CN113900217A - 一种拼接式反射镜曲率调节机构 - Google Patents

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董吉洪
吴松航
高雁
许博谦
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    • G02B7/18—Mountings, adjusting means, or light-tight connections, for optical elements for prisms; for mirrors
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Abstract

本发明提供一种拼接式反射镜曲率调节机构，包括：用于固定拼接式反射镜的反射镜固定装置、用于调节拼接式反射镜的曲率的反射镜曲率调节装置、用于固定反射镜固定装置和反射镜曲率调节装置的背板；本发明较其他反射镜支撑机构，通过驱动单元和六个调节单元均匀地施加作用力于反射镜的背面，使反射镜镜面产生均匀变形，从而具备调节曲率功能；本发明只使用单一驱动单元，保证所有调节单元的同步调节，且结构简单，性价比高。

Description

一种拼接式反射镜曲率调节机构
技术领域
本发明涉及应用光学领域，特别涉及一种拼接式反射镜曲率调节机构。
背景技术
随着望远镜技术对分辨率的需求逐渐增大，望远镜口径也随之增大。拼接式反射镜技术的提出是解决目前整体式大口径反射镜加工难和运载难的有效手段。其将反射镜分解为多个子反射镜分开加工，再通过主动光学的手段完成拼接。
受制于目前光学加工技术，分开加工的子反射镜必然会引入一定的共面形误差，而共面形误差的校正在子反射镜拼接过程中至为关键。
其中曲率误差无法通过传统的光轴方向位移进行补偿，需要直接对面形进行校正。而目前拼接式子反射镜的背部支撑机构无法为其提供面形校正。
发明内容
本发明为解决上述问题，提供一种拼接式反射镜曲率调节机构。
为实现上述目的，本发明采用以下具体技术方案：
一种拼接式反射镜曲率调节机构，包括：用于固定拼接式反射镜的反射镜固定装置、用于调节拼接式反射镜的曲率的反射镜曲率调节装置、用于固定反射镜固定装置和反射镜曲率调节装置的背板；
反射镜固定装置的两端分别与拼接式反射镜的背面的中心和背板的上表面固定连接；反射镜曲率调节装置包括驱动单元和调节单元组，驱动单元固定在背板的上表面；调节单元组中的调节单元均匀分布在以拼接式反射镜的中心为圆心的圆周上，且调节单元的一端与拼接式反射镜的背面固定连接，另一端与驱动单元固定连接；
在调节拼接式反射镜的曲率时，驱动单元驱动调节单元同步进行垂直于背板方向的运动，进而带动拼接式反射镜的边缘产生相对于拼接式反射镜的中心的弯曲。
优选地，反射镜曲率调节装置还包括连接柔节，连接柔节用于连接驱动单元与调节单元组，使驱动单元同步驱动调节单元组中的调节单元。
优选地，反射镜固定装置包括支撑柔节和支撑三脚架；支撑三脚架固定在背板的上表面，支撑柔节固定在支撑三脚架的上表面并与拼接式反射镜的背面固定连接。
优选地，在拼接式反射镜的背面开有与支撑柔节相适配的安装孔，支撑柔节的一端安装在安装孔内，且支撑柔节与安装孔的接触面为锥面。
优选地，支撑柔节连接支撑三角架的一端开有凹槽，使支撑柔节连接支撑三角架的一端进行柔性运动。
优选地，驱动单元为位移促动器或伸缩杆。
优选地，还包括背板垫片、第一螺钉和第二螺钉；第一螺钉用于将驱动单元、背板和背板垫片依次顺序连接，第二螺钉用于将背板垫片与背板的下表面固定连接。
优选地，调节单元包括调节柔节和连杆，调节柔节与拼接式反射镜的背面固定连接，连杆用于连接调节柔节和连接柔节。
优选地，调节柔节分别位于拼接式反射镜的顶点处。
