一种反射式变形镜的制作方法

本发明涉及光学望远镜领域，特别是涉及一种反射式变形镜。远镜。

背景技术：

随着光学技术的不断发展，人们对地对空、空对地望远镜的探测距离和分辨率的要求越来越高，这就使得望远镜的口径在不断地增大。而望远镜口径的增大，除带来望远镜造价以口径的三次方增加外，还将引起主次镜支撑困难、面形精度控制困难、光学系统过于复杂笨重等一系列问题。

反射望远镜中的核心为反射镜，为了获得理想的成像质量，反射镜镜面的面形精度要求很高(光波长的三十至六十分之一)。在反射望远镜使用过程中，由于重力变形、热变形及加工误差引起的反射镜面形误差对成像质量有很大影响。主动光学是解决该问题的有效途径之一，即利用反射镜镜面产生的局部受控变形使整个面形得到有效控制或者达到校正残余面形误差。采用主动光学可以对大口径的反射镜由于重力载荷、热载荷和加工误差导致的面形误差进行校正，从而降低反射镜的刚度要求。在反射镜材料的比刚度一定的前提下，采用主动光学可以使得反射镜的径厚比可以做的更大，即相同口径的反射镜，厚度可以做的更小。

主动光学系统通常通过采用光学玻璃制造反射镜，为了保证初始反射镜面形精度需要的保证一定的径厚比，径厚比过大的超薄反射镜加工难度很大，甚至无法加工。

现阶段反射式变形镜中的镜体多通过去除材料的方法加工而成，为保证初始面形，需要反射镜镜体厚度较大，径厚比小，使得镜体自身刚度相对较大，重量也相对较大。另外，反射式变形镜通过安装在反射镜背面的致动器推或拉动反射镜使得反射镜产生变形来校正反射镜的面形误差，反射镜自身刚度大需要的制动器的力就大，致动器的体积和重量也随之增大，使得整体结构松散且重量较大。

因此，如何在保证反射式变形镜镜面形精度的前提下，增大反射式变形镜的径厚比，减小反射式变形镜的重量和体积是本领域技术人员目前需要解决的技术问题。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种反射式变形镜，减小反射式变形镜的重量和体积，紧凑结构。

为解决上述技术问题，本发明提供一种反射式变形镜，包括用于连接镜筒的镜框和安装于所述镜框内的镜体，所述镜体内部镶嵌有用于检测所述镜体形状的检测器和用于驱动所述镜体变形的致动器。

优选地，包括多个所述检测器和多个所述致动器。

优选地，多个所述检测器围绕所述镜体中心均匀镶嵌于所述镜体内部，一个所述致动器镶嵌于所述镜体中心，其余所述致动器围绕全部所述检测器均匀镶嵌于所述镜体内部

优选地，所述镜体的外周轮廓为正六边形，包括六个所述检测器和七个所述致动器。

优选地，所述镜体的外周轮廓为圆形，包括四个所述检测器和七个所述致动器。

优选地，所述检测器具体为位移传感器或应力传感器，所述致动器具体为压电薄片、压电纤维丝或热电阻丝。

优选地，所述检测器和所述致动器的线缆由所述镜体背面伸出通信连接控制单元。

优选地，所述镜框包括上镜框和下镜框，所述镜体安装于所述上镜框和所述下镜框之间。

优选地，所述镜体具体为增材制造碳纤维复合材料镜体。

本发明提供的反射式变形镜，包括用于连接镜筒的镜框和安装于镜框内的镜体，镜体内部镶嵌有用于检测镜体形状的检测器和用于驱动镜体变形的致动器。镜体结构采用增材制造工艺制备，可以实现检测器和致动器镶嵌于镜体内部，代替将其安装于镜体背面，使得整体结构更加紧凑；在保证相同面形精度的前提下可以实现镜体厚度更薄，需要的驱动力更小，致动器的体积可以更小；相较于传统的光学玻璃材料和陶瓷材料的反射式变形镜体较脆且变形量不能做的很大的缺点，本发明中的镜体结构的韧性更好，可以增大变形调整量。

