CN106772962A - 一种主动光学哈特曼调焦镜头 - Google Patents

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王文攀
李宏壮
刘祥意
范磊
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Abstract

一种主动光学哈特曼调焦镜头属于大口径望远镜主动光学探测技术领域，目的在于解决现有技术存在的无法快速定位与精确停靠的问题。本发明包括前组镜单元、后组镜单元以及同轴设置在前组镜单元和后组镜单元连接处的调焦单元，调焦单元包括调焦镜座、调焦镜压圈、调焦螺母和调焦镜，调焦镜通过调焦镜压圈同轴固定在筒状的调焦镜座内，调焦镜座外壁和调焦螺母螺纹配合，调焦螺母两端的端面分别和与前组镜筒和后组镜筒的端面接触，调焦镜座两端分别与前组镜筒和后组镜筒内孔过渡配合，调焦镜座和导向螺钉对应位置开有导向槽，导向螺钉端部和导向槽滑动配合，转动调焦螺母带动调焦镜座沿轴向往复运动。

Description

一种主动光学哈特曼调焦镜头
技术领域
本发明属于大口径望远镜主动光学探测技术领域，具体涉及一种主动光学哈特曼调焦镜头。
背景技术
随着望远镜口径的增大，对光学系统的像质也提出了新的要求，主动光学作为一种新的测量手段，通过测量波前斜率来获得波前相位信息，并经反馈实时调整主镜系统。哈特曼调焦镜头作为主动光学中的一部分，它的具体作用有：(1)满足哈特曼相机动态范围和采样频率；(2)实现光学系统的倍率调整。同时安装微透镜阵列，使光瞳成像与微透镜阵列相匹配。
主动光学作为大口径望远镜探测的核心技术，它可以根据目标亮度、天空背景、大气湍流和使用条件来调整其采样频率和动态范围，从而实时监测反馈光学特性，保证主光学系统的像质要求和面形精度。
传统的哈特曼调焦镜头是通过凸轮机构和导向机构带动调焦组件沿光轴移动，由于凸轮曲线是由仿真得出的近似曲线，因此在调焦过程中会带入一定的误差，影响测量精度；而且凸轮的加工相对复杂，轴向尺寸较大，成本相对较高；在手动调整环节，虽然可以通过光瞳成像来控制拨块位置，但是由于经验力道的不同，拨块不会及时停靠在指定位置，无法满足哈特曼稳定快速切换的要求，特别是在观测使用时，影响使用效率。
发明内容
本发明的目的在于提出一种主动光学哈特曼调焦镜头，解决现有技术存在的无法快速定位与精确停靠的问题，通过简单的、易控制的机械结构实现哈特曼相机焦距的调整，同时避免了因凸轮加工不精而引起的调焦误差。
为实现上述目的，本发明的一种主动光学哈特曼调焦镜头包括：
前组镜单元，所述前组镜单元包括微透镜压圈、微透镜、微透镜座、前组镜筒、套筒和前组胶合镜，所述微透镜通过微透镜座同轴固定在套筒的一端，所述前组胶合镜同轴固定在套筒的另一端，所述套筒同轴设置在所述前组镜筒内的一端，并通过微透镜压圈压紧；
后组镜单元，所述后组镜单元包括导向螺钉、后组镜筒、后组胶合镜、后组胶合镜压圈，所述后组胶合镜通过后组胶合镜压圈同轴压紧在所述后组镜筒内部的一端，所述导向螺钉和所述锁紧螺钉径向设置并与所述后组镜筒侧壁远离后组胶合镜的一端螺纹连接；所述后组镜筒远离后组胶合镜的一端设置的固定耳和前组镜筒远离套筒的一端设置的固定耳通过螺钉同轴固定连接；
以及同轴设置在前组镜单元和后组镜单元连接处的调焦单元，所述调焦单元包括调焦镜座、调焦镜压圈、调焦螺母和调焦镜，所述调焦镜通过调焦镜压圈同轴固定在筒状的调焦镜座内，所述调焦镜座外壁和所述调焦螺母螺纹配合，所述调焦螺母两端的端面分别和与所述前组镜筒和后组镜筒的端面接触，所述调焦镜座两端分别与所述前组镜筒和后组镜筒内孔过渡配合，所述调焦镜座和所述导向螺钉对应位置开有导向槽，所述导向螺钉端部和导向槽滑动配合，转动所述调焦螺母带动调焦镜座沿轴向往复运动。