优选地，调节柔节连接拼接式反射镜的一端开有凹槽，使部分调节柔节的厚度减小，作为柔性铰链；连杆的两端分别开有凹槽，使连杆的两端的厚度减小，作为柔性铰链。
本发明能够取得以下技术效果：
(1)本发明较其他反射镜支撑机构，通过驱动单元和调节单元组均匀地施加作用力于反射镜的背面，使反射镜镜面产生均匀变形，从而具备调节曲率功能；
(2)本发明只使用单一驱动单元，保证所有调节单元的同步调节，且结构简单，性价比高。
附图说明
图1是根据本发明实施例的拼接式反射镜曲率调节机构的正视结构示意图；
图2是根据本发明实施例的拼接式反射镜曲率调节机构的剖视结构示意图；
图3是根据本发明实施例的支撑柔节的局部放大结构示意图；
图4是根据本发明实施例的拼接式反射镜曲率调节机构的装配流程示意图；
图5是根据本发明实施例的拼接式反射镜曲率调节机构的工作原理示意图。
其中的附图标记包括：拼接式反射镜1、反射镜固定装置2、反射镜曲率调节装置3、背板4、背板垫片5、第一螺钉6、第二螺钉7、支撑柔节201、支撑三脚架202、支撑柔节凹槽203、驱动单元301、连接柔节302、调节柔节303、连杆304、凹槽305。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及具体实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，而不构成对本发明的限制。
图1示出了本发明实施例提供的拼接式反射镜曲率调节机构，在本实施例中，拼接式反射镜1为六边形反射镜，本发明的拼接式反射镜曲率调节机构还可用于其他形状的反射镜；本发明实施例提供的拼接式反射镜曲率调节机构包括：用于固定拼接式反射镜1的反射镜固定装置2、用于调节拼接式反射镜1的曲率的反射镜曲率调节装置3、用于固定反射镜固定装置2和反射镜曲率调节装置3的背板4；通过反射镜固定装置2对拼接式反射镜1的中心进行固定，使背板4与拼接式反射镜1的中心的距离固定不变，通过反射镜曲率调节装置3改变拼接式反射镜1的边缘与背板4之间的距离，进而使拼接式反射镜1的边缘产生相对中心的位移，使拼接式反射镜1的曲率发生变化；背板4的下表面设有螺纹孔，用于连接外部装置。
反射镜固定装置2的两端分别与拼接式反射镜1的背面的中心和背板4的上表面固定连接，使拼接式反射镜1与背板4之间的距离固定不变。
在本发明的一个实施例中，反射镜固定装置2包括支撑柔节201和支撑三脚架202；支撑三脚架202固定在背板4的上表面，支撑柔节201固定在支撑三脚架202的上表面并与拼接式反射镜1的背面固定连接，在本实施例中，支撑柔节201与拼接式反射镜1的背面胶接；进行安装时，保证支撑柔节201连接支撑三脚架202的安装面与拼接镜反射镜的背面平行，进而确保支撑三脚架202的上表面平行于拼接镜反射镜的背面，避免拼接镜反射镜不平行于支撑三角架导致的距离偏差。
图2为反射镜曲率调节机构的剖视图，反射镜曲率调节装置3包括驱动单元301和调节单元组，驱动单元301固定在背板4的上表面；调节单元组中的调节单元均匀分布在以拼接式反射镜1的中心为圆心的圆周上，圆周的半径根据拼接式反射镜1的具体结构参数和曲率校正指标等参数优化确定，且调节单元的一端与拼接式反射镜1的背面固定连接，另一端与驱动单元301固定连接；在本实施例中，调节单元组包括六个调节单元，通过均匀分布的调节单元使拼接式反射镜1的边缘产生均匀变形并防止拼接式反射镜1的边缘曲率不同，且通过均匀分布的六个调节单元对拼接式反射镜1进行稳固支撑。
在本发明的一个实施例中，反射镜曲率调节装置3还包括连接柔节302，连接柔节302用于连接驱动单元301与调节单元组，使驱动单元301同步驱动调节单元组中的调节单元，在本实施例中，通过螺纹将驱动单元301与连接柔节302的下表面固定连接。
