CN107300759A - 一种大视场离轴四反镜头装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种大视场离轴四反镜头装置，包括：一体式镜头框架；沿光线传递方向依次安装在所述镜头框架上的第一反射镜、第二反射镜、第三反射镜、第四反射镜和探测器；所述第一反射镜固定在第一镜座上，所述第一镜座安装在所述镜头框架上；所述第二反射镜固定在第二镜座上，所述第二镜座安装在所述镜头框架上；所述第三反射镜固定在第三镜座上，所述第三镜座安装在所述镜头框架上；所述第四反射镜固定在第四镜座上，所述第四镜座安装在所述镜头框架上。本发明提供的大视场离轴四反镜头装置，力学性能好、轻量化率高、热变形小，具有较好的综合空间环境适应性。
Description
技术领域
本发明涉及空间遥感应用技术领域，尤其涉及一种大视场离轴四反镜头装置。
背景技术
离轴反射式光学系统无色差、无中心遮拦、温度适应性好、轻量化程度高，采用非球面反射镜时还可以校正多项像差，在空间遥感领域具有广泛的用途。空间反射式光学系统主要受光学结构、发射运载条件和空间轨道环境约束，支撑结构需要同时具有较高的静态刚度、动态刚度、结构强度和热尺寸稳定性，以保证包括光学元件和支撑结构在内的镜头变形小、抗力学环境能力强、热环境适应性好。为降低发射成本和提高空间载荷的可靠性，镜头支撑结构还应具有较高的轻量化率和较好的装配工艺性。
大视场离轴四反射镜光学镜头，简称大视场离轴四反镜头，具有视场大、畸变低、体积小等优越性能。其镜头支撑结构形式目前主要为组合式。该组合式支撑结构虽然实现方法更灵活，但在结构比强度、比刚度、轻量化率和热稳定性等方面有局限。
发明内容
本发明旨在至少解决上述技术问题之一，提供一种力学性能好、轻量化率高、热变形小，具有较好的综合空间环境适应性的大视场离轴四反镜头装置。
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
本发明提供了一种大视场离轴四反镜头装置，包括：一体式镜头框架；
沿光线传递方向依次安装在所述镜头框架上的第一反射镜、第二反射镜、第三反射镜、第四反射镜和探测器；所述第一反射镜固定在第一镜座上，所述第一镜座安装在所述镜头框架上；所述第二反射镜固定在第二镜座上，所述第二镜座安装在所述镜头框架上；所述第三反射镜固定在第三镜座上，所述第三镜座安装在所述镜头框架上；所述第四反射镜固定在第四镜座上，所述第四镜座安装在所述镜头框架上。
一些实施例中，所述第一反射镜粘贴在所述第一镜座上，所述第二反射镜粘贴在第二镜座上，所述第三反射镜粘贴在第三镜座上，所述第四反射镜粘贴在第四镜座上。
一些实施例中，所述第一反射镜通过光学环氧胶粘贴在第一镜座上，所述第二反射镜通过光学环氧胶粘贴在第二镜座上，所述第三反射镜通过光学环氧胶粘贴在第三镜座上，所述第四反射镜通过光学环氧胶粘贴在所述第四镜座上。
一些实施例中，所述第一镜座、第二镜座、第三镜座和第四镜座均通过螺钉固定在所述镜头框架上。
一些实施例中，包括安装在所述镜头框架上的遮光罩组件，所述遮光罩组件包括相互固定的左遮光罩和右遮光罩，光线经左遮光罩和右遮光罩之间射向第一反射镜。
一些实施例中，所述遮光罩组件通过螺钉固定在所述镜头框架上，所述左遮光罩和右遮光罩之间通过螺钉相互固定。
一些实施例中，所述遮光罩组件与所述镜头框架之间设置有遮光罩隔热垫片和遮光罩隔热垫圈。
一些实施例中，所述探测器通过螺钉固定在所述镜头框架上。
一些实施例中，所述探测器与所述镜头框架之间设置有探测器隔热垫片和探测器隔热垫圈。
一些实施例中，包括安装在所述镜头框架上的左端盖和右端盖，所述第一反射镜、第二反射镜、第三反射镜和第四反射镜位于所述左端盖和右端盖之间。
