CN206115019U - 一种长焦距前置望远系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种长焦距前置望远系统，包括主镜组件、次镜组件、连接主镜组件和次镜组件的连接筒、安装在次镜组件、主次镜修切垫以及调焦机构；次镜组件包括次镜筒、安装在次镜筒内的次镜、安装在次镜筒和连接筒之间的次镜架；次镜筒朝向主镜组件的一端安装次镜遮光罩；其改进之处是：调焦机构包括加热片、调焦隔圈、弹垫以及大螺母；大螺母通过弹垫压装在次镜筒远离主镜组件的一端，加热片贴覆在大螺母上；弹垫在外力压缩下产生形变位移；次镜筒和次镜架之间安装调焦隔圈；调焦隔圈加热后膨胀变形。本实用新型通过的加热片配合弹垫和调焦隔圈形成的温控方式进行望远系统的调焦工作，不仅结构简单、重量轻、成本低、可靠性高。

Description

一种长焦距前置望远系统

技术领域

本实用新型属于空间光学遥感技术领域，具体涉及一种长焦距前置望远系统。

背景技术

随着空间地元分辨率越来越高，对前置望远系统来说焦距越来越长，同时对像面位置要求也越来越高，当环境因素如力学或者温度变化导致像面位置和探测器位置之间发生相对移动，则整个系统的传递函数将会下降，从而导致系统像质下降，因此必须引入调焦机构来补偿光学系统的离焦量。

对于一个成像系统来说，可以通过移动探测器的位置，或者增加调焦镜组来改变焦距，从而实现调焦。对于长焦距的望远系统来说，采用反射式光学系统，如R-C系统，可以减小体积和重量，其中调节主镜和次镜间隔可以精确控制像面位置变化，从而达到调焦的目的。传统的调焦方式一般通过凸轮、丝杠螺母和蜗轮蜗杆等方式，这种调焦方式共同的特点是都需要一个步进电机作为驱动元件，一旦电机出现问题，就会影响调焦机构的正常工作。

实用新型内容

为了解决背景技术中的问题，本实用新型设计了一种结构简单，只需通过控制次镜组件的温度来调节主镜和次镜的间隔达到系统的 调焦要求的长焦距前置望远系统。

本实用新型的温控调焦原理是：当要求主次镜间隔减小时，可对次镜组件进行局部升温，硬铝合金材料的调焦隔圈受热膨胀，弹垫被压缩，从而使得次镜沿着轴向朝主镜方向平移，主次镜间隔减小。当要求主次镜间隔增大时，取消温控，由于空间环境的冷空间，调焦隔圈收缩，弹垫的弹力使得次镜组件沿着轴向朝远离主镜方向平移，主次镜间隔增大。通过冷空间和加热片的相互调节，可保证主次镜间隔回到理想状态。

本实用新型的具体技术方案是：

本实用新型提供了一种长焦距前置望远系统，包括主镜组件、次镜组件、连接主镜组件和次镜组件的连接筒、安装在次镜组件和连接连接筒连接点的主次镜修切垫以及用于调节主镜组件中主镜和次镜组件中次镜之间间距的调焦机构；

次镜组件包括次镜筒、安装在次镜筒内的次镜、安装在次镜筒和连接筒之间的次镜架；次镜筒朝向主镜组件的一端安装次镜遮光罩；

其改进之处是：所述调焦机构包括加热片、调焦隔圈、弹垫以及大螺母；

大螺母通过弹垫压装在次镜筒远离主镜组件的一端，加热片贴覆在大螺母上；所述弹垫在外力压缩下产生形变位移；次镜筒和次镜架之间安装调焦隔圈；所述调焦隔圈加热后膨胀变形。

根据多次试验仿真，本实用新型设计出了一种优化的弹垫结构，具体结构是，弹垫为圆环形，弹垫在厚度方向上依次开设有两组沟槽 将弹垫分为三层；其中，靠近次镜筒的沟槽组包括沿圆周方向分布在弹垫上的三个第一圆弧形沟槽；远离次镜筒的沟槽组包括沿圆周方向分布在弹垫上的三个第二圆弧形沟槽；三个第一圆弧形沟槽和三个第二圆弧形沟槽交错布置；弹垫与次镜筒接触的端面上还沿圆周方向均匀设置有三个凸起。

进一步的说：第一圆弧形沟槽的周长为弹垫周长的1/12；第二圆弧形沟槽的周长为弹垫周长的1/6。

为了确保隔热效果，本实用新型的主次镜修切垫采用钛合金材料制成，而不是现有技术的铝合金或其他材料。

上述系统还包括贴覆在大螺母上的测温电阻。

为了确保整个温控调焦过程中，系统的轴向产生平移的同时径向不产生移动，上述弹垫的内壁与大螺母外壁之间保持间隙，间隙为0.1mm；调焦垫圈调焦隔圈的内壁与次镜筒外壁之间保持间隙，间隙为0.1mm；

