CN117055205A - 一种无热化航空相机望远系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提出了一种无热化航空相机望远系统，属于光学精密仪器技术领域。解决了航空相机望远系统在宽温度范围工作时光学系统象质下降的问题。它包括主镜组件、碳纤维承力筒和次镜组件，所述主镜组件包括主镜和主镜室，所述主镜通过胶粘剂与主镜室粘接固定，所述主镜室所用材质的线膨胀系数与主镜相同，所述主镜室与碳纤维承力筒的一端相连，所述次镜组件与次镜组件安装架相连，所述次镜组件安装架与碳纤维承力筒的另一端相连。它主要用于无热化航空相机望远系统。
Description
技术领域
本发明属于光学精密仪器技术领域，特别是涉及一种无热化航空相机望远系统。
背景技术
在航空遥感相机的应用中，温度的剧烈变化是对系统的一项严峻考验。温度的变化将导致光学系统各元件的状态发生改变，如透镜表面的曲率半径、镜片厚度、透镜折射率、镜筒长度等，这些由于热效应而导致的改变会产生严重的热离焦，从而使相机系统的像质下降，图像模糊不清，对比度下降，最终影响整机系统的性能。
目前反射式的望远系统支撑方案主要有以下四种：（1）背部支撑，主要适用于中大型反射镜，该支撑结构中柔性环节的存在可以有效隔绝外界环境对反射镜面形精度的影响，并释放反射镜组件在装配及温度变化过程中所产生的应力，但其设计体积大，振动环境下镜面的面形精度不稳定；（2）中心支撑，主要适用小孔径且中心可用的反射镜，但和背部支撑方式一样具有计体积大，振动环境下镜面的面形精度不稳定的问题；（3）周边支撑，反射镜周边、背部与支撑结构紧密连接，这种支撑方案设计及制造简单、易于安装，且反射镜与底座无装配应力，同时可通过胶接的方式来提高整体结构的稳定性，设计尺寸相对较紧凑；（4）侧面支撑，主要用于长宽比较大的反射镜，以反射镜的侧面为定位基准来实现对其位置约束。
因此，提供一种航空遥感相机的望远系统，使其同时具备宽温度工作范围，成为本领域亟待解决的关键技术问题。
发明内容
有鉴于此，本发明旨在提出一种无热化航空相机望远系统，以解决航空相机望远系统在宽温度范围工作时光学系统象质下降的问题。
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：一种无热化航空相机望远系统，它包括主镜组件、碳纤维承力筒和次镜组件，所述主镜组件包括主镜和主镜室，所述主镜通过胶粘剂与主镜室粘接固定，所述主镜室所用材质的线膨胀系数与主镜相同，所述主镜室与碳纤维承力筒的一端相连，所述次镜组件与次镜组件安装架相连，所述次镜组件安装架与碳纤维承力筒的另一端相连。
更进一步的，所述碳纤维承力筒包括碳纤维本体和金属镶嵌件，所述金属镶嵌件通过胶粘剂粘接到碳纤维本体两端，所述金属镶嵌件所用材质的线膨胀系数与碳纤维本体相同。
更进一步的，所述主镜室和金属镶嵌件材质为经调质的铁镍合金材料。
更进一步的，所述碳纤维承力筒内部设置有光阑。
更进一步的，所述次镜组件包括次镜和次镜柔节，所述次镜柔节通过胶粘剂与次镜粘接固定，所述次镜柔节与次镜组件安装架相连。
更进一步的，所述次镜柔节数量为多个，多个次镜柔节沿次镜组件周向均布。
更进一步的，所述主镜上设置有主镜压圈，所述主镜压圈通过螺钉与主镜室相连，通过主镜压圈将主镜压紧固定。
更进一步的，所述主镜室周围及底部均设置有注胶孔。
更进一步的，所述主镜为微晶材料。
更进一步的，所述碳纤维承力筒内部设置有多个交叉布置的环筋和纵筋。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明提出一种用于宽温度场无热化航空相机望远系统，通过采用无热化设计来解决航空相机望远系统在宽温度范围工作时光学系统象质下降的问题。本发明一方面可以降低结构尺寸，另一方面通过消热设计，可以使载荷可以应用在更大范围温度变化的环境中。
本发明提出一种用于宽温度场无热化航空相机望远系统，全部采用线胀系数接近零的材料，进行结构的消热设计，最大程度减小温度变化对载荷的影响。发明采用碳纤维承力筒作为连接主镜组件与次镜组件的主承力结构件，该承力筒比刚度大，线胀系数小，能够保证极端温度工况下的光学系统的成像精度，同时可以起到消杂光的作用，能够降低杂散光对成像的影响。
附图说明
构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1为本发明所述的一种无热化航空相机望远系统剖面结构示意图；
图2为本发明所述的一种无热化航空相机望远系统正面结构示意图；
图3为本发明所述的一种无热化航空相机望远系统背面结构示意图；
图4为本发明所述的主镜组件结构示意图；
图5为本发明所述的次镜组件结构示意图一；
图6为本发明所述的次镜组件结构示意图二；
图7为本发明所述的碳纤维承力筒结构示意图。
