CN112255777A - 一种高精度的卡式望远系统 - Google Patents

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宫中伟
张培培
潘旭辉
张�杰
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Abstract

本发明涉及一种高精度的卡式望远系统，一种可进行高精度装调，并可隔离外界影响的卡式望远系统。包括卡式主镜部件、次镜部件、次镜位置调整机构和对外安装机构。卡式主镜部件包含了主镜、主镜固定机构、主镜安装座等。三个铰链组成的主镜固定机构，当卡式望远系统外部结构件抖动时，主镜固定机构的铰链旋转，但不会将运动传递到主机上，因此，可隔离外界环境对主镜面型和主镜位置的影响。次镜位置调整机构可通过旋转螺丝杆精密调整次镜位置。对外安装机构采用圆柱铰链安装形式，进一步隔离外部环境对卡式望远系统的影响。本发明可应用于航天、航空、航海有卡式望远需求的空间相机，具有易装调、可隔离外界干扰等优点。

Description

一种高精度的卡式望远系统
技术领域
本发明属于大口径卡式望远系统设计、安装领域，涉及一种高精度的卡式望远系统。
背景技术
由于卡式望远系统装调困难，易变形，安装精度容易受到外部环境的影响，使望远系统支撑机构的设计增加了难度。国内外望远系统支撑方案，可分为三种：1)硬支撑，即光学镜片安装面与结构安装面直接接触；2)桁架多点支撑，一般是三点支撑，即以桁架结构在反射镜背面或侧面以三点胶粘的方式固定。其中第一种方案缺点很明显，在极端环境下结构件变形直接导致反射镜面型变化；第二种已在工程应用中广泛使用，设计体积大、振动环境下精度不稳定是其缺点。
发明内容
要解决的技术问题
为了避免现有技术的不足之处，本发明提出一种高精度的卡式望远系统，克服以上支撑方式的缺点的情况下，一方面降低其装调难度，另一方面隔离外界环境对它的影响，保证极端工况下的光学系统的成像精度。
技术方案
一种高精度的卡式望远系统，其特征在于包括主镜2、主镜部件3、次镜1、次镜部件4、次镜位置调整机构5和主镜固定机构7；主镜2通过四周的法兰安装于主镜部件3的主镜安装座8上，四个主镜固定机构7一端与主镜后座9连接，另一端与主镜2法兰和主镜安装座8连接；次镜1通过次镜压圈17安装于次镜支座16，多个次镜位置调整机构5沿着轴向将主镜安装座8与次镜支座16互联，且能够沿轴向调整位置。
所述主镜2的法兰与主镜安装座8的法兰之间设有粘接胶。
所述主镜后座9与主镜2的之间加橡胶垫10。
所述次镜支座16设有多条与中心圆相切的薄筋。
所述主镜固定机构7包括铰链座11、中铰链12、铰链节13、铰链上盖14和铰链下盖15；中铰链12连接了铰链座11和铰链节13，而铰链节13固定在铰链上盖14和铰链下盖15之间；其中，铰链座11与主镜后座9固联。
所述次镜位置调整机构5包括螺丝杆18、螺丝座19和螺母20；螺丝杆18与主镜安装座8连接，螺丝座19与次镜支座16相连，在装调次镜1位置时，松开螺母20，旋转螺丝杆18，螺丝座19会在螺丝杆18上前后移动，带动次镜支座16和次镜1前后移动。
所述主镜安装座8上设有安装螺丝杆18的导向槽。
所述主镜安装座8和次镜支座16之间安装调整垫片，用螺钉固联。
所述主镜安装座8上设有多个均布的对外安装机构6；对外安装机构6包括圆柱铰链21和压板22；压板22将圆柱铰链21压紧在主镜安装座8上的凹槽内，压板22与外部机构23连接；当外部机构23收到扰动后，会带着压板22绕圆柱铰链21做微动消除扰动。
所述卡式望远系统，主镜、次镜的材料为铝基碳化硅。
有益效果
本发明提出的一种高精度的卡式望远系统，一种可进行高精度装调，并可隔离外界影响的卡式望远系统。包括卡式主镜部件、次镜部件、次镜位置调整机构和对外安装机构。卡式主镜部件包含了主镜、主镜固定机构、主镜安装座等。三个铰链组成的主镜固定机构，当卡式望远系统外部结构件抖动时，主镜固定机构的铰链旋转，但不会将运动传递到主机上，因此，可隔离外界环境对主镜面型和主镜位置的影响。次镜位置调整机构可通过旋转螺丝杆精密调整次镜位置。对外安装机构采用圆柱铰链安装形式，进一步隔离外部环境对卡式望远系统的影响。本发明可应用于航天、航空、航海有卡式望远需求的空间相机，具有易装调、可隔离外界干扰等优点。
