CN110376697A - 航空光学镜头 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种航空光学镜头，包括:主镜组件，包括主镜、主镜室、主镜柔节和主镜背板；主镜设置在主镜室内，主镜柔节和主镜背板依次设置在主镜的底部；次镜组件，包括次镜、次镜环和次镜调整垫；次镜设置在次镜环上，次镜环通过多个次镜调整垫安装在主镜室上，通过调整次镜调整垫的厚度和上下面之间的角度确定次镜的位置；主镜和次镜的材料为微晶玻璃，主镜室、次镜环、次镜修调垫、主镜柔节和主镜背板的材料为殷钢。该航空光学镜头能够在宽温度梯度下保证光学系统传递函数衰减较小，不对成像质量造成大的影响。

Description

航空光学镜头
技术领域
本发明涉及光学遥感领域，特别涉及一种航空光学镜头。
背景技术
航空光学相机一般是挂载在飞机或飞艇等飞行器上，工作环境极为苛刻。由于环境温度为持续低温，载机供给的功耗有限，很难保证光学镜头保持在一个比较均匀的温度环境，所以在这样的宽温度梯度下，反射镜的面型精度会下降的较多，必然会对成像质量造成很大的影响。
目前针对这种宽温度梯度给光学系统带来的问题的一般做法是通过调焦机构改变焦平面位置使实际焦平面尽量与理论焦平面对齐，这样只是能解决光学系统的离焦问题，尽可能的满足应用需求，但反射镜面型精度下降带来的系统光学传递函数(MTF)的下降无法弥补。
发明内容
本发明主要解决的技术问题是提供一种可以解决宽温度梯度使光学传递函数下降的航空光学镜头。
为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是：
一种航空光学镜头，包括：
主镜组件，包括主镜、主镜室、主镜柔节和主镜背板；主镜设置在主镜室内，主镜柔节和主镜背板依次设置在主镜的底部；
次镜组件，包括次镜、次镜环和次镜调整垫；次镜设置在次镜环上，次镜环通过多个次镜调整垫安装在主镜室上，通过调整次镜调整垫的厚度和上下面之间的角度确定次镜的位置；
主镜和次镜的材料为微晶玻璃，主镜室、次镜环、次镜修调垫、主镜柔节和主镜背板的材料为殷钢。
在其中一个实施例中，所述主镜和次镜的温度膨胀系数为(0.1～0.3)×10-6℃，主镜室、次镜环、次镜修调垫、主镜柔节和主镜背板温度膨胀系数为(0.1～0.3)×10-6/℃。
在其中一个实施例中，还包括主镜修调垫，通过主镜修调垫的厚度来调整光轴指向，所述主镜修调垫的材料为殷钢，温度膨胀系数为(0.1～0.3)×10-6/℃。
在其中一个实施例中，主镜修调垫的数量为三个，三个主镜修调垫等高设置。
在其中一个实施例中，所述主镜柔节上设有三处弹性片以释放温度应力。
在其中一个实施例中，次镜修调垫的数量为三个。
在其中一个实施例中，所述主镜背板上均匀设有3个柔性件，用于释放装配应力和温度应力。
在其中一个实施例中，所述主镜用光学胶粘接在主镜柔节上，次镜通过光学胶粘接在次镜环上。
在其中一个实施例中，所述光学胶为光学环氧树脂胶，胶层厚度为0.01mm。
本发明的有益效果是：相对于现有技术，本发明提供的一种航空光学镜头，光学镜头的结构设计采用“零膨胀”的设计理念，镜头选用的材料温度膨胀系数与零接近，且其他部件的温度膨胀系数较低，理论上无论在任何温度环境下，系统的MTF均不会受到任何影响，所以实际上选用的材料的温度膨胀系数只要尽量低，就能满足航空光学相机对温度的严苛要求。此外，主镜柔节和背板均设有可以释放温度和装配应力的结构，整个光学镜头能够在宽温度梯度下保证光学系统传递函数衰减较小，不对成像质量造成大的影响。
附图说明
图1为一实施方式的航空光学镜头爆炸结构是示意图；
图2为一实施方式的航空光学镜头组装结构示意图；
图3为一实施方式的航空光学镜头主镜柔节结构示意图；
图4为一实施方式的航空光学镜头主镜柔节上弹性片结构示意图；
图5为一实施方式的航空光学镜头主镜背板结构示意图；
图6为一实施方式的航空光学镜头主镜背板上柔性件结构示意图。
具体实施方式
请参阅图1和图2，本发明提供一种航空光学镜头100，包括主镜组件和次镜组件，次镜组件设置在主镜组件的上方。具体地，航空光学镜头100由上至下包括：次镜1、次镜环2、次镜修调垫3、主镜室4、主镜5、主镜修调垫6、主镜柔节7和主镜背板8。在另一实施方式中，可以不包括主镜修调垫6，主镜组件的各个部件直接安装在主镜室4上。
具体地，次镜1设置在次镜环2上，次镜环2通过多个次镜调整垫3安装在主镜室4上，通过调整次镜调整垫3的厚度和上下面之间的角度确定次镜1的位置。主镜5和次镜1的材料为微晶玻璃，温度膨胀系数为(0.1～0.3)×10-6/℃；主镜室4、次镜环2、次镜修调垫3、主镜柔节7和主镜背板8的材料为殷钢(S4J32)，温度膨胀系数为(0.1～0.3)×10-6/℃。当包括主镜修调垫6时，主镜修调垫6的材料为殷钢(S4J32)，温度膨胀系数为(0.1～0.3)×10-6/℃。在本实施例中，主镜修调垫6的数量为3个，3个主镜修调垫6等高设置，三者之间的公差为±0.003μm。一般情况下将主镜作为基准，主镜组件直接安装在主镜室上，不对主镜修调垫进行修配。
上述航空光学镜头100采用零膨胀的设计原理，理论上无论在任何温度环境下，系统的MTF均不会受到任何影响，所以实际上选用的材料的温度膨胀系数只要尽量低，就能满足航空光学相机对温度的严苛要求。
在一实施方式中，主镜5用光学胶粘接在主镜柔节7上，次镜1通过光学胶粘接在次镜环2上。具体地，在本实例中采用的光学胶为光学环氧树脂胶，光学胶厚度为0.01mm，当然，在其他实施例中，光学胶的厚度也可以调整，具体的调整幅度根据实际需求来设定。
结合图3和4，在一实施方式中，主镜柔节7上有三处弹性片9以释放温度应力，在本实例中弹性片9的厚度为2mm，在其他实施例中，弹性片9的厚度可根据需要调整适当的厚度。
结合图5和6，在一实施方式中，主镜背板8上有三处柔性件10，以实现能够释放安装应力和部分热应力。具体地，在本实施例中，柔性件10为L型。
经实验测定，上述航空光学镜头100温度梯度为±50℃时，MTF变化7％，温度变化对镜头成像质量的影响很小。
本发明提供的一种航空光学镜头，光学镜头的结构设计采用“零膨胀”的设计理念，镜头选用的材料温度膨胀系数与零接近，且其他部件的温度膨胀系数较低，理论上无论在任何温度环境下，系统的MTF均不会受到任何影响，所以实际上选用的材料的温度膨胀系数只要尽量低，就能满足航空光学相机对温度的严苛要求。此外，主镜柔节和背板均设有可以释放温度和装配应力的结构，整个光学镜头能够在宽温度梯度下保证光学系统传递函数衰减较小，不对成像质量造成大的影响。
以上仅为本发明的实施方式，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (9)

