞机、大型飞机及其他大型设备的模拟训练需求，并适合进行规模化推广。

附图说明

图1为本发明的浇聚型碳塑复合大型球面反射镜制作方法示意图；

图2为本发明的浇聚型碳塑复合大型球面反射镜剖面结构示意图；

图3为本发明的浇聚型碳塑复合大型球面反射镜外形图；

标号说明：1-模具基片，2-镜座，3-密封条，4-反射镜基片。

具体实施方式

为了更好的说明本发明的目的和优点，下面结合附图和实施例对本发明内容作进一步说明。

浇聚型碳塑复合大型球面反射镜，曲率半径R为3000毫米，反射镜基片厚20毫米，几何尺寸为垂直球心角40度，水平球心角为36度。先用厚20毫米的硅玻璃热成形为R3000的球面模具基片1，在磨镜机上将球面模具基片1的凸面磨抛到光学级，光学误差2到5个光圈。球面反射镜的镜座2为预浸环氧树脂碳纤维布和铝蜂窝复合结构，在专用模具内按顺序铺设五层预浸碳纤维布、五层预浸玻璃纤维布、两层胶膜、铝蜂窝层、两层胶膜、五层预浸玻璃纤维布、五层预浸碳纤维布复合结构材料，扣模后，加温固化成形为凹面复合结构镜座2。用W40金刚石砂在磨镜机上对碳纤维铝蜂窝结构镜座2凹面进行磨抛，改善镜座2凹面面型精度，并使镜座2凹面形成无数微孔。根据需要的反射镜基片厚度，选择硅橡胶密封条3。将密封条3沿镜座2凹面四周定位，再将凸面模具基片1顺向扣上，模具基片1凸面面向镜座2凹面，用拱形卡卡紧，在密封条端头留有浇注口。将配制好的予聚有机玻璃单体液体注入模具基片1和镜座2间的空腔体内，直到注满，空气排出干净，密封好浇注口。放到温水中恒温聚合，再到热烘房中完全固化成型反射镜基片4，如图1所示。

接着，去除凸模具基片1。有机玻璃单体固化成型后和镜座2凹面间微观铆接，有机玻璃反射镜基片4被牢固的粘结在镜座2上。在大型真空镀膜机内将反射镜基片4凹面镀反射膜后，将四边密封条锯掉，成为球面反射镜，如图2所示。

反射层镀膜要求反射率高(≥85％)、粘接牢固、无明显沙眼、不透光，表面抗划伤。

R3000浇聚型碳塑复合大型球面反射镜可适用于大型飞机等大型装备的模拟训练需求。

本发明的浇聚型碳塑复合大型球面反射镜的重量小于玻璃反射镜的50％；成品制造周期是玻璃镜子的30％左右；成本小于玻璃反射镜的30％。与薄膜负压成型球面反射镜相比，浇聚型碳塑复合大型球面反射镜可以进行维护，包括除尘，清洗等；面型精准，曲率半径误差与薄膜负压成型球面反射镜相比减小80％以上。

Claims (3)

1.浇聚型碳塑复合大型球面反射镜，其特征在于：包括镜座、反射镜基片和反射膜层；自下而上分别为镜座、反射镜基片、反射膜层，反射镜基片与镜座粘接结合，反射膜层通过镀膜机镀在反射镜基片上；

所述镜座的上表面为凹面；镜座采用玻璃、金属或者复合材料，镜座上表面有微孔；

反射镜基片材料采用有机玻璃或其他适用的光学塑料，下表面为凸面，上表面为凹面，其凸面与镜座凹面相吻合、无缝粘结固化在镜座凹面上；反射镜基片厚3-50毫米，凹面曲率半径为1600毫米到4000毫米，反射镜基片凸面与镜座凹面的曲率差在±1％范围内。

2.根据权利要求1所述的浇聚型碳塑复合大型球面反射镜，其特征在于：反射层镀膜反射率≥85％、粘接牢固、无沙眼、不透光、抗划伤。

3.一种浇聚型碳塑复合大型球面反射镜的制作方法，其特征在于包括如下步骤：

步骤1，用磨镜机将用于制作反射镜基片的凸面模具基片的凸面磨抛至光学级。

步骤2，用金刚石砂在磨镜机上对镜座凹面进行磨抛，改善面型精度，并使镜座形成无数微孔，确保有机玻璃单体固化形成反射镜基片后和镜座凹面间微观结构铆接牢固。

步骤3，在镜座上表面凹面的四周粘贴固定密封条。密封条厚度与反射镜基片的厚度相匹配。密封条的端头留有浇注口。

步骤4，在粘贴密封条后的镜座凹面上放置凸面模具基片，镜座、密封条、模具基片间形成空腔，空腔大小与任务所需的反射镜基片的大小匹配。凸面模具基片的凸面与镜座凹面的曲率相近，曲率误差在±1％范围内。

步骤5，将配制好的予聚有机玻璃单体注入模具基片和镜座间的空腔体内，直到注满，空气排出干净，密封好浇注口。将整体放到温水中聚合，再放到热烘房中完全固化成型反射镜基片，反射镜基片固化后下表面和镜座凹面间紧密结合。

步骤6，去除凸形模具基片，在真空镀膜机内将反射镜基片的凹面镀上反射膜。

步骤7，将镀膜后的固化结合体四边锯掉一定的宽度以确保将密封条全部切除，形成浇聚型碳塑复合大型球面反射镜。