CN115826186A - 两反射面一体式反射镜及应用该反射镜的同轴四反光学*** - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种两反射面一体式反射镜及应用该反射镜的同轴四反光学***，所述反射镜的两个反射面位于共体反射镜的两侧且同轴设置，共体反射镜中心开有通光孔。所述同轴四反光学***中，两反射面一体式反射镜的两个反射面分别作为该光学***的第一反射镜面和第四反射镜面；入射光首先经过第一反射镜面反射到第二反射镜，经第二反射镜反射的光线通过两反射面一体式反射镜的通光孔入射到第三反射镜，第三反射镜反射的光线经第四反射镜面反射后在成像焦面上成像。本发明采用两反射面一体化加工设计，降低了加工与装调难度，基准重合度高，同时能够有效压缩光学***的轴向长度，提高可靠性和环境适应能力。

Description

两反射面一体式反射镜及应用该反射镜的同轴四反光学***

技术领域

本发明涉及光学精密仪器领域，具体涉及一种两反射面一体式反射镜及应用该反射镜的同轴四反光学***。

背景技术

微型光学遥感器是目前航空航天领域遥感载荷发展的重要方向之一，具有体积小、质量轻等特点。由于反射式光学***具有无色差、小体积、轻量化等优势在空间遥感***得到了广泛的应用。

现有的同轴三反光学***在大视场情况下，中心遮拦大，对进入***的能量有很大影响，降低了***传递函数与成像质量；离轴三反光学***加工、装调以及光学检测都相对困难，并且三反光学***校正畸变的能力有限，而四反光学***可以弥补这一技术性的不足。授权公告号为CN102866487B、名称为“同轴四反超低畸变光学***”的发明专利提出一种同轴四反超低畸变光学***，同轴TMA光学***的基础上引入小光焦度大非球面系数四镜，四镜位于***出瞳附近，通过四镜的非球面系数校正***光瞳像差，使***实现超低畸变，但是其***总长较大，三镜、四镜距离主镜过远，结构复杂庞大，主镜四镜距离较远，主镜四镜不能采用一体结构。授权公告号为CN111367066B、名称为“一种同轴四反光学***”的发明专利，提出一种采用同轴四反的光学结构形式，利用光路的多次折叠，降低***的总长，光学***的筒长焦距比进一步减小，提高光学***的像差平衡能力，该***中第一、第三反射镜虽然采用了共体设计方法，但两反射面位于镜体同一侧，镜体利用率低。授权公告号为CN111812829B、名称为“一种主三镜一体化同轴四反光学***”的发明专利，采用四片二次非球面反射镜，便于像散、场曲的校正，并基于二次成像原理在第一像面处对***杂散光进行抑制，该***中的共体反射镜同样是两反射面位于镜体同一侧，镜体利用率低。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种镜体利用率高的两反射面一体式反射镜。

为了解决上述技术问题，本发明的两反射面一体式反射镜，其特征在于两个反射面位于共体反射镜的两侧且同轴设置，共体反射镜中心开有通光孔。

进一步，所述的共体反射镜通过背部三点柔性支撑结构安装在背板上。

进一步，所述的共体反射镜一侧具有周向按120°均布的三个安装孔，各安装孔内粘接固定有锥套；锥套通过柔性支撑结构与背板连接。

优选地，所述的锥套与安装孔之间的粘接面为锥形柱面。

优选地，所述的柔性支撑结构具有一体的左侧法兰盘、右侧法兰盘和中间周向按120°均布的三个柔性支撑节；所述柔性支撑结构通过左侧法兰盘与锥套固连，通过右侧法兰盘与背板固连；各柔性支撑节上具有柔性应力卸载槽。

优选地，所述的柔性应力卸载槽设有4个横向沟槽和2个纵向沟槽。

优选地，所述的左侧法兰盘、右侧法兰盘的中间均设置轻量化孔。

优选地，所述的背板具有轻量化孔结构。

所述背板设有用于与平台连接的周向分布的三个平台安装接口。

本发明还请求保护一种应用上述两反射面一体式反射镜的同轴四反光学***，该***还包括第二反射镜、第三反射镜；两反射面一体式反射镜的两个反射面分别作为该光学***的第一反射镜面和第四反射镜面；入射光首先经过第一反射镜面反射到第二反射镜，经第二反射镜反射的光线通过两反射面一体式反射镜的通光孔入射到第三反射镜，第三反射镜反射的光线经第四反射镜面反射后在成像焦面上成像。