附图说明

图1为本发明所提供的反射式变形镜的实施例一的结构示意图；

图2为本发明所提供的反射式变形镜的实施例一的后视示意图；

图3为本发明所提供的反射式变形镜的实施例一的侧视示意图；

图4为本发明所提供的反射式变形镜的实施例二的主视示意图；

图5为本发明所提供的反射式变形镜的实施例二的侧视剖视图。

附图中标记如下：

镜体1、致动器2、检测器3、上镜框4、下镜框5。

具体实施方式

本发明的核心是提供一种反射式变形镜，减小反射式变形镜的重量和体积，紧凑结构。为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。

请参考图1至图3，图1为本发明所提供的反射式变形镜的实施例一的结构示意图；图2为本发明所提供的反射式变形镜的实施例一的后视示意图；图3为本发明所提供的反射式变形镜的实施例一的侧视示意图。

本发明具体实施方式提供的反射式变形镜，包括镜框和镜体1，镜框连接镜筒，镜体1安装于镜框内，镜框可以一体式设置，也可分为上镜框4和下镜框5，镜体1安装于上镜框4和下镜框5之间。镜体1可以通过粘接或压紧的方式与镜框连接，均在本发明的保护范围之内。在镜体1内部镶嵌有检测器3和致动器2，检测器3用于检测镜体1形状，致动器2能够产生位移，驱动镜体1变形。

检测器3可以检测镜体1正面形状的相关参数，向控制单元发送信号，作为计算下一时刻致动器2位移的输入信息之一；致动器2收到基于面形误差数据计算出的致动器2驱动位移后运动相应的位移，使得镜体1产生一定的变形，从而校正镜体1的波相差；然后，检测器3再进行检测，致动器2再进行面形校正，形成一个闭环控制，实时校正镜面面形误差。镜体1的反射面为正面，另一面为背面。

具体地，检测器3可以为位移传感器或应力传感器，致动器2可以为压电薄片、压电纤维丝或热电阻丝，也可采用其他具有相应功能的电子元件，均在本发明的保护范围之内。用于检测器3和致动器2需要与控制单元通信连接，并需要连通电源，因此需要引出线缆与控制单元连接，检测器3和致动器2的线缆由镜体1背面伸出通信连接控制单元，也可通过无线方式通信连接。

通过将检测器3和致动器2镶嵌于镜体内部，代替将其安装于镜体1背面，使得整体结构更加紧凑；在保证相同面形精度的前提下可以实现镜体1厚度更薄，需要的驱动力更小，致动器2的体积可以更小；相较于传统的光学玻璃材料和陶瓷材料的反射式变形镜体较脆且变形量不能做的很大的缺点，本发明中的镜体结构的韧性更好，可以增大变形调整量。

为了提高检测和控制的精确度，可以设置多个检测器3和多个致动器2。具有多种排布方式，可以将多个检测器3围绕镜体1中心均匀镶嵌于镜体1内部，将一个致动器2镶嵌于镜体1中心，其余的致动器2围绕全部检测器3均匀镶嵌于镜体1内部。即围绕镜体1的中心设置多层结构，中心为致动器2，外层为检测器3，再外层为致动器2，可根据镜体1实际尺寸的大小，设置更多层的检测器3和致动器2。

同时根据镜筒的形状，可以将镜体1设置为多种形状，镜体1的外周轮廓为正六边形，包括六个检测器3和七个致动器2。

镜体1的外周轮廓也可为圆形，请参考图4和图5，图4为本发明所提供的反射式变形镜的实施例二的主视示意图；图5为本发明所提供的反射式变形镜的实施例二的侧视剖视图。包括四个检测器3和七个致动器2。可以根据情况调整镜体1的形状和各元件的数量，均在本发明的保护范围之内。

在上述各具体实施方式提供的反射镜的基础上，镜体1可以具体为增材制造碳纤维复合材料镜体，重量轻，强度高，同时可以在加工成型过程中，将检测器3和致动器2嵌入到镜体1中，当然也可采用玻璃纤维复合材料等其他材质制成镜体。

本发明具体实施方式提供的反射式变形镜可以应用于反射望远镜，该反射望远镜其他各部分的结构请参考现有技术，当然也可应用于其他光学设备，本文不再赘述。

以上对本发明所提供的反射式变形镜进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。