在本发明的一个实施例中，调节单元包括调节柔节303和连杆304，调节柔节303与拼接式反射镜1的背面固定连接，调节柔节303连接拼接式反射镜1的一端设有用于进行轴向定位的凸台，保证调节柔节303与拼接式反射镜1之间的接触深度为设定值，接触深度和接触面积根据拼接式反射镜1的具体结构参数和曲率校正指标等参数优化确定；连杆304用于连接调节柔节303和连接柔节302，连杆304的尺寸略长于所需尺寸，便于安装，在装配时对连杆304进行研磨，使其适配实际装配。
在调节拼接式反射镜1的曲率时，驱动单元301驱动调节单元同步进行垂直于背板4方向的运动，进而带动拼接式反射镜1的边缘产生相对于拼接式反射镜1的中心的弯曲；当调节拼接式反射镜1的镜面曲率减小时，驱动单元301驱动调节单元使拼接式反射镜1的边缘与背板4之间的距离减小，使曲率减小；当调节拼接式反射镜1的镜面曲率增大时，驱动单元301驱动调节单元使拼接式反射镜1的边缘与背板4之间的距离增大，使曲率增大。
在本发明的一个实施例中，在拼接式反射镜1的背面开有与支撑柔节201相适配的安装孔，支撑柔节201的一端安装在安装孔内，且支撑柔节201与安装孔的接触面为锥面，接触深度和接触面积根据拼接式反射镜1的具体结构参数和曲率校正指标等参数优化确定；通过锥面连接进行轴向定位，使拼接式反射镜1的中心与背板4之间的距离为预设值。
图3示出了支撑柔节201的局部放大结构，在本发明的一个实施例中，支撑柔节201连接支撑三角架的一端开有支撑柔节凹槽203，两个支撑柔节凹槽203之间的部分较薄，可以进行弯曲，使支撑柔节201连接支撑三角架的一端进行柔性运动，防止调节曲率时对拼接式反射镜1造成损坏。
在本发明的一个实施例中，驱动单元301为位移促动器或伸缩杆，通过位移促动器或伸缩杆带动连接柔节302进行竖直方向运动，进而带动调节单元进行竖直运动来调节拼接式反射镜1的边缘与背板4之间的距离。
在本发明的一个实施例中，还包括背板垫片5、第一螺钉6和第二螺钉7；第一螺钉6用于将驱动单元301、背板4和背板垫片5依次顺序连接，第二螺钉7用于将背板垫片5与背板4的下表面固定连接；背板垫片5的尺寸略长于所需尺寸，便于安装，在装配时对背板垫片5进行研磨，使其适配实际装配。
在本发明的一个实施例中，调节柔节303分别位于拼接式反射镜1的顶点处，使拼接式反射镜1的边缘的受力更加均匀。
在本发明的一个实施例中，调节柔节303连接拼接式反射镜1的一端开有凹槽305，使部分调节柔节303的厚度减小，厚度减小后的部分调节柔节303可以进行弯曲，作为柔性铰链；连杆304的两端分别开有凹槽305，使连杆304的两端的厚度减小，厚度减小后的连杆304的两端可以进行弯曲，作为柔性铰链；防止调节曲率时对拼接式反射镜1造成损坏。
图4示出了拼接式反射镜曲率调节机构的装配流程，下面结合图4对本发明实施例的拼接式反射镜曲率调节机构的装配流程进行详细说明：
S1、支撑柔节201先与拼接式反射镜1胶接，胶接时注意支撑柔节201连接支撑三脚架202的安装面与拼接式反射镜1的背面平行；
S2、支撑柔节201的后端与支撑三脚架202通过螺钉相连；
S3、首先，将调节柔节303放入拼接式反射镜1背面的安装口内，其次，组装连杆304和连接柔节302，通过对连杆304进行研磨确保连接柔节302的中心对准拼接式反射镜1的中心，最后胶接调节柔节303与拼接式反射镜1；
S4、安装驱动单元301和背板4，最后，安装进行适当研磨后的背板垫片5。
