CN106405779B - 一种应用于小型反射镜的支撑结构 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种应用于小型反射镜的支撑结构，包括背部挖槽的反射镜(1)、粘接块(2)、连接螺钉(3)、球头(4)、锥形压圈(5)、支撑脚(6)和连接板(7)。传统的此类支撑结构将机械构件隐藏在光学器件口径以内，以消除支撑结构对红外辐射对探测能力和精度的影响。但在结构装配时，由于工误差、粘接位置误差的存在，支撑脚(6)与连接板(7)平面对接时会出现超定现象，当支撑脚的柔性不足以克服超定带来的附加应力，光学元件的光学面会产生附加变形，从而影响系统成像质量。本发明采用球头连接，使支撑脚(6)具有三个旋转方向的自由度，解决了附加应力对于光学面的影响。本发明具有结构简单、工作性能稳定，加工工艺成熟等优点。
Description
技术领域
本发明涉及光学元件支撑结构的技术领域，具体涉及一种应用于小型反射镜的支撑结构。
背景技术
光学元器件位于光路中，其支撑结构通常大于其口径，因此会对系统光路造成一定的遮拦。特别是对于红外望远镜而言，系统本身的热辐射所产生的噪声是系统在探测微弱红外辐射时的主要噪声来源之一。位于系统光路之中的各光学元器件，其支撑结构超出光学器件口径，部分热辐射将通过光线传播路线到达红外探测器，降低系统对暗弱红外目标的探测能力。近些年来，隐藏于光学元件背部的支撑结构已经得到了成熟运用。但是由于机械加工误差等其它不确定因素的存在，支撑结构与光学元件集成装配时，通常会出现附加应力，使光学元件产出附加变形，使得光学元件的光学面面形达不到理论设计值，从而影响系统的成像质量。本发明涉及的光学元件的支撑系统除了藏匿于光学元器件背面外，重点解决了光学元件支撑结构在装调中出现附加应力这一不利影响。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：提出了一种新型的支撑机构，克服了支撑结构对光路遮挡的同时，解决了支撑结构在装调过程中出现附加应力而影响光学元件面形的不利影响。此支撑结构简单，工作性能稳定。
本发明解决上述技术问题采用的技术方案是：一种应用于小型反射镜的支撑结构，包括背部挖槽的反射镜1、粘接块2、连接螺钉3、球头4、锥形压圈5、支撑脚6和连接板7，反射镜1和粘接块2通过胶合剂粘接在一起，再与球头4螺钉相连，旋紧锥形压圈5的螺纹，使锥形压圈5和支撑脚6的锥形孔夹紧球头4，使支撑脚6能够相对于反射镜1灵活转动且无间隙，从而消除支撑脚6和连接板7之间螺钉锁紧时出现的附加应力。
进一步的，球头4结构使与反射镜1相连的三个支撑脚均具有三个旋转自由度，能够补偿支撑结构加工时产生的形位误差和粘接块2的粘接位置误差。三个支撑点确定了反射镜1的唯一位置，并确保反射镜的位置稳定。
进一步的，需要支撑的反射镜1背部有挖槽，确保反射镜在最优的支撑位置下获得最优面型，同时保证支撑机构有效的隐藏于反射镜背部。
进一步的，粘接块2的材料的选取由反射镜材料确定，为了减小温度变化下光学元器件与支撑结构之间的温度应力所引起的光学元器件面型变化，应使支撑结构的材料与光学元器件的温度线膨胀系数尽量接近。
进一步的，支撑脚6为十字簧片柔性结构，克服玻璃材料和机械材料之间温度线膨胀系数不同所导致的温度应力对光学元件面型的影响。
进一步的，在装调过程中，需要控制粘接块2、球头4、锥形压圈5支撑脚6和连接板7之间的安装顺序。保证球头4转动无间隙后，需采用硅橡胶固化锥形压圈5的螺纹，防止螺纹松动后反射镜1的位置不稳定。
本发明与现有光学元器件支撑结构相比有如下优点：
