CN114815218A - 一种大口径车载离轴光学望远镜 - Google Patents

Abstract

本发明实施例中提供的大口径车载离轴光学望远镜，包括，主光学系统、车载平台、方位倾斜旋转组件、方位轴系组件、俯仰轴系组件，这样通过方位轴系组件及俯仰轴系组件的转动，带动主光学系统指向不同天区，实现光学成像终端的光轴能够一直瞄准空间飞行目标，另一方面本发明实施例通过优化光路布置，实现镜筒宽度与同口径同轴光学系统相同，望远镜方位轴系倾角可切换，倾斜状态工作，无天顶观测盲区，水平状态卧式运输，降低望远镜运输高度，对载车底盘无复杂的下沉式设计要求，在空间尺寸严约束条件下，实现了大口径离轴望远镜的车载。本发明实施例还相应提供了一种交通工具。

Description

一种大口径车载离轴光学望远镜

技术领域

本发明涉及光学领域，特别涉及一种大口径车载离轴光学望远镜及交通工具。

背景技术

大口径光学望远镜广泛应用在天文成像、靶场测控、空间目标探测、激光测距及通信等各个领域，其中车载望远镜具有灵活机动布站的优势，受到越来越多的青睐，人们希望在满足公路限高限宽通过性约束条件的前提下，实现最大口径的望远镜装车。离轴光学系统有着无中心遮拦的优势，在激光测距及激光通信等带有激光发射组件的系统有着不可替代的作用。所以多个领域对大口径离轴车载光学望远镜有着迫切需求。

目前，为了实现米级大口径望远镜的车载(米级车载自适应光学成像望远镜，授权公告号：CN104570321B)，需要严格控制望远镜的高度及宽度，成像光学系统全部背负在望远镜镜筒上，避免了库德光路带来的增加空间尺寸的问题；设计专用的下沉式载车底盘，为望远镜留出更大的安装空间，望远镜方位基座与载车底盘一体化设计等技术。

受光学原理及加工检测等条件制约，同等口径的离轴光学系统主次镜间距比同轴光学系统更大，因此离轴望远镜镜筒更长。离轴系统次镜相对主镜偏置，使得镜筒更粗，导致望远镜宽度加大。(望远镜、镜筒组件及装调方法，授权公告号：CN108490600B)

现有的装车方式，望远镜为地平式结构，存在天顶观测盲区，而天顶附近受大气影像最小，正是许多领域的最佳工作区域；目前车载望远镜需要设计专用的下沉式载车底盘，对底盘要求高，适应性差，而且同等口径的离轴光学望远镜由于镜筒更长，使得望远镜超出限高尺寸，现有技术已经不能实现车载要求。因此，为了在严格空间约束条件下实现大口径离轴望远镜的车载，必须对望远镜系统光路布局及结构形式进行重新设计。

发明内容

有鉴于此，本发明实施例中提供一种大口径车载离轴光学望远镜及交通工具，解决现有技术存在的超高、超宽，无法实现车载和地平式结构存在天顶观测盲区的问题。

本发明实施例中提供了一种大口径车载离轴光学望远镜，包括：

主光学系统，包括若干反射镜和主光学镜筒6；

车载平台，用于连接到载车底盘；

方位倾斜旋转组件，安装在所述车载平台上，所述方位倾斜旋转装置配置有第一U型支撑基座和基台，所述第一U型支撑基座位于所述基台上；

方位轴系组件，用于为所述主光学系统提供方位角调整，所述方位轴系组件包括方位基座、方位伺服单元和液压推杆，所述方位基座可转动安装在所述第一U型支撑基座内，所述液压推杆一端与所述第一U型支撑基座铰接，另一端与所述方位基座铰接；

俯仰轴系组件，用于为所述主光学系统提供俯仰角调整，所述俯仰轴系组件包括第二U型支撑基座和俯仰伺服单元，所述第二U型支撑基座与所述方位伺服单元连接，所述俯仰伺服单元与所述主光学镜筒6连接。