本发明的有益效果在于：本发明提供的大视场离轴四反镜头装置中，采用一体式镜头框架，其结构组织一致性高、轻量化率高、力热稳定性好；解决了组合式结构力学性能差、轻量化率低、热稳定性不易保证的技术问题，整体轻量化率高、力学、热稳定性好并且装配工艺性好。
附图说明
图1是本发明提供的大视场离轴四反镜头装置的整体结构示意图。
图2是本发明提供的大视场离轴四反镜头装置的剖面示意图。
图3是本发明提供的大视场离轴四反镜头装置另一个角度的整体结构示意图。
附图标记：
第一反射镜10；第一镜座11；第二反射镜20；第二镜座21；第三反射镜30；第三镜座31；第四反射镜40；第四镜座41；镜头框架50；螺钉60；左遮光罩71；右遮光罩72；遮光罩隔热垫片73；遮光罩隔热垫圈74；探测器80；探测器隔热垫片81；探测器隔热垫圈82；左端盖91；右端盖92。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设置”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
下面将结合附图1至附图3详细说明一下本发明提供的大视场离轴四反镜头装置。
一种大视场离轴四反镜头装置，包括：一体式镜头框架50；沿光线传递方向依次安装在所述镜头框架50上的第一反射镜10、第二反射镜20、第三反射镜30、第四反射镜40和探测器80；所述第一反射镜10固定在第一镜座11上，所述第一镜座11安装在所述镜头框架50上；所述第二反射镜20固定在第二镜座21上，所述第二镜座21安装在所述镜头框架50上；所述第三反射镜30固定在第三镜座31上，所述第三镜座31安装在所述镜头框架50上；所述第四反射镜40固定在第四镜座41上，所述第四镜座41安装在所述镜头框架50上。
本发明提供的大视场离轴四反镜头装置中，采用一体式镜头框架50，其结构组织一致性高、轻量化率高、力热稳定性好；解决了组合式结构力学性能差、轻量化率低、热稳定性不易保证的技术问题，整体轻量化率高、力学、热稳定性好并且装配工艺性好。能够应用于空间遥感、航空摄像、天文观测、环境监测、精密度测量等领域。
更具体的，本发明提供的大视场离轴四反镜头装置中，镜头框架50为一块金属材料加工而成的一体式结构。
本发明提供的大视场离轴四反镜头装置，以一体式镜头框架50为中心，镜头框架50为由单体锻料制成的一体式结构，具有较好的结构力热稳定性，通过精密数控加工实现较高的形状位置精度和轻量化程度。将第一反射镜10及第一镜座11、第二反射镜20及第二镜座21、第三反射镜30及第三镜座31、第四反射镜40及第四镜座41、左遮光罩71及右遮光罩72、左端盖91及右端盖92、探测器80等主要光学结构件集成为一个整体，从而实现仪器的光学性能。
各反射镜及其镜座与镜头框架50间的安装步骤为，首先使用光学环氧胶将反射镜胶粘在对应的镜座上组成反射镜组件，再使用螺钉60将各反射镜组件安装于镜头框架50上。左遮光罩71与右遮光罩72首先通过螺钉60连接为遮光罩组件，再使用另外的螺钉60安装于镜头框架50。反射镜组件、遮光罩组件和探测器80等光学部组件的安装，按照光学位置及精度要求进行，可以修研组件安装面的形状和调整组件的安装位置实现光学系统的公差和性能要求。本发明的各组件位置独立，互不干涉，装配方便，具有良好的装配工艺性。
如图2所示，所述第一反射镜10粘贴在所述第一镜座11上，所述第二反射镜20粘贴在第二镜座21上，所述第三反射镜30粘贴在第三镜座31上，所述第四反射镜40粘贴在第四镜座41上。
所述第一反射镜10通过光学环氧胶粘贴在第一镜座11上，所述第二反射镜20通过光学环氧胶粘贴在第二镜座21上，所述第三反射镜30通过光学环氧胶粘贴在第三镜座31上，所述第四反射镜40通过光学环氧胶粘贴在所述第四镜座41上。