所述后组镜单元还包括过渡座，所述过渡座同轴固定在所述后组镜筒的端部，所述哈特曼调焦镜头通过过渡座和哈特曼相机连接。
所述前组镜筒和所述调焦镜座配合处的孔径大于前组镜筒的孔径，所述后组镜筒和所述调焦镜座配合处的孔径大于后组镜筒的孔径。
所述调焦镜座和所述调焦螺母配合处外径大于调焦镜座两端部的外径。
本发明的有益效果为：本发明的一种主动光学哈特曼调焦镜头采用螺纹副传动方式实现焦距的连续调整，调焦镜安装于调焦镜座中，通过调焦镜压圈压紧，调焦镜座为中间高两边低，凸起部分有细牙外螺纹，与调焦螺母配合，实现螺纹传动，调焦螺母与前组镜筒和后组镜筒接触，实现前后限位。旋动调焦螺母，带动调焦镜座运动，并通过导向螺钉实现旋转运动到直线运动的转换，从而带动调焦镜沿光轴移动，到达指定位置后使用锁紧螺钉将其锁死，实现快速定位、精准停靠，结构简单，操作方便，避免因凸轮加工不精而引起的调焦误差。
附图说明
图1为本发明的一种主动光学哈特曼调焦镜头整体结构示意图；
图2为本发明的一种主动光学哈特曼调焦镜头结构剖视图；
其中：1、前组镜单元，101、微透镜压圈，102、微透镜，103、微透镜座，104、前组镜筒，105、套筒，106、前组胶合镜，2、调焦单元，201、调焦镜座，202、调焦镜压圈，203、调焦螺母，204、调焦镜，3、后组镜单元，301、导向螺钉，302、后组镜筒，303、后组胶合镜，304、后组胶合镜压圈，305、过渡座，306、锁紧螺钉。
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，本发明的一种主动光学哈特曼调焦镜头包括：
前组镜单元1，所述前组镜单元1包括微透镜压圈101、微透镜102、微透镜2座、103前组镜筒104、套筒105和前组胶合镜106，所述微透镜102通过微透镜座103同轴固定在套筒105的一端，所述前组胶合镜106同轴固定在套筒105的另一端，所述套筒105同轴设置在所述前组镜筒104内的一端，并通过微透镜压圈101压紧；
后组镜单元3，所述后组镜单元3包括导向螺钉301、后组镜筒302、后组胶合镜303、后组胶合镜压圈304，所述后组胶合镜303通过后组胶合镜压圈304同轴压紧在所述后组镜筒302内部的一端，所述导向螺钉301和所述锁紧螺钉306径向设置并与所述后组镜筒302侧壁远离后组胶合镜303的一端螺纹连接；所述后组镜筒302远离后组胶合镜303的一端设置的固定耳和前组镜筒104远离套筒105的一端设置的固定耳通过螺钉同轴固定连接；
以及同轴设置在前组镜单元1和后组镜单元3连接处的调焦单元2，所述调焦单元2包括调焦镜座201、调焦镜压圈202、调焦螺母203和调焦镜204，所述调焦镜204通过调焦镜压圈202同轴固定在筒状的调焦镜座201内，所述调焦镜座201外壁和所述调焦螺母203螺纹配合，所述调焦螺母203两端的端面分别和与所述前组镜筒104和后组镜筒302的端面接触，所述调焦镜座201两端分别与所述前组镜筒104和后组镜筒302内孔过渡配合，所述调焦镜座201和所述导向螺钉301对应位置开有导向槽，所述导向螺钉301端部和导向槽滑动配合，转动所述调焦螺母203带动调焦镜座201沿轴向往复运动。
所述后组镜单元3还包括过渡座305，所述过渡座305同轴固定在所述后组镜筒302的端部，所述哈特曼调焦镜204头通过过渡座305和哈特曼相机连接。
所述前组镜筒104和所述调焦镜座201配合处的孔径大于前组镜筒104的孔径，所述后组镜筒302和所述调焦镜座201配合处的孔径大于后组镜筒302的孔径。
所述调焦镜座201和所述调焦螺母203配合处外径大于调焦镜座201两端部的外径。
本发明的调焦精度为：
其中r为调焦距离，θ为旋转角度，p为螺距。
由上式可知通过旋转角度和螺距可以实现手动调焦的定量化，可以根据要求实现位置的随动随停，实现调焦镜204的精确定位。