作为一种可选的方案，所述主光学系统包括主反射镜、次反射镜、第三反射镜、第四反射镜、第五反射镜、第六反射镜、第七反射镜、第八反射镜、第九反射镜、第十反射镜，其中，所述主反射镜、所述次反射镜、所述第三反射镜、所述第四反射镜安装在所述主光学镜筒内，所述主光学镜筒6随所述俯仰轴系组件一起转动，所述第五反射镜、所述第六反射镜、所述第七反射镜安装在所述第二U型支撑基座内且随所述方位轴系组件一起转动，所述第八反射镜安装在所述方位基座内且随所述方位倾斜旋转组件转动，所述第九反射镜及所述第十反射镜固定不动。

作为一种可选的方案，还包括：

锁止组件，包括设置在所述基台上的卡槽、与所述卡槽相配合的锁定压杆以及用于收放所述锁定压杆的压杆收放单元，所述锁定压杆的一端与所述方位基座铰接，另一端为自由端且与所述压杆收放单元连接，锁止时所述压杆和可转动安装在所述方位基座上的锁定压杆的自由端位于所述卡槽内。

作为一种可选的方案，所述锁定压杆的自由端设有圆柱体，所述卡槽为矩形槽，锁止时，所述圆柱体容纳于所述卡槽内且抵紧矩形槽的垂直面。

作为一种可选的方案，还包括：

车载防护罩，所述主光学系统、所述方位倾斜旋转组件、所述方位轴系组件、所述车载防护罩可拆卸安装在载车底盘和俯仰轴系组件均容纳于所述车载防护罩内。

作为一种可选的方案，所述主反射镜中心光轴与所述次反射镜中心光轴所在平面与俯仰轴垂直，所述次反射镜中心光轴经所述第三反射镜转折后与所述俯仰轴系组件的俯仰轴相交，交点位于所述第四反射镜镜面上，所述第四反射镜与所述第五反射镜之间中心光轴与所述俯仰轴系组件俯仰轴重合，所述第七反射镜与所述第八反射镜之间的中心光轴与所述方位轴系组件的方位轴重合，所述第八反射镜与所述第九反射镜之间的中心光轴与所述方位倾斜旋转组件的转轴重合。

作为一种可选的方案，所述方位伺服单元包括第一转轴、第一伺服电机和第一轴承，所述俯仰伺服单元包括第二转轴、第二伺服电机和第二轴承。

作为一种可选的方案，还包括光学成像终端，所述光学成像终端安装在所述车载平台。

作为一种可选的方案，所述第九反射镜及所述第十反射镜位于所述光学成像终端内。

本发明实施例中还提供了一种交通工具，所述交通工具包括如上述的大口径车载离轴光学望远镜和载车底盘，所述大口径车载离轴光学望远镜通过减震器安装在载车底盘。

本发明实施例中提供的大口径车载离轴光学望远镜，包括，主光学系统、车载平台、方位倾斜旋转组件、方位轴系组件、俯仰轴系组件，这样通过方位轴系组件及俯仰轴系组件的转动，带动主光学系统指向不同天区，实现光学成像终端的光轴能够一直瞄准空间飞行目标，另一方面本发明实施例通过优化光路布置，实现镜筒宽度与同口径同轴光学系统相同，望远镜方位轴系倾角可切换，倾斜状态工作，无天顶观测盲区，水平状态卧式运输，降低望远镜运输高度，对载车底盘无复杂的下沉式设计要求，在空间尺寸严约束条件下，实现了大口径离轴望远镜的车载。本发明实施例还相应提供了一种交通工具。