所述第一镜座11、第二镜座21、第三镜座31和第四镜座41均通过螺钉60固定在所述镜头框架50上。
更具体的，本发明一个实施例中，第一镜座11与第一反射镜10使用光学环氧胶粘贴在一起，保证第一镜座11与第一反射镜10之间的位置精度和连接强度；将第一镜座11放置在镜头框架50上的对应安装面上，调整第一镜座11至准确位置，从镜头框架50两侧面每侧使用一个螺钉60将第一镜座11与镜头框架50固定。第二镜座21与第二反射镜20使用光学环氧胶粘贴在一起，保证第二镜座21与第二反射镜20之间的位置精度和连接强度；将第二镜座21放置在镜头框架50上的对应安装面上，调整第二镜座21至准确位置，从镜头框架50的正面使用四个螺钉60将第二镜座21与镜头框架50固定。第三镜座31与第三反射镜30使用光学环氧胶粘贴在一起，保证第三镜座31与第三反射镜30之间的位置精度和连接强度；将第三镜座31放置在镜头框架50上的对应安装面上，调整第三镜座31至准确位置，从镜头框架50的正面使用四个螺钉60将第三镜座31与镜头框架50固定。第四镜座41与第四反射镜40使用光学环氧胶粘贴在一起，保证第四镜座41与第四反射镜40之间的位置精度和连接强度；将第四镜座41放置在镜头框架50上的对应安装面上，调整第四镜座41至准确位置，从镜头框架50的两侧面每侧使用一个螺钉60将第三镜座31与镜头框架50固定。
如图2所示，本发明提供的大视场离轴四反镜头装置，还包括安装在所述镜头框架50上的遮光罩组件，所述遮光罩组件包括相互固定的左遮光罩71和右遮光罩72，光线经左遮光罩71和右遮光罩72之间射向第一反射镜10。
其中，所述遮光罩组件通过螺钉60固定在所述镜头框架50上，所述左遮光罩71和右遮光罩72之间通过螺钉60相互固定。
优选地，所述遮光罩组件与所述镜头框架50之间设置有遮光罩隔热垫片73和遮光罩隔热垫圈74。镜头框架50与遮光罩组件之间设置遮光罩隔热垫片73和遮光罩隔热垫圈74，使得遮光罩组件与镜头框架50之间能够实现隔热安装，可以减少镜头框架50受遮光罩组件温度变化的影响。
更具体的，如图2所示，本发明一个实施例中，左遮光罩71和右遮光罩72之间的组合由两个螺钉60实现，通过螺钉60将左遮光罩71和右遮光罩72连接，配合面为止口形式，能够保证装配精度，同时可以防止杂光进入光学系统。遮光罩组件通过三个螺钉60固定安装在镜头框架50上，每个螺钉60与遮光罩组件之间分别通过一个遮光罩隔热垫圈74进行隔热安装；遮光罩组件与镜头框架50的三个连接处，每处分别通过一个遮光罩隔热垫片73进行隔热安装；遮光罩隔热垫圈74和遮光罩隔热垫片73的使用，可以增大遮光罩组件与镜头框架50间的热阻，减少遮光罩组件温度变化对镜头框架50的影响。
如图2所示，所述探测器80通过螺钉60固定在所述镜头框架50上。
如图3所示，所述探测器80与所述镜头框架50之间设置有探测器隔热垫片81和探测器隔热垫圈82。镜头框架50与探测器80之间设置探测器隔热垫片81和探测器隔热垫圈82，使得探测器80与镜头框架50之间能够实现隔热安装，可以减少镜头框架50受探测器80温度变化的影响。
一个具体实施例中，如图2和图3所示，探测器80通过四个螺钉60安装在镜头框架50上；每个螺钉60与探测器80之间分别通过一个探测器隔热垫圈82进行隔热安装；探测器80与镜头框架50通过一个探测器隔热垫片81进行隔热安装；探测器隔热垫圈82和探测器隔热垫片81的使用，可以增大探测器80与镜头框架50的热阻，减少探测器80温度变化对镜头框架50的影响。
如图1所示，包括安装在所述镜头框架50上的左端盖91和右端盖92，所述第一反射镜10、第二反射镜20、第三反射镜30和第四反射镜40位于所述左端盖91和右端盖92之间。
其中，左端盖91和右端盖92都通过螺钉60固定在镜头框架50上。