本发明提出的一种高精度的卡式望远系统在完成相关功能的前提下，尽量减小设计体积和重量。本发明通过构型设计，不仅能够保证卡式望远系统的高精度装调，而且能够隔离外界环境对卡式望远系统精度的影响。本发明具有以下优点：1、设计铰链型主镜固定机构，隔离后续镜组对主镜位置、面型的影响；2、设计次镜位置调整机构，可通过简单旋转操作，精密调整次镜位置，保证装调精度；3、设计对外安装机构，隔离外界环境对卡式望远系统的影响，保证各种工况下的光学成像质量。
附图说明
图1是本发明卡式望远系统轴测图1；
图2是卡式望远系统轴测图2；
图3是卡式望远系统剖视图；
图4主镜部件3轴测图；
图5隐藏了主镜安装座8的主镜部件3；
图6主镜固定机构7装配图；
图7主镜固定机构7爆炸图；
图8次镜部件4；
图9次镜位置调整机构5的剖视图；
图10对外安装机构6。
1-次镜，2-主镜，3-主镜部件，4-次镜部件，5-次镜位置调整机构，6-对外安装机构，7-主镜固定机构，8-主镜安装座，9-主镜后座，10-橡胶垫，11-铰链座，12-中铰链，13-铰链节，14-铰链上盖，15-铰链下盖，16-次镜支座、17-次镜压圈，18-螺丝杆，19-螺丝座，20-螺母，21-圆柱铰链，22-压板，23-外部机构
具体实施方式
现结合实施例、附图对本发明作进一步描述：
如图1所示，卡式望远光学系统包括两片镜片，从前到后分别为次镜1，主镜2。相应地，如图1、图2、图3所示，本发明的卡式望远系统包括：主镜部件3、次镜部件4、次镜位置调整机构5和对外安装机构6。
图4展示了主镜部件3。主镜部件3主要包含主镜2、主镜固定机构7、主镜安装座8、主镜后座9。图5主要展示了主镜2、主镜固定机构7、和主镜后座9，其中，主镜2四周加工法兰，以供主镜安装，减小环境对主镜主面型的影响；四个主镜固定机构7(图5只显示了一个)一端通过螺钉与主镜后座9连接，另一端通过粘接胶与主镜2法兰连接。为保证主镜安装稳定性，用粘接胶将主镜2的法兰固定在主镜安装座8的法兰上；同时，主镜后座9与主镜2的之间加橡胶垫10，一方面加固主镜2的安装，另一方面使两者不至于刚性接触。
图6展示了主镜固定机构7的轴测装配图，图7展示了主镜固定机构7的爆炸图，其中，铰链座11与主镜后座9固联，中铰链12连接了铰链座11和铰链节13，而铰链节13固定在铰链上盖14和铰链下盖15之间。当主镜后座9上安装的机构有抖动时，可通过主镜固定机构7将抖动隔离，保证主镜2的安装位置精度。
图8是次镜部件4，包含了次镜1、次镜支座16、次镜压圈17等，其中次镜支座16设计时，应在满足力学性能的基础上，合理设计结构，使得拦光量降到最低，本案例中，次镜支座16设计了四条与中心圆相切的薄筋。次镜1的径向位置可以通过安装在次镜支座16上的工艺螺钉(未展示)调整，轴向位置和角偏的调整是通过3个次镜位置调整机构5完成的。
图9展示了次镜位置调整机构5的剖视图，它包含了螺丝杆18、安装在螺丝杆上的可移动的螺丝座19、两个螺母20等，其中，螺丝杆18需安装在主镜安装座8上的导向槽里，且两者小间隙配合，一方面保证次镜的初始精度，另一方面方便调整。螺丝座19与次镜支座16相连，在装调次镜1位置时，松开螺母20，旋转螺丝杆18，螺丝座19会在螺丝杆18上前后移动，带动次镜支座16和次镜1前后移动，3个次镜位置调整机构5联合调整，可精密装调次镜1的位置精度。当调整完成后，用螺纹胶将螺丝座19和螺丝杆18固联，且在主镜安装座8和次镜支座16之间安装调整垫片，用螺钉固联。
卡式望远系统会安装在产品中，产品的工况不同，对卡式望远系统的影响不同，为进一步隔离环境对卡式望远系统的影响，外部机构通过图10所示的四个对外安装机构6与卡式望远系统相连。对外安装机构6包含了圆柱铰链21，压板22，以及安装螺钉等组成，与卡式望远系统连接的外部机构23，压板22将圆柱铰链21压紧在主镜安装座8上，且主镜安装座8上设计有前后限位，防止压板22和外部机构23相对于卡式望远系统做前后移动。当外部机构23收到扰动后，会带着压板22绕圆柱铰链21做旋转运动，而不会影响卡式望远系统的位置精度。
所述卡式望远系统，主镜、次镜的材料为铝基碳化硅。