附图说明

图1A是本发明实施例的一种大口径车载离轴光学望远镜的工作状态结构示意图(部分车厢及防护罩半剖)；

图1B是本发明实施例的一种大口径车载离轴光学望远镜的运输状态结构示意图(部分车厢及防护罩半剖)；

图2是本发明实施例的一种大口径车载离轴光学望远镜的主光学系统光路布局示意图；

图3是本发明实施例的一种大口径车载离轴光学望远镜的主光学系统光路中正视主反射镜视图；

图4是本发明实施例的一种大口径车载离轴光学望远镜的方位倾斜旋转组件的结构示意图；

图5是本发明实施例的一种大口径车载离轴光学望远镜中方位倾斜旋转组件原理在工作状态下的示意图；

图6是本发明实施例的一种大口径车载离轴光学望远镜中方位倾斜旋转组件原理在运输状态下的示意图；

图7是本发明实施例的一种大口径车载离轴光学望远镜工作原理的示意图。

附图标记：载车1、车载防护罩2、光学成像终端3、方位轴系组件4、俯仰轴系组件5、主光学镜筒6、主反射镜61、次反射镜62、第三反射镜63、第四反射镜64、第五反射镜65、第六反射镜66、第七反射镜67、第八反射镜68、第九反射镜69、第十反射镜610、方位倾斜旋转组件7、第一U型支撑基座71、液压推杆72、锁定压杆73、方位基座74、压杆收放单元75、第二U型支撑基座76、卡槽77、圆柱体78、基台79、车载平台8、载车底盘9。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。

本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”、“第三”、“第四”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的实施例能够以除了在这里图示或描述的内容以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

结合图1A和1B所示，本发明实施例中提供了一种大口径车载离轴光学望远镜，包括：

主光学系统，包括若干反射镜和主光学镜筒6；

车载平台8，用于连接到载车底盘9，载车1具有载车底盘9；

方位倾斜旋转组件7，安装在所述车载平台8上，所述方位倾斜旋转装置配置有第一U型支撑基座71和基台79，所述第一U型支撑基座71位于所述基台79上；

方位轴系组件4，用于为所述主光学系统提供方位角调整，所述方位轴系组件4包括方位基座74、方位伺服单元和液压推杆72，所述方位基座74可转动安装在所述第一U型支撑基座71内，所述液压推杆72一端与所述第一U型支撑基座71铰接，另一端与所述方位基座74铰接；

俯仰轴系组件5，用于为所述主光学系统提供俯仰角调整，所述俯仰轴系组件5包括第二U型支撑基座76和俯仰伺服单元，所述第二U型支撑基座76与所述方位伺服单元连接，所述俯仰伺服单元与所述主光学镜筒6连接，这样通过方位轴系组件4及俯仰轴系组件5的转动，带动主光学系统指向不同天区，实现光学成像终端3的光轴能够一直瞄准空间飞行目标。

结合图2和3所示，在一些实施例中，主光学系统包括主反射镜61、次反射镜62、第三反射镜63、第四反射镜64、第五反射镜65、第六反射镜66、第七反射镜67、第八反射镜68、第九反射镜69、第十反射镜610，其中，所述主反射镜61、所述次反射镜62、所述第三反射镜63、所述第四反射镜64安装在所述主光学镜筒6内，所述主光学镜筒6随所述俯仰轴系组件5一起转动，所述第五反射镜65、所述第六反射镜66、所述第七反射镜67安装在所述第二U型支撑基座76内且随所述方位轴系组件4一起转动，所述第八反射镜68安装在所述方位基座74内且随所述方位倾斜旋转组件7转动，所述第九反射镜69及所述第十反射镜610固定不动。

结合图4、5和6所示，为了实现对主光学系统的更好支撑和避免液压推杆72过多承受重量，本发明实施例中还提供了锁止组件，包括设置在所述基台79上的卡槽77、与所述卡槽77相配合的锁定压杆73以及用于收放所述锁定压杆73的压杆收放单元75，所述锁定压杆73的一端与所述方位基座74铰接，另一端为自由端且与所述压杆收放单元75连接，锁止时所述压杆和可转动安装在所述方位基座74上的锁定压杆73的自由端位于所述卡槽77内，这样在锁止时，液压推杆72可以不用承受过多重量，延长使用寿命，同时也使得整个装置在方位转动时具有很好的稳定性。

本实施例中，压杆收放单元75包括绞盘和连接线，绞盘安装在方位基座74上，连接线一端与绞盘连接，另一端与锁定压杆73连接，通过绞盘实现连接线的收放，进而带动锁定压杆的抬起和落下。

在一些实施例中，所述锁定压杆73的自由端设有圆柱体78，所述卡槽77为矩形槽，锁止时，所述圆柱体78容纳于所述卡槽77内且抵紧矩形槽的垂直面。

结合图1A所示，为了方便运输保护器件不受损坏，本发明实施例的大口径车载离轴光学望远镜还包括：

车载防护罩2，所述主光学系统、所述方位倾斜旋转组件7、所述方位轴系组件4、所述所述车载防护罩2可拆卸安装在载车底盘9和俯仰轴系组件5均容纳于所述车载防护罩2内，车载防护罩2的材料可以根据需要灵活选择，对此不做限定。