为了防止次镜组件在做轴向平移时，发生倾斜摆动，上述次镜筒与次镜架为间隙配合，间隙为0.015mm；

上述弹垫采用铍青铜材料加工成型；

上述调焦隔圈采用硬铝合金材料加工成型；

上述凸起的面积占弹垫与次镜筒接触的端面面积的1/36。

本实用新型的优点在于：

1、本实用新型通过的加热片配合弹垫和调焦隔圈的结构形成一种温控方式进行望远系统的调焦工作，不仅结构简单、重量轻、成本 低、可靠性高。

2、本实用新型的温控方式只需要在次镜处进行局部加热，在次镜架和连接筒的连接位置的主次镜修切垫采用钛合金材料制成，避免了热量传递，起到隔热的作用。

3、本实用新型的弹垫与大螺母之间、调焦隔圈与次镜筒之间以及次镜组件次镜座与次镜架之间均为间隙配合，不仅保证了系统的轴向产生平移的同时径向不产生移动，而且能够放置次镜组件不发生摆动，大大提高了系统的稳定性。

附图说明

图1为本实用新型的结构剖视图；

图2为图1中处的局部放大图；

图3为次镜组件剖视图；

图4为图3中Ⅱ处的局部放大图；

图5为图3中Ⅲ处的局部放大图；

图6为图3中Ⅳ处的局部放大图；

图7为弹垫的三维图；

图8为弹垫剖视图；

图9为图8中N向视图；

图10为图8中K-K剖面图；

图11为图8中M-M剖面图。

其中，1-主镜组件；2-次镜组件；3-连接筒；4-主次镜修切垫；5-主镜；6-次镜；7-次镜架；8-次镜筒；9-次镜压圈；10-次镜金属 垫；11-次镜橡皮垫；12-次镜遮光罩；13-弹垫；14-大螺母；15-调焦隔圈；16-加热片；17-测温电阻；19-第一圆弧形凹槽；20-第二圆弧形凹槽；21-凸起。

具体实施方式

本实用新型为了解决传统前置望远系统的机械调焦结构由于步进电机出现问题，导致整个调焦机构无法正常工作的问题，提出了一种长焦距前置望远系统。

如图1所示，该系统包括主镜组件1、次镜组件2、连接两个组件的连接筒3(4J32材料)、安装在次镜组件2和连接筒3连接点的主次镜修切垫4以及用于调节主镜组件1中主镜5和次镜组件2中次镜6之间间距的调焦机构。

其中，与传统系统相比，本实用新型的主镜组件1以及连接筒3和传统的望远系统相同；次镜组件2以及调焦机构发生了变化，具体结构如图2-6所示：

次镜组件2包括4J32材料的次镜架7、4J32材料的次镜筒8、微晶玻璃材料的次镜6，硬铝合金材料的次镜压圈9、黄铜材料的次镜金属垫10、XM-32材料的次镜橡皮垫11、硬铝合金材料的次镜遮光罩12；调焦机构包括铍青铜材料的弹垫13、硬铝合金材料的大螺母14、硬铝合金材料的调焦隔圈15、加热片16以及测温电阻17。

具体结构是：

次镜6安装在次镜筒8内、次镜架7将次镜筒8和连接筒3进行连接；次镜筒8朝向主镜组件1的一端安装次镜遮光罩12；

大螺母14上套装压缩后产生形变的弹垫13；大螺母14通过弹垫13压装在次镜筒8远离主镜组件1的一端，加热片16以及测温电阻17贴覆在大螺母14上；次镜筒8与次镜架7之间安装调焦隔圈15；调焦隔圈15加热后膨胀变形。

经过多次试验仿真，弹垫结构设计成以下机构最为合理，调焦精度更为容易控制，具体如图8、9、10、11所示：

弹垫13为圆环形，弹垫在厚度方向上依次开设有两组沟槽将弹垫分为三层；其中，靠近次镜筒8的沟槽组包括沿圆周方向分布在弹垫上的三个第一圆弧形沟槽19；远离次镜筒8的沟槽组包括沿圆周方向分布在弹垫上的三个第二圆弧形沟槽20；三个第一沟圆弧形槽19和三个第二圆弧形沟槽20交错布置；弹垫13与次镜筒8接触的端面上还沿圆周方向均匀设置有三个凸起21。