1.一种航空光学镜头，其特征在于，包括：
主镜组件，包括主镜、主镜室、主镜柔节和主镜背板；主镜设置在主镜室内，主镜柔节和主镜背板依次设置在主镜的底部；
次镜组件，包括次镜、次镜环和次镜调整垫；次镜设置在次镜环上，次镜环通过多个次镜调整垫安装在主镜室上，通过调整次镜调整垫的厚度和上下面之间的角度确定次镜的位置；
主镜和次镜的材料为微晶玻璃，主镜室、次镜环、次镜修调垫、主镜柔节和主镜背板的材料为殷钢。
2.根据权利要求1所述的航空光学镜头，其特征在于，所述主镜和次镜的温度膨胀系数为(0.1～0.3)×10-6℃，主镜室、次镜环、次镜修调垫、主镜柔节和主镜背板温度膨胀系数为(0.1～0.3)×10-6/℃。
3.根据权利要求1所述的航空光学镜头，其特征在于，还包括主镜修调垫，通过主镜修调垫的厚度来调整光轴指向，所述主镜修调垫的材料为殷钢，温度膨胀系数为(0.1～0.3)×10-6/℃。
4.根据权利要求3所述的航空光学镜头，其特征在于，所述主镜修调垫的数量为三个，三个主镜修调垫等高设置。
5.根据权利要求4所述的航空光学镜头，其特征在于，所述主镜柔节上设有三处弹性片以释放温度应力。
6.根据权利要求1所述的航空光学镜头，其特征在于，所述次镜修调垫的数量为三个。
7.根据权利要求1所述的航空光学镜头，其特征在于，所述主镜背板上均匀设有3个柔性件，用于释放装配应力和温度应力。
8.根据权利要求1所述的航空光学镜头，其特征在于，所述主镜通过光学胶粘接在主镜柔节上，次镜通过光学胶粘接在次镜环上。
9.根据权利要求8所述的航空光学镜头，其特征在于，所述光学胶为光学环氧树脂胶，胶层厚度为0.01mm。
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