本发明采用了球头、锥形压圈等结构，避免了支撑结构在装调过程中由于加工和粘接位置误差所产生的附加应力，对光学元件的面形不会造成影响。解决了传统bipod支撑在光学元件安装时会发生镜面面型变差的问题。
附图说明
图1为本发明的支撑结构示意图，其中，图1(a)为支撑结构的主剖视图，图1(b)为支撑结构的侧向A-A剖视图；
图2为图1(a)的放大示意图。
图中附图标记含义为：1为反射镜，2为粘接块，3为连接螺钉，4为球头，5为锥形压圈，6为支撑脚，7为连接板。
具体实施方式
下面结合附图及具体实施方式详细介绍本发明。
本发明通过以下的技术方案实施。图1是本发明组成结构图，其包括背部挖槽的反射镜1、粘接块2、连接螺钉3、球头4、锥形压圈5、支撑脚6和连接板7。反射镜1与三个粘接块2之间采用粘接，图2为反射镜1与其中一个粘接块及支撑结构的放大图。其反射镜1和粘接块2通过球头4分别连接到三个支撑脚6上，锥形压圈5压紧球头4，使支撑脚6能够相对于反射镜1灵活转动且无间隙，从而消除支撑脚6和连接板7之间螺钉锁紧时出现的附加应力。
所述背部有挖槽的反射镜1其挖槽尺寸由反射镜最优支撑半径决定。
所述反射镜1与粘接块2之间采用粘接，并保证一定的粘接位置精度。
所述反射镜1与粘接块2通过三个球头4分别与三个支撑脚6连接，并由锥形压圈5压紧，使得三个球头能够灵活转动且没有间隙。由于支撑脚6相对与反射镜1具有三个方向的旋转自由度，可以补偿三个支撑脚6与连接板7螺钉连接时的位置误差，即加工和粘接时所产生的位置误差。确保支撑结构在装调过程中，不会产生附加应力对光学元件的面形造成影响。
所述支撑脚6采用十字簧片柔性结构，用于克服玻璃和机械材料之间温度线膨胀系数不同机械结构对反射镜的温度应力的影响。
所述支撑结构均藏匿于反射镜背后，不会对光路造成附加的遮拦。
对所述支撑结构多次拆装并旋转位置进行测试。测试结果表明此支撑结构能够较好的维持镜面面型，且反射镜的拆装操作对镜面面型没有影响。
Claims (1)
1.一种应用于小型反射镜的支撑结构，其特征在于：包括背部挖槽的反射镜(1)、粘接块(2)、连接螺钉(3)、球头(4)、锥形压圈(5)、支撑脚(6)和连接板(7)，反射镜(1)和粘接块(2)通过胶合剂粘接在一起，再与球头(4)螺钉相连，旋紧锥形压圈(5)的螺纹，使锥形压圈(5)和支撑脚(6)的锥形孔夹紧球头(4)，使支撑脚(6)能够相对于反射镜(1)灵活转动且无间隙，从而消除支撑脚(6)和连接板(7)之间螺钉锁紧时出现的附加应力；
球头(4)结构使与反射镜(1)相连的三个支撑脚均具有三个旋转自由度，能够补偿支撑结构加工时产生的形位误差和粘接块(2)的粘接位置误差，三个支撑点确定了反射镜(1)的唯一位置，并确保反射镜的位置稳定；
需要支撑的反射镜(1)背部有挖槽，确保反射镜在最优的支撑位置下获得最优面型，同时保证支撑机构有效的隐藏于反射镜背部；
粘接块(2)的材料的选取由反射镜材料确定，为了减小温度变化下光学元器件与支撑结构之间的温度应力所引起的光学元器件面型变化，应使支撑结构的材料与光学元器件的温度线膨胀系数尽量接近；
支撑脚(6)为十字簧片柔性结构，克服玻璃材料和机械材料之间温度线膨胀系数不同所导致的温度应力对光学元件面型的影响；
在装调过程中，需要控制粘接块(2)、球头(4)、锥形压圈(5)支撑脚(6)和连接板(7)之间的安装顺序，保证球头(4)转动无间隙后，需采用硅橡胶固化锥形压圈(5)的螺纹，防止螺纹松动后反射镜(1)的位置不稳定。
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