进一步的优化措施是：第一圆弧形沟槽19的周长为弹垫周长的1/12；第二圆弧形沟槽20的周长为弹垫周长的1/6。

装配时，旋转大螺母压紧弹垫，弹垫压缩产生形变，由于凸起21的作用，靠近次镜筒端面的第二圆弧形沟槽20完全消除，由于弹垫13自身的弹力，次镜组件2被完全固定，而远离次镜筒8的第一圆弧形沟槽19未消除，该装配方式并未带来应力，也未影响次镜的面形。

为进一步的满足局部温控调焦的要求，本专利创新实用新型了四种技术手段来满足要求。

1、次镜组件和连接筒之间设计有钛合金的主次镜修切垫，如图 2所示。主次镜修切垫除用于常规的保证主镜组件和次镜组件的间隔外，也起到隔热的作用，当次镜组件进行局部加热或降温时，主次镜修切垫可以减小次镜组件和主镜筒及主镜组件之间的热量传递。

2、次镜筒和次镜架间隙配合，配合间隙为0.015mm，这样可防止次镜组件在做轴向平移时，发生倾斜摆动。

3、调焦隔圈内壁与次镜筒外壁留有0.1mm的间隙(图6中D处)，限制调焦隔圈的径向平移。调焦隔圈采用线膨胀系数大的金属材料，既能保证次镜组件固定的稳定度，也能在次镜组件进行局部加热或降温时，调焦隔圈发生较大的热变形，推动次镜组件沿着轴向平移。

4、如图6所示，弹垫内壁与大螺母的壁留有0.1mm间隙(图5中C处)，限制弹垫的径向平移。

该系统的装配方式为：首先，次镜装入次镜筒内，其次，依次装入次镜橡皮垫、次镜金属垫，次镜压圈压紧，从注胶孔注XM-31胶；接着，次镜筒套上调焦隔圈放入次镜架中，后面依次装上弹垫和大螺母；然后，次镜筒前面通过螺纹安装次镜遮光罩组成次镜组件；最后，次镜组件和主次镜修切垫和连接筒通过螺钉连接，另一端主镜组件和主镜筒通过螺钉连接，组成前置望远系统，如图3所示：加热片和测温电阻粘贴到图3中A处。

Claims (8)

1.一种长焦距前置望远系统，包括主镜组件、次镜组件、连接主镜组件和次镜组件的连接筒、安装在次镜组件和连接连接筒连接点的主次镜修切垫以及用于调节主镜组件中主镜和次镜组件中次镜之间间距的调焦机构；

次镜组件包括次镜筒、安装在次镜筒内的次镜、安装在次镜筒和连接筒之间的次镜架；次镜筒朝向主镜组件的一端安装次镜遮光罩；

其特征在于：所述调焦机构包括加热片、调焦隔圈、弹垫以及大螺母；

大螺母通过弹垫压装在次镜筒远离主镜组件的一端，加热片贴覆在大螺母上；所述弹垫在外力压缩下产生形变位移；次镜筒和次镜架之间安装调焦隔圈；所述调焦隔圈加热后膨胀变形。

2.根据权利要求1所述的长焦距前置望远系统，其特征在于：所述弹垫为圆环形，弹垫在厚度方向上依次开设有两组沟槽将弹垫分为三层；其中，靠近次镜筒的沟槽组包括沿圆周方向分布在弹垫上的三个第一圆弧形沟槽；远离次镜筒的沟槽组包括沿圆周方向分布在弹垫上的三个第二圆弧形沟槽；三个第一沟圆弧形槽和三个第二圆弧形沟槽交错布置；弹垫与次镜筒接触的端面上还沿圆周方向均匀设置有三个凸起。

3.据权利要求2所述的长焦距前置望远系统，其特征在于：第一圆弧形沟槽的周长为弹垫周长的1/12；第二圆弧形沟槽的周长为弹垫周长的1/6。

4.根据权利要求3所述的长焦距前置望远系统，其特征在于：所述主次镜修切垫采用钛合金材料制成。

5.根据权利要求4所述的长焦距前置望远系统，其特征在于：还包括贴覆在大螺母上的测温电阻。

6.根据权利要求5所述的长焦距前置望远系统，其特征在于：弹垫的内壁与大螺母外壁之间保持间隙，间隙为0.1mm；

调焦隔圈的内壁与次镜筒外壁之间保持间隙，间隙为0.1mm；

所述次镜筒与次镜架为间隙配合，间隙为0.015mm。

7.根据权利要求6所述的长焦距前置望远系统，其特征在于：所述弹垫采用铍青铜材料加工成型；

所述调焦隔圈采用硬铝合金材料加工成型。

8.根据权利要求7所述的长焦距前置望远系统，其特征在于：所述凸起的面积占弹垫与次镜筒接触的端面面积的1/36。