结合图7所示，在一些实施例中，所述主反射镜61中心光轴与所述次反射镜62中心光轴所在平面与俯仰轴垂直，所述次反射镜62中心光轴经所述第三反射镜63转折后与所述俯仰轴系组件5的俯仰轴相交，交点位于所述第四反射镜64镜面上，所述第四反射镜64与所述第五反射镜65之间中心光轴与所述俯仰轴系组件5俯仰轴重合，所述第七反射镜67与所述第八反射镜68之间的中心光轴与所述方位轴系组件4的方位轴重合，所述第八反射镜68与所述第九反射镜69之间的中心光轴与所述方位倾斜旋转组件7的转轴重合。

本实施例中，所述方位伺服单元包括第一转轴、第一伺服电机和第一轴承，所述俯仰伺服单元包括第二转轴、第二伺服电机和第二轴承，本领域普通技术人员应当了解，对此不做赘述。

本实施例中还包括光学成像终端3，所述光学成像终端3安装在所述车载平台8，所述第九反射镜69及所述第十反射镜610位于所述光学成像终端3内，主光学系统为离轴无焦系统，入射平行光束经过主反射镜61及次反射镜62反射后缩束为平行光，然后依次经后续反射镜反射后进入光学成像终端3。

结合图5所示，本发明实施例的望远镜由运输转工作状态操作：压杆收放单元75释放锁定压杆73，液压推杆72伸长，推动方位基座74转动，转动到合适角度后，锁定压杆73自由端的圆柱体78落入卡槽77内，然后液压推杆72收缩，锁定锁定压杆73上的圆柱体78在重力作用下顶紧卡槽77的直角，实现方位基座74的可重复转动定位，此时液压推杆72不再承受望远镜重力。

结合图6所示，本发明实施例的望远镜由工作转运输状态操作：望远镜俯仰轴保持在水平位置，液压推杆72伸长，推动方位基座74转动，转动到合适角度后，锁定压杆73的圆柱体78与卡槽77脱开，压杆收放单元75收起锁定压杆73，然后液压推杆72收缩，望远镜在重力作用下慢慢落下，最后第二U型支撑基座76落放在第一U型支撑基座71的支撑面上，液压推杆72不再受力，完成运输状态的准备。

作为本发明实施例的一种试验，本单位使用于米级口径车载离轴激光测距望远镜取得良好的测试效果，其中，主镜口径1.2m，主次镜系统缩束比1:8，镜筒安装宽度1.7m，望远镜重量12吨(不含载车)，工作状态望远镜方位轴倾角25°，天顶工作角度范围±60°,载车高度4.3m(含防护罩)。

本发明实施例中提供的大口径车载离轴光学望远镜，包括，主光学系统、车载平台8、方位倾斜旋转组件7、方位轴系组件4、俯仰轴系组件5，这样通过方位轴系组件4及俯仰轴系组件5的转动，带动主光学系统指向不同天区，实现光学成像终端3的光轴能够一直瞄准空间飞行目标，另一方面本发明实施例通过优化光路布置，实现镜筒宽度与同口径同轴光学系统相同，望远镜方位轴系倾角可切换，倾斜状态工作，无天顶观测盲区，水平状态卧式运输，降低望远镜运输高度，对载车底盘9无复杂的下沉式设计要求，在空间尺寸严约束条件下，实现了大口径离轴望远镜的车载。

本发明实施例中还提供了一种交通工具，所述交通工具包括如上述的大口径车载离轴光学望远镜和载车底盘9，所述大口径车载离轴光学望远镜通过减震器安装在载车底盘9。

本实施例中，交通工具可以为汽车，可以实现大口径车载离轴光学望远镜的运载和移动即可，对此不做限定。

上述具体实施方式，并不构成对本发明保护范围的限制。本领域技术人员应该明白的是，根据设计要求和其他因素，可以进行各种修改、组合、子组合和替代。任何在本发明的精神和原则之内所作的修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明保护范围之内。

Claims (10)