与现有技术相比，本发明的有益效果：

(1)本发明的两反射面一体式反射镜组件的两反射面一体化加工设计，降低了加工与装调难度，基准重合度高，同时有效压缩光学***的轴向长度，使得结构紧凑。

(2)本发明的两反射面一体式反射镜组件采用背部三点支撑形式，设计了有效的柔性支撑结构，一方面保证了重力工况下的反射镜面形精度，另一方面可以改善安装面存在不平度、环境温度变化时对镜面面形造成的影响，同等支撑效果下组件重量明显减小，且结构简单、支撑稳定、装配精度高，满足反射镜的热稳定性和刚度要求，保证了遥感器具有良好的成像质量。

(3)在同轴四反光学***中采用两反射面一体式反射镜结构，可减少光机结构连接件，提高可靠性，以解决同轴四反光学***结构复杂庞大，环境适应性差等问题；同时反射镜组件结构紧凑、环境适应能力强且便于加工装调。

上述两反射面一体式反射镜采用背部三点支撑形式，并在柔性支撑结构上设计了完备有效的柔性结构，一方面保证了重力工况下的反射镜面形精度，另一方面可以改善安装面存在不平度、环境温度变化时对镜面面形造成的影响，同等支撑效果下组件重量明显减小，且结构简单、支撑稳定、装配精度高。

柔性支撑结构作为连接背板与反射镜镜体的主要部件，具有良好的动、静态力学性能和热性能，可保证环境条件变化时反射镜具有足够好的面形。

反射镜作为遥感载荷***的核心组成部件，其安装、装配及定位精度将直接影响反射镜的面形，从而影响遥感载荷的成像质量。本发明的两反射面一体式反射镜可以应用于同轴四反光学***中，能够减少***的光机结构连接件，提高可靠性，并且使***结构紧凑、环境适应能力强且便于加工装调。

附图说明

图1为本发明的两反射面一体式反射镜剖切立体图；

图2为本发明的两反射面一体式反射镜立体图；

图3为本发明的两反射面一体式反射镜***视图；

图4a、4b为两反射面一体式反射镜立体图；

图5a、5b分别为锥套的剖切立体图和整体立体图；

图6a、6b为柔性支撑结构立体图；

图7a、7b为背板结构立体图；

图8为本发明的同轴四反光学***示意图。

附图标记说明：

1、共体反射镜；11.通光孔；2、锥套；3、柔性支撑结构；4、背板；5、螺钉。21、锥套与柔性支撑结构连接面；21底部内表面；22、侧壁外表面；31、左侧法兰盘；32、右侧法兰盘；33、柔性支撑节；331、柔性应力卸载槽；41、背板与平台安装接口；42、背板与柔性支撑结构安装面。

61、第二反射镜；62、两反射面一体式反射镜；621、第一反射镜面；622、第四反射镜面；63、第三反射镜；64、成像焦面。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步详细说明，可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。

在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”、“固定”应做广义的理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接连接，也可以通过中间媒介间接连接，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况具体理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或者仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”、“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本实施例的描述中，术语“上”、“下”、“左”、“右”等方位或者位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述和简化操作，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位，以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅仅用于在描述上加以区分，并没有特殊的含义。

如图1-3所示，本发明的两反射面一体式反射镜，包括共体反射镜1和背板4；共体反射镜1通过背部三点柔性支撑结构3安装在背板4上。

如图4所示，所述的共体反射镜1具有两个反射面，两个反射面一体化加工设计且同轴设置，两个反射面位于共体反射镜的两侧，并且共体反射镜中心开有通光孔11。背板4具有轻量化孔结构。

所述的共体反射镜1一侧具有周向按120°均布的三个安装孔，各安装孔内利用胶粘剂粘接固定有锥套2。

优选地，所述锥套2为一面开口的圆筒形，其侧壁外表面22为锥形柱面，该锥形柱面为锥套与安装孔之间的粘接面。

所述锥套2的底部内表面21为锥套与柔性支撑结构3的连接面，且锥套底部设置螺纹孔。

以背部其中一点的柔性支撑结构为例，柔性支撑结构具有一体的左侧法兰盘31、右侧法兰盘32和中间周向按120°均布的三个柔性支撑节33；左侧法兰盘31、右侧法兰盘32的中间均设置轻量化孔；各柔性支撑节33上具有柔性应力卸载槽331，柔性应力卸载槽331设有4个横向沟槽和2个纵向沟槽，槽宽由柔性支撑结构的柔度决定。该柔性支撑结构结构能够有效卸载来自轴向、周向和径向以及来自两个旋转方向的其他应力、应变，降低反射镜由于外界环境变化(如：重力释放、热辐射、温度变化、装配误差等)导致的镜面变形，有力保证反射镜具备超高面形要求。