图5示出了拼接式反射镜曲率调节机构的工作原理，当调节拼接式反射镜1的镜面曲率减小时，驱动单元301驱动连接柔节302沿垂直于背板4的方向远离背板4，即沿图中箭头方向的反方向进行运动，进而通过连杆304带动调节柔节303沿图中箭头方向的反方向进行运动，使拼接式反射镜1的边缘与背板4之间的距离减小，而拼接式反射镜1的中心与背板4之间的距离不变，使曲率减小；当调节拼接式反射镜1的镜面曲率增大时，驱动单元301驱动连接柔节302沿垂直于背板4的方向靠近背板4，即沿图中箭头方向的方向进行运动，进而通过连杆304带动调节柔节303沿图中箭头方向的方向进行运动，使拼接式反射镜1的边缘与背板4之间的距离增大，而拼接式反射镜1的中心与背板4之间的距离不变，使曲率增大。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制。本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。
以上本发明的具体实施方式，并不构成对本发明保护范围的限定。任何根据本发明的技术构思所做出的各种其他相应的改变与变形，均应包含在本发明权利要求的保护范围内。

Claims (10)

1.一种拼接式反射镜曲率调节机构，其特征在于，包括：用于固定拼接式反射镜的反射镜固定装置、用于调节所述拼接式反射镜的曲率的反射镜曲率调节装置、用于固定所述反射镜固定装置和所述反射镜曲率调节装置的背板；
所述反射镜固定装置的两端分别与所述拼接式反射镜的背面的中心和所述背板的上表面固定连接；所述反射镜曲率调节装置包括驱动单元和调节单元组，所述驱动单元固定在所述背板的上表面；所述调节单元组中的调节单元均匀分布在以所述拼接式反射镜的中心为圆心的圆周上，且所述调节单元的一端与所述拼接式反射镜的背面固定连接，另一端与所述驱动单元固定连接；
在调节所述拼接式反射镜的曲率时，所述驱动单元驱动所述调节单元同步进行垂直于所述背板方向的运动，进而带动所述拼接式反射镜的边缘产生相对于所述拼接式反射镜的中心的弯曲。
2.如权利要求1所述的拼接式反射镜曲率调节机构，其特征在于，所述反射镜曲率调节装置还包括连接柔节，所述连接柔节用于连接所述驱动单元与所述调节单元组，使所述驱动单元同步驱动所述调节单元组中的调节单元。
3.如权利要求1所述的拼接式反射镜曲率调节机构，其特征在于，所述反射镜固定装置包括支撑柔节和支撑三脚架；所述支撑三脚架固定在所述背板的上表面，所述支撑柔节固定在所述支撑三脚架的上表面并与所述拼接式反射镜的背面固定连接。
4.如权利要求3所述的拼接式反射镜曲率支撑机构，其特征在于，在所述拼接式反射镜的背面开有与所述支撑柔节相适配的安装孔，所述支撑柔节的一端安装在所述安装孔内，且所述支撑柔节与所述安装孔的接触面为锥面。
5.如权利要求3所述的拼接式反射镜曲率调节机构，其特征在于，所述支撑柔节连接所述支撑三角架的一端开有凹槽，使所述支撑柔节连接所述支撑三角架的一端进行柔性运动。
6.如权利要求1所述的拼接式反射镜曲率调节机构，其特征在于，所述驱动单元为位移促动器或伸缩杆。
7.如权利要求1所述的拼接式反射镜曲率调节机构，其特征在于，还包括背板垫片、第一螺钉和第二螺钉；所述第一螺钉用于将所述驱动单元、所述背板和所述背板垫片依次顺序连接，所述第二螺钉用于将所述背板垫片与所述背板的下表面固定连接。
8.如权利要求2所述的拼接式反射镜曲率调节机构，其特征在于，所述调节单元包括调节柔节和连杆，所述调节柔节与所述拼接式反射镜的背面固定连接，所述连杆用于连接所述调节柔节和所述连接柔节。
9.如权利要求8所述的拼接式反射镜曲率调节机构，其特征在于，所述调节柔节分别位于所述拼接式反射镜的顶点处。
10.如权利要求8所述的拼接式反射镜曲率调节机构，其特征在于，所述调节柔节连接所述拼接式反射镜的一端开有凹槽，使部分所述调节柔节的厚度减小，作为柔性铰链；所述连杆的两端分别开有凹槽，使所述连杆的两端的厚度减小，作为柔性铰链。
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