1.一种大口径车载离轴光学望远镜，其特征在于，包括：

主光学系统，包括若干反射镜和主光学镜筒；

车载平台，用于连接到载车底盘；

方位倾斜旋转组件，安装在所述车载平台上，所述方位倾斜旋转装置配置有第一U型支撑基座和基台，所述第一U型支撑基座位于所述基台上；

方位轴系组件，用于为所述主光学系统提供方位角调整，所述方位轴系组件包括方位基座、方位伺服单元和液压推杆，所述方位基座可转动安装在所述第一U型支撑基座内，所述液压推杆一端与所述第一U型支撑基座铰接，另一端与所述方位基座铰接；

俯仰轴系组件，用于为所述主光学系统提供俯仰角调整，所述俯仰轴系组件包括第二U型支撑基座和俯仰伺服单元，所述第二U型支撑基座与所述方位伺服单元连接，所述俯仰伺服单元与所述主光学镜筒连接。

2.根据权利要求1所述的大口径车载离轴光学望远镜，其特征在于，所述主光学系统包括主反射镜、次反射镜、第三反射镜、第四反射镜、第五反射镜、第六反射镜、第七反射镜、第八反射镜、第九反射镜、第十反射镜，其中，所述主反射镜、所述次反射镜、所述第三反射镜、所述第四反射镜安装在所述主光学镜筒内，所述主光学镜筒随所述俯仰轴系组件一起转动，所述第五反射镜、所述第六反射镜、所述第七反射镜安装在所述第二U型支撑基座内且随所述方位轴系组件一起转动，所述第八反射镜安装在所述方位基座内且随所述方位倾斜旋转组件转动，所述第九反射镜及所述第十反射镜固定不动。

3.根据权利要求1所述的大口径车载离轴光学望远镜，其特征在于，还包括：

锁止组件，包括设置在所述基台上的卡槽、与所述卡槽相配合的锁定压杆以及用于收放所述锁定压杆的压杆收放单元，所述锁定压杆的一端与所述方位基座铰接，另一端为自由端且与所述压杆收放单元连接，锁止时所述压杆和可转动安装在所述方位基座上的锁定压杆的自由端位于所述卡槽内。

4.根据权利要求3所述的大口径车载离轴光学望远镜，其特征在于，所述锁定压杆的自由端设有圆柱体，所述卡槽为矩形槽，锁止时，所述圆柱体容纳于所述卡槽内且抵紧矩形槽的垂直面。

5.根据权利要求1所述的大口径车载离轴光学望远镜，其特征在于，还包括：

车载防护罩，所述主光学系统、所述方位倾斜旋转组件、所述方位轴系组件、所述车载防护罩可拆卸安装在载车底盘和俯仰轴系组件均容纳于所述车载防护罩内。

6.根据权利要求2所述的大口径车载离轴光学望远镜，其特征在于，所述主反射镜中心光轴与所述次反射镜中心光轴所在平面与俯仰轴垂直，所述次反射镜中心光轴经所述第三反射镜转折后与所述俯仰轴系组件的俯仰轴相交，交点位于所述第四反射镜镜面上，所述第四反射镜与所述第五反射镜之间中心光轴与所述俯仰轴系组件俯仰轴重合，所述第七反射镜与所述第八反射镜之间的中心光轴与所述方位轴系组件的方位轴重合，所述第八反射镜与所述第九反射镜之间的中心光轴与所述方位倾斜旋转组件的转轴重合。

7.根据权利要求1所述的大口径车载离轴光学望远镜，其特征在于，所述方位伺服单元包括第一转轴、第一伺服电机和第一轴承，所述俯仰伺服单元包括第二转轴、第二伺服电机和第二轴承。

8.根据权利要求2所述的大口径车载离轴光学望远镜，其特征在于，还包括光学成像终端，所述光学成像终端安装在所述车载平台。

9.根据权利要求8所述的大口径车载离轴光学望远镜，其特征在于，所述第九反射镜及所述第十反射镜位于所述光学成像终端内。

10.一种交通工具，其特征在于，所述交通工具包括如权利要求1至9中任一项所述的大口径车载离轴光学望远镜和载车底盘，所述大口径车载离轴光学望远镜通过减震器安装在载车底盘。

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