本发明一个实施例中，镜头框架50与遮光罩组件、第一镜座11、第二镜座21、第三镜座31、第四镜座41和探测器80之间通过螺钉60连接，实现装配，具有较好的装配工艺性，便于安装和操作。
本发明提供的大视场离轴四反镜头装置，以一体式镜头框架50为中心，镜头框架50为由单体锻料制成的一体式结构，具有较好的结构力热稳定性，通过精密数控加工实现较高的形状位置精度和轻量化程度。将第一反射镜10及第一镜座11、第二反射镜20及第二镜座21、第三反射镜30及第三镜座31、第四反射镜40及第四镜座41、左遮光罩71及右遮光罩72、左端盖91及右端盖92、探测器80等主要光学结构件集成为一个整体，从而实现仪器的光学性能。
各反射镜及其镜座与镜头框架50间的安装步骤为，首先使用光学环氧胶将反射镜胶粘在对应的镜座上组成反射镜组件，再使用螺钉60将各反射镜组件安装于镜头框架50上。左遮光罩71与右遮光罩72首先通过螺钉60连接为遮光罩组件，再使用另外的螺钉60安装于镜头框架50。反射镜组件、遮光罩组件和探测器80等光学部组件的安装，按照光学位置及精度要求进行，可以修研组件安装面的形状和调整组件的安装位置实现光学系统的公差和性能要求。本发明的各组件位置独立，互不干涉，装配方便，具有良好的装配工艺性。
如图1至图3所示，本发明的一个具体实施例中，一种大视场离轴四反镜头装置，包括左端盖91、右端盖92、第一镜座11、第一反射镜10、镜头框架50、遮光罩隔热垫片73、遮光罩隔热垫圈74、左遮光罩71、右遮光罩72、第二镜座21、第二反射镜20、第三镜座31、第三反射镜30、第四镜座41、第四反射镜40、探测器80、探测器隔热垫圈82、探测器隔热垫片81和光学环氧胶。所述左端盖91通过螺钉60安装于所述镜头框架50上；所述右端盖92通过螺钉60安装于所述镜头框架50上；所述第一镜座11与所述第一反射镜10使用所述光学环氧胶粘接后，通过螺钉60安装于所述镜头框架50上；第二镜座21与第二反射镜20使用所述光学环氧胶粘接后，通过螺钉60安装于所述镜头框架50上；所述第三镜座31与所述第三反射镜30使用所述光学环氧胶粘接后，通过螺钉60安装于所述镜头框架50上；第四镜座41与第四反射镜40使用所述光学环氧胶粘接后，通过螺钉60安装于所述镜头框架50上；所述左遮光罩71与所述右遮光罩72通过螺钉60组合为遮光罩组件，遮光罩组件再通过所述遮光罩隔热垫片73、所述遮光罩隔热垫圈74和螺钉60安装于所述镜头框架50上；所述探测器80通过所述探测器隔热垫片81、所述探测器隔热垫圈82和螺钉60安装于所述镜头框架50上。
其中，左端盖91由牌号为7A09的硬质铝合金制成，外形尺寸为：长60mm，宽46.5mm，高1.5mm。螺钉60是标准件，标准代号为GB/T70-2000，部分螺钉60的规格为M2.5×6(mm)，部分螺钉60的规格为M3×10(mm)，根据其具体安装的位置确定；比如，左端盖91、右端盖92与镜头框架50连接用螺钉60的规格为M2.5×6(mm)，而镜座与镜头框架50连接用螺钉60的规格为M3×10(mm)。右端盖92由牌号为7A09的硬质铝合金制成，外形尺寸为：长60mm，宽46.5mm，高1.5mm。第一镜座11由牌号为4J32的铁镍合金制成，外形尺寸为：长65mm，宽11.6mm，高8.3mm。第一反射镜10由牌号为BK7的光学玻璃制成，外形尺寸为：长31mm，宽11.6mm，高4.1mm。镜头框架50由牌号为7A09的硬质铝合金制成，外形尺寸为：长95mm，宽82mm，高79mm。遮光罩隔热垫片73、遮光罩隔热垫圈74、探测器隔热垫圈82和探测器隔热垫片81由牌号为Ys-50的聚酰亚胺制成，外形分别为：直径Φ6mm厚度0.5mm、直径Φ6.5mm厚度2mm、直径Φ6.5mm厚度1mm和长84mm宽80mm高2mm。