CN210427946U - 基于可调节与反向热补偿进行热变形控制的主扩束系统 - Google Patents

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郭利泉
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Abstract

本实用新型提供一种基于可调节与反向热补偿进行热变形控制的主扩束系统。本实用新型包括镜筒、分别设置在镜筒两端的主镜室底座和次镜室底座，主镜室底座上安装主镜室，主镜室里面安装主镜，次镜室底座上通过导轨安装次镜室，次镜室里面安装次镜，主镜室与次镜室之间连接热变形控制组件；热变形控制组件包括与主镜室底座连接的第一杆组和与次镜室连接的第二杆组，第一杆组与联轴器一固定连接，第二杆组与联轴器二固定连接，联轴器一与联轴器二之间通过粘胶固化连接，第一杆组与联轴器一采用相同的材质，第二杆组与联轴器二采用相同的材质。本实用新型能够使得扩束系统的主、次镜间距在40℃温差影响下热变形量控制在2μm以内。

Description

基于可调节与反向热补偿进行热变形控制的主扩束系统
技术领域：
本发明涉及一种基于可调节与反向热补偿进行热变形控制的主扩束系统，属于光学设备技术领域。
背景技术：
光学主扩束系统为满足场外使用要求，在30℃温差范围内，主、次镜光轴方向热变形量需控制在2μm以内，才能满足主扩束系统光束质量要求；现有解决方案是常用超低热膨胀系数的材料(如殷钢)，一方面超低热膨胀系数材料的成本极高，另一方面材料本身也存在极小的热膨胀系数，
热变形量的计算公式如下：
Figure 179177DEST_PATH_IMAGE002
式中：
Figure 353807DEST_PATH_IMAGE004
主、次镜光轴方向为热变形量；
Figure 970864DEST_PATH_IMAGE006
为材料的热膨胀系数，如殷钢的热膨胀系数为0.15；
Figure 230944DEST_PATH_IMAGE008
为主、次镜光轴方向的长度；
Figure 840917DEST_PATH_IMAGE010
为使用环境的热差；
当热差范围较大 (大于30℃)、主、次镜光轴长度尺寸较大(600mm)的情况下，代入上式得到热变形量为：
Figure 604474DEST_PATH_IMAGE012
Figure 907279DEST_PATH_IMAGE014
的热变形量是无法满足高精度的要求，再考虑到主、次镜曲率半径等参数及设计误差的影响，仅仅通过采用超低热膨胀系数的材料难以有效解决此问题。
发明内容：
本发明的目的是针对上述存在的问题提供一种基于可调节与反向热补偿进行热变形控制的主扩束系统，通过调节主、次镜光轴方向总长的有效热膨胀系数，进而控制主、次镜间距在40℃温差影响下热变形量控制在2μm以内。
上述的目的通过以下的技术方案实现：
基于可调节与反向热补偿进行热变形控制的主扩束系统，包括镜筒、分别设置在镜筒两端的主镜室底座和次镜室底座，所述主镜室底座上安装主镜室，所述主镜室里面安装主镜，所述次镜室底座上通过导轨安装次镜室，所述次镜室里面安装次镜，所述主镜室与次镜室之间连接热变形控制组件；
所述的热变形控制组件包括与所述主镜室底座连接的第一杆组和与所述次镜室连接的第二杆组，所述第一杆组与联轴器一固定连接，所述第二杆组与联轴器二固定连接，所述联轴器一与所述联轴器二之间通过粘胶固化连接，所述第一杆组与联轴器一采用相同的材质，所述第二杆组与联轴器二采用相同的材质。
所述的基于可调节与反向热补偿进行热变形控制的主扩束系统，所述的第一杆组与联轴器一的线性热膨胀系数为：
Figure 638343DEST_PATH_IMAGE016
。
所述的基于可调节与反向热补偿进行热变形控制的主扩束系统，所述的第二杆组与联轴器二的线性热膨胀系数为：。
所述的基于可调节与反向热补偿进行热变形控制的主扩束系统，所述第一杆组的长度A1与所述第二杆组的长度A2的比值为：
Figure 786428DEST_PATH_IMAGE018
。
所述的基于可调节与反向热补偿进行热变形控制的主扩束系统，所述的热变形控制组件在所述主镜室和所述次镜室之间沿周向至少设置有两组。
有益效果：
1.本发明通过第一杆组与第二杆组长度的变化，调整热变形控制组件总长的有效热膨胀系数，进而控制主、次镜间距在40℃温差影响下热变形量控制在2μm以内，此补偿方法全面考虑了所有因素的影响，如机械、光学材料的热膨胀系数、主次镜曲率半径热变形的影响、所有连接环节热可靠性的影响等。
附图说明：
图1是本发明的结构示意图。
图2是本发明的左视图。
图3是图1的E部放大图。
图4是本发明的检测光路示意图。
图中：1、镜筒；2、主镜室底座；3、次镜室底座；4、主镜室；5、主镜；6、导轨；7、次镜室；8、次镜；9、第一杆组；10、第二杆组，11、联轴器一；12、联轴器二。
具体实施方式：
如图1-2所示：本实施例的基于可调节与反向热补偿进行热变形控制的主扩束系统，包括镜筒1、分别设置在镜筒两端的主镜室底座2和次镜室底座3，所述主镜室底座上安装主镜室4，所述主镜室里面安装主镜5，所述次镜室底座上通过导轨6安装次镜室7，所述次镜室里面安装次镜8，所述主镜室与次镜室之间连接热变形控制组件；
所述的热变形控制组件包括与所述主镜室底座连接的第一杆组9和与所述次镜室连接的第二杆组10，所述第一杆组与联轴器一11固定连接，所述第二杆组与联轴器二12固定连接，所述联轴器一与所述联轴器二之间通过粘胶固化连接，所述第一杆组与联轴器一采用相同的材质，所述第二杆组与联轴器二采用相同的材质。
所述的基于可调节与反向热补偿进行热变形控制的主扩束系统，所述的第一杆组与联轴器一的线性热膨胀系数为：
Figure 670070DEST_PATH_IMAGE020
。
所述的基于可调节与反向热补偿进行热变形控制的主扩束系统，所述的第二杆组与联轴器二的线性热膨胀系数为：
Figure 143777DEST_PATH_IMAGE022
。
所述的基于可调节与反向热补偿进行热变形控制的主扩束系统，所述第一杆组的长度A1与所述第二杆组的长度A2的比值为：
Figure 847291DEST_PATH_IMAGE018
。
所述的基于可调节与反向热补偿进行热变形控制的主扩束系统，所述的热变形控制组件在所述主镜室和所述次镜室之间沿周向至少设置有两组。
如图3所示，本发明的基于可调节与反向热补偿进行热变形控制的主扩束系统的热变形量测试方法如下：
采用高精度的标准平面镜、干涉仪，搭建如图4所示的检测光路，首先在常温下装调本发明的主扩束系统主次镜至系统波像差满足技术要求；然后调节温控室内温度，根据系统波像差的变化，调节调整环节，即通过改变第一杆组与第二杆组长度比例，改变热变形控制组件的线膨胀系数，进而满足主扩束系统在40℃温差下系统像质均满足技术要求，即：
常温下
Figure 549799DEST_PATH_IMAGE024
，温变后
Figure 287948DEST_PATH_IMAGE026
。
本发明方案所公开的技术手段不仅限于上述技术手段所公开的技术手段，还包括由以上技术特征等同替换所组成的技术方案。本发明的未尽事宜，属于本领域技术人员的公知常识。

