被動消熱差的大口徑離軸光學(xué)系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種被動消熱差的大口徑離軸光學(xué)系統(tǒng)，包括：位移補償機構(gòu)、安裝有次鏡的次鏡鏡室、連接框架、主鏡框架、安裝有主鏡的主鏡鏡室；所述位移補償機構(gòu)與所述次鏡鏡室的底部固連，所述主鏡框架與所述主鏡鏡室固連，所述主鏡框架與所述次鏡鏡室之間由連接框架連接。本實用新型所述的系統(tǒng)，通過設(shè)置位移補償機構(gòu)，位移補償機構(gòu)可對溫度引起的系統(tǒng)間隔進行完全補償，有效的保證了系統(tǒng)的像質(zhì)不隨溫度變化的特性，從而使本系統(tǒng)安裝簡單，沒有增加原有系統(tǒng)的體積、重量和成本。
【專利說明】被動消熱差的大口徑離軸光學(xué)系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及反射式光學(xué)系統(tǒng)領(lǐng)域，特別是涉及一種被動消熱差的大口徑離軸 光學(xué)系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，復(fù)雜環(huán)境中工作的光學(xué)系統(tǒng)要經(jīng)受非常大的環(huán)境溫度變化，典型的可 達-20°c到+6〇°C。在溫度急劇變化的環(huán)境中，光學(xué)系統(tǒng)會由于光學(xué)材料與結(jié)構(gòu)材料的熱不 穩(wěn)定性，引起系統(tǒng)的焦距、像面位置，以及像面質(zhì)量等發(fā)生變化。透射式的光學(xué)系統(tǒng)采用被 動和主動方式消除熱效應(yīng)的技術(shù)發(fā)展的較為完善，在設(shè)備上的應(yīng)用也很廣泛。隨著技術(shù)的 發(fā)展以及遠距離作用的需要，大口徑離軸反射式光學(xué)系統(tǒng)的消熱差及無熱化技術(shù)逐步受到 重視。但是，受光學(xué)材料和空間體積的限制，目前國內(nèi)大口徑離軸反射光學(xué)系統(tǒng)的無執(zhí)化設(shè) 計尚沒有廣泛應(yīng)用。 ^
[0003]離軸反射式光學(xué)系統(tǒng)的光學(xué)零件個數(shù)少且材料單一，安裝固定的機械結(jié)構(gòu)體積龐 大、結(jié)構(gòu)復(fù)雜。光學(xué)被動式和機械主動式的消熱差方法，增加了原有系統(tǒng)的體積、重量和成 本，機械主動式補償方法由于增加了溫度傳感器，還會造成滯后效應(yīng)。 實用新型內(nèi)容
[0004] 本實用新型要解決的技術(shù)問題是提供一種被動消熱差的大口徑離軸光學(xué)系統(tǒng)，用 以解決現(xiàn)有技術(shù)光學(xué)被動式和機械主動式的消熱差方法的缺點，增加了原有系統(tǒng)的體積、 重量和成本的問題。 ~
[0005]為解決上述技術(shù)問題，本實用新型提供一種被動消熱差的大口徑離軸光學(xué)系統(tǒng)， 其包括：位移補償機構(gòu)、安裝有次鏡的次鏡鏡室、連接框架、主鏡框架、安裝有主鏡的主鏡鏡 室；所述位移補償機構(gòu)與所述次鏡鏡室的底部固連，所述主鏡框架與所述主鏡鏡室固連，所 述主鏡框架與所述次鏡鏡室之間由連接框架連接。 7
[0006]進一步，所述位移補償機構(gòu)包括鋁塊、尼龍、樹脂；所述主鏡框架包括碳鋼框架、不 銹鋼框架、碳錳鋼框架；所述連接框架包括銦鋼框架、鎂合金框架、鈦合金框架。
[0007] 進一步，所述鋁塊長度為64毫米，所述碳鋼框架長度為120毫米，所述銦鋼框架長 度為641毫米。
[0008] 可選的，所述主鏡鏡室、所述次鏡鏡室均為碳鋼材料制備的。
[0009] 可選的，所述主鏡、所述次鏡均為均為低膨脹系數(shù)的光學(xué)材料制備的。
[0010] 進一步，所述低膨脹系數(shù)的光學(xué)材料包括微晶玻璃、碳化硅和石英玻璃。
[0011] 可選的，所述主鏡為橢球面主鏡，所述次鏡為拋物面次鏡。
[0012] 本實用新型有益效果如下：
[0013] 本實用新型所述的系統(tǒng)，通過設(shè)置位移補償機構(gòu)，位移補償機構(gòu)可對溫度引起的 系統(tǒng)間隔進行完全補償，有效的保證了系統(tǒng)的像質(zhì)不隨溫度變化的特性，從而使本系統(tǒng)安 裝簡單，沒有增加了原有系統(tǒng)的體積、重量和成本。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0014] 圖1為本實用新型的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖；