所述柔性支撑结构3通过左侧法兰盘31及螺钉与锥套2固连，通过右侧法兰盘32及螺钉与背板4固连。

所述背板4设计有周向分布的三个背板与平台安装接口41、背板与柔性支撑结构安装面42。

上述两反射面一体式反射镜采用背部三点支撑形式，并在柔性支撑结构上设计了完备有效的柔性结构，一方面保证了重力工况下的反射镜面形精度，另一方面可以改善安装面存在不平度、环境温度变化时对镜面面形造成的影响，同等支撑效果下组件重量明显减小，且结构简单、支撑稳定、装配精度高。

柔性支撑结构作为连接背板与反射镜镜体的主要部件，具有良好的动、静态力学性能和热性能，可保证环境条件变化时反射镜具有足够好的面形。

反射镜作为遥感载荷***的核心组成部件，其安装、装配及定位精度将直接影响反射镜的面形，从而影响遥感载荷的成像质量。本发明的两反射面一体式反射镜可以应用于同轴四反光学***中，能够减少***的光机结构连接件，提高可靠性，并且使***结构紧凑、环境适应能力强且便于加工装调。

如图8所示，应用上述两反射面一体式反射镜的同轴四反光学***还包括第二反射镜61、第三反射镜63；两反射面一体式反射镜62的两个反射面分别作为该光学***的第一反射镜面621和第四反射镜面622；入射光首先经过第一反射镜面621反射到第二反射镜61，经第二反射镜61反射的光线通过两反射面一体式反射镜的通光孔44入射到第三反射镜63，第三反射镜63反射的光线经第四反射镜面622反射后在成像焦面64上成像。

以上具体实施例是对本发明提供的技术方案的进一步说明，但不应理解成对本发明的限制。

Claims (10)

1.一种两反射面一体式反射镜，其特征在于两个反射面位于共体反射镜的两侧且同轴设置，共体反射镜中心开有通光孔(11)。

2.根据权利要求1所述的两反射面一体式反射镜，其特征在于所述的共体反射镜(1)通过背部三点柔性支撑结构(3)安装在背板(4)上。

3.根据权利要求2所述的两反射面一体式反射镜，其特征在于所述的共体反射镜(1)一侧具有周向按120°均布的三个安装孔，各安装孔内粘接固定有锥套(2)；锥套(2)通过柔性支撑结构(3)与背板(4)连接。

4.根据权利要求3所述的两反射面一体式反射镜，其特征在于所述的锥套(2)与安装孔之间的粘接面为锥形柱面。

5.根据权利要求3所述的两反射面一体式反射镜，其特征在于所述的柔性支撑结构具有一体的左侧法兰盘(31)、右侧法兰盘(32)和中间周向按120°均布的三个柔性支撑节(33)；所述柔性支撑结构(3)通过左侧法兰盘(31)与锥套(2)固连，通过右侧法兰盘(32)与背板(4)固连；各柔性支撑节(33)上具有柔性应力卸载槽(331)。

6.根据权利要求5所述的两反射面一体式反射镜，其特征在于所述的柔性应力卸载槽(331)设有4个横向沟槽和2个纵向沟槽。

7.根据权利要求5所述的两反射面一体式反射镜，其特征在于所述的左侧法兰盘(31)、右侧法兰盘(32)的中间均设置轻量化孔。

8.根据权利要求2所述的两反射面一体式反射镜，其特征在于所述的背板(4)具有轻量化孔结构。

9.根据权利要求2所述的两反射面一体式反射镜，其特征在于所述背板(4)设有用于与平台连接的周向分布的三个平台安装接口(41)。

10.一种应用如权利要求1所述反射面一体式反射镜的同轴四反光学***，其特征在于该***还包括第二反射镜(61)、第三反射镜(63)；两反射面一体式反射镜(62)的两个反射面分别作为该光学***的第一反射镜面(621)和第四反射镜面(622)；入射光首先经过第一反射镜面(621)反射到第二反射镜(61)，经第二反射镜(61)反射的光线通过两反射面一体式反射镜的通光孔(44)入射到第三反射镜(63)，第三反射镜(63)反射的光线经第四反射镜面(622)反射后在成像焦面(64)上成像。

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