具体实施方式
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、完整地阐述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。
参见图1-7说明本实施方式，一种无热化航空相机望远系统，它包括主镜组件1、碳纤维承力筒2和次镜组件4，所述主镜组件1包括主镜11和主镜室12，所述主镜11通过胶粘剂与主镜室12粘接固定，所述主镜室12所用材质的线膨胀系数与主镜11相同，所述主镜室12与碳纤维承力筒2的一端相连，所述次镜组件4与次镜组件安装架3相连，所述次镜组件安装架3与碳纤维承力筒2的另一端相连。
采用碳纤维承力筒2作为连接主镜组件1与次镜组件4的主承力结构件，该碳纤维承力筒2比刚度大，线胀系数小，能够保证极端温度工况下的光学系统的成像精度，同时可以起到消杂光的作用，能够降低杂散光对成像的影响。
所述主镜组件1包括主镜11、主镜室12和主镜压圈13，所述主镜11通过胶粘剂与主镜室12粘接固定，所述主镜室12周围及底部均设置有注胶孔14，所述主镜11上设置有主镜压圈13，所述主镜压圈13通过螺钉安装在主镜室12上，通过主镜压圈13将主镜11压紧固定，防止主镜11沿轴向运动。所述主镜11为微晶材料，所述主镜室12为经调质的与主镜11线膨胀系数相同的铁镍合金材料。
所述碳纤维承力筒2包括碳纤维本体22和金属镶嵌件21，所述金属镶嵌件21通过胶粘剂粘接到碳纤维本体22两端。所述金属镶嵌件21采用经调质的与碳纤维本体22线膨胀系数相同的铁镍合金材料。
所述次镜组件4包括次镜41和次镜柔节42，所述次镜柔节42通过胶粘剂与次镜41粘接固定，所述次镜柔节42与次镜组件安装架3相连，所述次镜柔节42数量为多个，多个次镜柔节42沿次镜组件4周向均布。
所述碳纤维承力筒2内部设置有光阑，能够对通过光学系统的光束起限制作用，能够降低杂散光对成像的影响。所述碳纤维承力筒2内部设置有多个交叉布置的环筋和纵筋。
所述次镜组件4通过螺钉与次镜组件安装架3固定连接；所述次镜组件安装架3通过螺钉与碳纤维承力筒2固定连接；所述碳纤维承力筒2通过螺钉与主镜组件1固定连接。
以上公开的本发明实施例只是用于帮助阐述本发明。实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为所述的具体实施方式。根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。
Claims (10)
1.一种无热化航空相机望远系统，其特征在于：它包括主镜组件（1）、碳纤维承力筒（2）和次镜组件（4），所述主镜组件（1）包括主镜（11）和主镜室（12），所述主镜（11）通过胶粘剂与主镜室（12）粘接固定，所述主镜室（12）所用材质的线膨胀系数与主镜（11）相同，所述主镜室（12）与碳纤维承力筒（2）的一端相连，所述次镜组件（4）与次镜组件安装架（3）相连，所述次镜组件安装架（3）与碳纤维承力筒（2）的另一端相连。
2.根据权利要求1所述的一种无热化航空相机望远系统，其特征在于：所述碳纤维承力筒（2）包括碳纤维本体（22）和金属镶嵌件（21），所述金属镶嵌件（21）通过胶粘剂粘接到碳纤维本体（22）两端，所述金属镶嵌件（21）所用材质的线膨胀系数与碳纤维本体（22）相同。
3.根据权利要求2所述的一种无热化航空相机望远系统，其特征在于：所述主镜室（12）和金属镶嵌件（21）材质为经调质的铁镍合金材料。
4.根据权利要求1所述的一种无热化航空相机望远系统，其特征在于：所述碳纤维承力筒（2）内部设置有光阑。
5.根据权利要求1所述的一种无热化航空相机望远系统，其特征在于：所述次镜组件（4）包括次镜（41）和次镜柔节（42），所述次镜柔节（42）通过胶粘剂与次镜（41）粘接固定，所述次镜柔节（42）与次镜组件安装架（3）相连。
6.根据权利要求5所述的一种无热化航空相机望远系统，其特征在于：所述次镜柔节（42）数量为多个，多个次镜柔节（42）沿次镜组件（4）周向均布。
7.根据权利要求1所述的一种无热化航空相机望远系统，其特征在于：所述主镜（11）上设置有主镜压圈（13），所述主镜压圈（13）通过螺钉与主镜室（12）相连，通过主镜压圈（13）将主镜（11）压紧固定。
8.根据权利要求1所述的一种无热化航空相机望远系统，其特征在于：所述主镜室（12）周围及底部均设置有注胶孔（14）。
9.根据权利要求1所述的一种无热化航空相机望远系统，其特征在于：所述主镜（11）为微晶材料。
10.根据权利要求1所述的一种无热化航空相机望远系统，其特征在于：所述碳纤维承力筒（2）内部设置有多个交叉布置的环筋和纵筋。
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