[0015] 圖2為本實用新型被動消熱差的補償計算原理示意圖。
【具體實施方式】
[0016] 以下結(jié)合附圖以及實施例，對本實用新型進行進一步詳細說明。
[0017] 實施例1 :如圖1所示，一種被動消熱差的大口徑離軸光學(xué)系統(tǒng)包括：位移補償機 構(gòu)1、安裝有拋物面次鏡3的次鏡鏡室2、連接框架4、主鏡框架5、安裝有橢球面主鏡 6的主 鏡鏡室7 ;位移補償機構(gòu)1與次鏡鏡室2的底部（與附圖所示方向相同，次鏡鏡室2的上部 安裝有次鏡3,次鏡鏡室2的底部背對次鏡鏡室2的上部）固連，主鏡框架5與主鏡鏡室7 固連，主鏡框架5與次鏡鏡室2之間由連接框架4連接；拋物面次鏡3、楠球面主鏡6均采 用微晶玻璃制成，主鏡框架5為碳鋼材料制成的碳鋼框架，其長度為120毫米，連接框架4 為銦鋼材料制成的銦鋼框架，其長度為641毫米，位移補償機構(gòu)1為鋁塊制成，其長度為64 毫米。
[0018] 本實施例中，次鏡鏡室2的底部設(shè)置位移補償機構(gòu)1，位移補償機構(gòu)1可對溫度引 起的系統(tǒng)間隔進行完全補償，并且使本系統(tǒng)安裝簡單，沒有增加了原有系統(tǒng)的體積、重量和 成本；光學(xué)系統(tǒng)的光學(xué)零件面形不隨溫度變化的特性由光學(xué)零件與光學(xué)鏡室的材料搭配和 銦鋼框架、主鏡框架、鋁塊結(jié)構(gòu)保證，有效的保證了系統(tǒng)的像質(zhì)不隨溫度變化的特性，消熱 差特性由上述機械被動式結(jié)構(gòu)實現(xiàn)，無需調(diào)焦。
[0019]對反射光學(xué)系統(tǒng)而言，溫度變化的影響表現(xiàn)在反射鏡面形和鏡間空氣間隔鏡間距 的改變上。反射鏡面形的變化由光學(xué)零件和鏡室的熱膨脹引起，鏡間距的變化則由連接光 學(xué)零件的機械結(jié)構(gòu)引起。
[0020]針對反射鏡面形因為溫度變化發(fā)生的改變，本實施例采用以下方案進行克服： [0021]橢球面主鏡與拋物面次鏡采用微晶玻璃，主鏡室和次鏡室采用碳鋼材料。當(dāng)反射 鏡和鏡室以這兩種材料組合時，系統(tǒng)高斯像面隨溫度的變化值列在U
[0022] 表 1
[0023]
【權(quán)利要求】
1. 一種被動消熱差的大口徑離軸光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于，包括：位移補償機構(gòu)、安裝有 次鏡的次鏡鏡室、連接框架、主鏡框架、安裝有主鏡的主鏡鏡室；所述位移補償機構(gòu)與所述 次鏡鏡室的底部固連，所述主鏡框架與所述主鏡鏡室固連，所述主鏡框架與所述次鏡鏡室 之間由連接框架連接。
2. 如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述位移補償機構(gòu)包括鋁塊、尼龍、樹脂；所 述主鏡框架包括碳鋼框架、不銹鋼框架、碳錳鋼框架；所述連接框架包括銦鋼框架、鎂合金 框架、鈦合金框架。
3. 如權(quán)利要求2所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述鋁塊長度為64毫米，所述碳鋼框架長度 為120毫米，所述銦鋼框架長度為641毫米。
4. 如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述主鏡鏡室、所述次鏡鏡室均為碳鋼材料 制備的。
5. 如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述主鏡、所述次鏡均為低膨脹系數(shù)的光學(xué) 材料制備的。
6. 如權(quán)利要求5所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述低膨脹系數(shù)的光學(xué)材料包括微晶玻璃、 碳化硅、石英玻璃。
7. 如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述主鏡為橢球面主鏡，所述次鏡為拋物面 次鏡。
【文檔編號】G02B7/185GK204086655SQ201420481526
【公開日】2015年1月7日 申請日期:2014年8月25日 優(yōu)先權(quán)日:2014年8月25日
【發(fā)明者】劉琳, 李松山, 張海武, 王岳, 張文海 申請人:中國電子科技集團公司第十一研究所