CN2473604Y - 一种全金属红外光学系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种对玻璃反射镜红外光学系统的改进。当本系统处于环境温度变化的状态时,由于反射镜和支撑结构采用金属材料,利用其导热性能好的特点,使它们之间通过固定连接的接触面可以较迅速地使整个系统的温度趋于平衡。反射镜和支撑结构的尺寸随环境温度变化以相近的比例系数变化,对于整个光学系统来说相当于等比例缩放,光学参数基本关系保持不变;消除了已有技术的应力变形。因此本实用新型显著改善了温度变化对系统的影响,提供一种适用于温度变化范围较大及冲击振动较大的环境条件且成像质量良好的新型红外光学系统。
Description
本实用新型属于光学机械技术领域，涉及一种对玻璃反射镜红外光学系统的改进。
已有技术如图1所示，红外光学系统主要由反射镜(主镜和次镜)1和4、联接件2和5及支撑结构(镜筒)3等部分组成。反射镜与联接件连接，然后再将联接件固定到支撑结构上。反射镜不是直接固定到支撑结构上，而是通过了一个过渡的联接件。红外光学系统中的反射镜通常采用光学玻璃材料，联接件和支撑结构采用金属材料。用这种方法组合成的光学系统，由于光学玻璃材料的脆性，反射镜与联接件连接存在困难，且可靠性差；同时，在环境温度变化范围较大的环境条件下，由于反射镜、联接件及支撑结构所用材料的膨胀系数不同。(一般镜筒采用合金铝，膨胀系数α铝合金＝21～24×10-6/℃，光学玻璃选用K9玻璃，膨胀系数α玻璃＝7～8×10-6/℃)。当温度变化时所引起的结构尺寸变化量也不同，致使光学系统参数不按比例变化，反射镜产生应力变形，从而导致整个系统的成像质量下降，这种情况将随着环境温度变化范围的增大而愈加严重。另外，由于光学玻璃材料导热不好，在较高温差环境条件下，如在空间环境条件下，可能产生较大的温度梯度，将严重影响成像质量。
本实用新型的目的是解决已有技术部件之间存在应力变形和联接刚度不足、且连接可靠性差的问题；解决环境温度变化对红外光学系统的影响，提高了光学系统成像质量，将提供一种适用于温度变化范围较大及冲击振动较大的环境条件且成像质量良好的新型红外光学系统。
本实用新型的结构如图2所示：本系统主要包括反射镜、支撑结构和反射镜等部分，两片反射镜采用柔性连接直接固定到支撑结构上。两片反射镜和支撑结构采用同类金属。
本实用新型的工作过程：当光线(观测目标)进入本系统，首先入射到反射镜(主镜)上，再反射到反射镜(次镜)，然后成像于像面上。
本实用新型的积极效果：当本系统处于环境温度变化的状态时，由于反射镜和支撑结构采用金属材料，可以直接固定在一起。利用其导热性能良好的特点，使它们之间通过固定连接的接触面可以较迅速地使整个系统的温度趋于平衡。同时由于本实用新型采用的是同类金属材料，其膨胀系数相近，因此，反射镜和支撑结构的尺寸以相近的比例系数变化，对于整个光学系统来说相当于等比例缩放，光学参数基本关系保持不变；不会影响系统成像质量。消除了已有技术的由于不同材料引起的应力变形。因此本实用新型适于较大温差的环境条件，显著减少了温度梯度，提高了红外光学系统的成像质量。反射镜采用金属反射镜且其加工精度可达到光学设计对反射镜面型精度的要求。在相同精度条件下，金属反射镜的加工效率较光学玻璃高。由于金属反射镜是韧性材料，可以直接与支撑结构采用柔性联接，降低了由安装变形与联接刚度不足等因素引入的应力影响，提高了联接的可靠性。解决了由安装和温度变化等因素对红外光学系统的影响，提高了光学系统成像质量。提供了一种适用于温度变化范围较大及冲击振动较大的环境条件且成像质量良好的新型红外光学系统。
附图说明：
图1已有技术红外光学系统结构图。
图2本实用新型红外光学系统结构图。
本实用新型的实施例如图2所示：包括反射镜1、支撑结构2和反射镜3。由反射镜1和反射镜3组成卡塞格林光学统，反射镜1为主镜，反射镜3为次镜，主镜和次镜均采用非球面金属反射镜，用铝合金制成镜坯。采用镜筒作为支撑结构2，镜筒作为系统的整体框架，选用铸铝材料，与金属反射镜材料的膨胀系数相近(膨胀系数α铝合金＝22～23×10-6/℃，α铸铝＝21～22×10-6/℃)。
反射镜的非球面镜面由数控金刚石车床加工完成，加工工艺性好，加工周期短，加工精度可达到0.5μm(P/V值)，满足光学设计对反射镜面型精度的要求(λ/10)。同时利用铝合金所具有的良好的加工工艺性、尺寸稳定性和弹性，采用精密机械加工工艺形成高精度的定位面和反射镜体柔性联接结构，即保证定位精度，又保证低安装应力的可靠联接。
由于金属反射镜与支撑结构之间的联接较为可靠，且具有较大的温度适应范围。因此，本系统适用于环境温度变化范围较大及冲击振动较大的环境条件，如空间和地面野外工作环境条件。
Claims (2)
1、一种全金属红外光学系统，主要包括反射镜1、支撑结构2和反射镜3，其特征在于：反射镜1和反射镜3采用柔性连接结构并直接固定到支撑结构2上。
2、根据权利要求1所述的全金属红外光学系统，其特征在于：反射镜1、反射镜3采用与支撑结构2同类的金属。
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| CN 01221198 CN2473604Y (zh) | 2001-04-12 | 2001-04-12 | 一种全金属红外光学系统 |
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2001
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