Claims (5)

1.一种基于可调节与反向热补偿进行热变形控制的主扩束系统，包括镜筒、分别设置在镜筒两端的主镜室底座和次镜室底座，所述主镜室底座上安装主镜室，所述主镜室里面安装主镜，其特征是：所述次镜室底座上通过导轨安装次镜室，所述次镜室里面安装次镜，所述主镜室与次镜室之间连接热变形控制组件；
所述的热变形控制组件包括与所述主镜室底座连接的第一杆组和与所述次镜室连接的第二杆组，所述第一杆组与联轴器一固定连接，所述第二杆组与联轴器二固定连接，所述联轴器一与所述联轴器二之间通过粘胶固化连接，所述第一杆组与联轴器一采用相同的材质，所述第二杆组与联轴器二采用相同的材质。
2.根据权利要求1所述的基于可调节与反向热补偿进行热变形控制的主扩束系统，其特征是：所述的第一杆组与联轴器一的线性热膨胀系数为：
Figure DEST_PATH_IMAGE002
。
3.根据权利要求1所述的基于可调节与反向热补偿进行热变形控制的主扩束系统，其特征是：所述的第二杆组与联轴器二的线性热膨胀系数为：
Figure DEST_PATH_IMAGE004
。
4.根据权利要求1所述的基于可调节与反向热补偿进行热变形控制的主扩束系统，其特征是：所述第一杆组的长度A1与所述第二杆组的长度A2的比值为：
Figure DEST_PATH_IMAGE006
。
5.根据权利要求1所述的基于可调节与反向热补偿进行热变形控制的主扩束系统，其特征是：所述的热变形控制组件在所述主镜室和所述次镜室之间沿周向至少设置有两组。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN110456498A (zh) * 2019-08-06 2019-11-15 南京英田光学工程股份有限公司 基于可调节与反向热补偿进行热变形控制的主扩束系统

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