Claims (10)

1.一种高精度的卡式望远系统，其特征在于包括主镜(2)、主镜部件(3)、次镜(1)、次镜部件(4)、次镜位置调整机构(5)和主镜固定机构(7)；主镜(2)通过四周的法兰安装于主镜部件(3)的主镜安装座(8)上，四个主镜固定机构(7)一端与主镜后座(9)连接，另一端与主镜(2)法兰和主镜安装座(8)连接；次镜(1)通过次镜压圈(17)安装于次镜支座(16)，多个次镜位置调整机构(5)沿着轴向将主镜安装座(8)与次镜支座(16)互联，且能够沿轴向调整位置。
2.根据权利要求1所述的高精度的卡式望远系统，其特征在于：所述主镜(2)的法兰与主镜安装座(8)的法兰之间设有粘接胶。
3.根据权利要求1所述的高精度的卡式望远系统，其特征在于：所述主镜后座(9)与主镜(2)的之间加橡胶垫(10)。
4.根据权利要求1所述的高精度的卡式望远系统，其特征在于：所述次镜支座(16)设有多条与中心圆相切的薄筋。
5.根据权利要求1所述的高精度的卡式望远系统，其特征在于：所述主镜固定机构(7)包括铰链座(11)、中铰链(12)、铰链节(13)、铰链上盖(14)和铰链下盖(15)；中铰链(12)连接了铰链座(11)和铰链节(13)，而铰链节(13)固定在铰链上盖(14)和铰链下盖(15)之间；其中，铰链座(11)与主镜后座(9)固联。
6.根据权利要求1所述的高精度的卡式望远系统，其特征在于：所述次镜位置调整机构(5)包括螺丝杆(18)、螺丝座(19)和螺母(20)；螺丝杆(18)与主镜安装座(8)连接，螺丝座(19)与次镜支座(16)相连，在装调次镜(1)位置时，松开螺母(20)，旋转螺丝杆(18)，螺丝座(19)会在螺丝杆(18)上前后移动，带动次镜支座(16)和次镜(1)前后移动。
7.根据权利要求1或6所述的高精度的卡式望远系统，其特征在于：所述主镜安装座(8)上设有安装螺丝杆(18)的导向槽。
8.根据权利要求6所述的高精度的卡式望远系统，其特征在于：所述主镜安装座(8)和次镜支座(16)之间安装调整垫片，用螺钉固联。
9.根据权利要求1或6所述的高精度的卡式望远系统，其特征在于：所述主镜安装座(8)上设有多个均布的对外安装机构(6)；对外安装机构(6)包括圆柱铰链(21)和压板(22)；压板(22)将圆柱铰链(21)压紧在主镜安装座(8)上的凹槽内，压板(22)与外部机构(23)连接；当外部机构(23)收到扰动后，会带着压板(22)绕圆柱铰链(21)做微动消除扰动。
10.根据权利要求1所述的高精度的卡式望远系统，其特征在于：所述卡式望远系统，主镜、次镜的材料为铝基碳化硅。
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