Claims (4)

1.一种主动光学哈特曼调焦镜头，包括前组镜单元(1)，调焦单元(2)和后组镜单元(3)；其特征在于，
所述前组镜单元(1)包括微透镜压圈(101)、微透镜(102)、微透镜座(103)、前组镜筒(104)、套筒(105)和前组胶合镜(106)，所述微透镜(102)通过微透镜座(103)同轴固定在套筒(105)的一端，所述前组胶合镜(106)同轴固定在套筒(105)的另一端，所述套筒(105)同轴设置在所述前组镜筒(104)内的一端，并通过微透镜压圈(101)压紧；
所述后组镜单元(3)包括导向螺钉(301)、后组镜筒(302)、后组胶合镜(303)、后组胶合镜压圈(304)，所述后组胶合镜(303)通过后组胶合镜压圈(304)同轴压紧在所述后组镜筒(302)内部的一端，所述导向螺钉(301)和所述锁紧螺钉(306)径向设置并与所述后组镜筒(302)侧壁远离后组胶合镜(303)的一端螺纹连接；所述后组镜筒(302)远离后组胶合镜(303)的一端设置的固定耳和前组镜筒(104)远离套筒(105)的一端设置的固定耳通过螺钉同轴固定连接；
所述调焦单元(2)同轴设置在前组镜单元(1)和后组镜单元(3)连接处，所述调焦单元(2)包括调焦镜座(201)、调焦镜压圈(202)、调焦螺母(203)和调焦镜(204)，所述调焦镜(204)通过调焦镜压圈(202)同轴固定在筒状的调焦镜座(201)内，所述调焦镜座(201)外壁和所述调焦螺母(203)螺纹配合，所述调焦螺母(203)两端的端面分别和与所述前组镜筒(104)和后组镜筒(302)的端面接触，所述调焦镜座(201)两端分别与所述前组镜筒(104)和后组镜筒(302)内孔过渡配合，所述调焦镜座(201)和所述导向螺钉(301)对应位置开有导向槽，所述导向螺钉(301)端部和导向槽滑动配合，转动所述调焦螺母(203)带动调焦镜座(201)沿轴向往复运动。
2.根据权利要求1所述的一种主动光学哈特曼调焦镜头，其特征在于，所述后组镜单元(3)还包括过渡座(305)，所述过渡座(305)同轴固定在所述后组镜筒(302)的端部，所述哈特曼调焦镜头通过过渡座(305)和哈特曼相机连接。
3.根据权利要求1或2所述的一种主动光学哈特曼调焦镜头，其特征在于，所述前组镜筒(104)和所述调焦镜座(201)配合处的孔径大于前组镜筒(104)的孔径，所述后组镜筒(302)和所述调焦镜座(201)配合处的孔径大于后组镜筒(302)的孔径。
4.根据权利要求1或2所述的一种主动光学哈特曼调焦镜头，其特征在于，所述调焦镜座(201)和所述调焦螺母(203)配合处外径大于调焦镜座(201)两端部的外径。
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