左遮光罩71和右遮光罩72由牌号为7A09的硬质铝合金制成，外形尺寸为：长150mm，宽79mm，高46mm。第二镜座21由牌号为4J32的铁镍合金制成，外形尺寸为：长55mm，宽16mm，高9.2mm。第二反射镜20由牌号为BK7的光学玻璃制成，外形尺寸为：长36.2mm，宽16mm，高6mm。第三镜座31由牌号为4J32的铁镍合金制成，外形尺寸为：长74.4mm，宽18.4mm，高11.3mm。第三反射镜30由牌号为BK7的光学玻璃制成，外形尺寸为：长54.4mm，宽18.4mm，高9mm。第四镜座41由牌号为4J32的铁镍合金制成，外形尺寸为：长50.4mm，宽14mm，高4.5mm。第四反射镜40由牌号为BK7的光学玻璃制成，外形尺寸为：长34.4mm，宽14mm，高3mm。探测器80为定制光子计数探测器80，由中国科学院长春光学精密机械与物理研究所研制。光学环氧胶为标准工业产品，型号为DG-4，由中蓝晨光化工设计研究院有限公司生产。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。
Claims (10)
1.一种大视场离轴四反镜头装置，其特征在于，包括：
一体式镜头框架；
沿光线传递方向依次安装在所述镜头框架上的第一反射镜、第二反射镜、第三反射镜、第四反射镜和探测器；
所述第一反射镜固定在第一镜座上，所述第一镜座安装在所述镜头框架上；
所述第二反射镜固定在第二镜座上，所述第二镜座安装在所述镜头框架上；
所述第三反射镜固定在第三镜座上，所述第三镜座安装在所述镜头框架上；
所述第四反射镜固定在第四镜座上，所述第四镜座安装在所述镜头框架上。
2.根据权利要求1所述的大视场离轴四反镜头装置，其特征在于，所述第一反射镜粘贴在所述第一镜座上，所述第二反射镜粘贴在第二镜座上，所述第三反射镜粘贴在第三镜座上，所述第四反射镜粘贴在第四镜座上。
3.根据权利要求2所述的大视场离轴四反镜头装置，其特征在于，所述第一反射镜通过光学环氧胶粘贴在第一镜座上，所述第二反射镜通过光学环氧胶粘贴在第二镜座上，所述第三反射镜通过光学环氧胶粘贴在第三镜座上，所述第四反射镜通过光学环氧胶粘贴在所述第四镜座上。
4.根据权利要求1所述的大视场离轴四反镜头装置，其特征在于，所述第一镜座、第二镜座、第三镜座和第四镜座均通过螺钉固定在所述镜头框架上。
5.根据权利要求1所述的大视场离轴四反镜头装置，其特征在于，包括安装在所述镜头框架上的遮光罩组件，所述遮光罩组件包括相互固定的左遮光罩和右遮光罩，光线经左遮光罩和右遮光罩之间射向第一反射镜。
6.根据权利要求5所述的大视场离轴四反镜头装置，其特征在于，所述遮光罩组件通过螺钉固定在所述镜头框架上，所述左遮光罩和右遮光罩之间通过螺钉相互固定。
7.根据权利要求5所述的大视场离轴四反镜头装置，其特征在于，所述遮光罩组件与所述镜头框架之间设置有遮光罩隔热垫片和遮光罩隔热垫圈。
8.根据权利要求1所述的大视场离轴四反镜头装置，其特征在于，所述探测器通过螺钉固定在所述镜头框架上。
9.根据权利要求1或8所述的大视场离轴四反镜头装置，其特征在于，所述探测器与所述镜头框架之间设置有探测器隔热垫片和探测器隔热垫圈。
10.根据权利要求1所述的大视场离轴四反镜头装置，其特征在于，包括安装在所述镜头框架上的左端盖和右端盖，所述第一反射镜、第二反射镜、第三反射镜和第四反射镜位于所述左端盖和右端盖之间。
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- 2017-07-17 CN CN201710580635.7A patent/CN107300759A/zh active Pending
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