一种高稳定性的光学支撑装置的制作方法

本发明属于光学系统成像技术领域，具体涉及一种高稳定性的光学支撑装置。

背景技术：

反射系统包括离轴反射系统和同轴反射系统；对于小光圈f、小像素、大视场要求的反射系统，离轴反射系统可满足其要求，离轴反射系统可实现较大视场且中心无遮拦，具有较高的成像质量。但是，离轴反射系统与同轴反射系统相比，同轴反射系统可采用中心孔轴定位方式进行装调，而离轴反射系统的装调较困难，且对反射镜的位置精度要求较高。因此，急需一种能够满足大视场离轴反射系统中的高精度、且容易装调的支撑结构。

技术实现要素：

为解决上述技术问题，本发明的目的在于提供一种高稳定性的光学支撑装置，具有主三一体镜和次镜的位置精度高、装调简单的优点。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种高稳定性的光学支撑装置，包括支撑桁架，所述支撑桁架上设置主三一体镜组件和次镜组件，所述主三一体镜组件包括主三一体镜室和主三一体镜，所述次镜组件包括次镜室和次镜，所述主三一体镜和次镜的轴线重合，所述支撑桁架上设有主三一体镜定位组件，主三一体镜定位组件用于对主三一体镜组件定位安装，所述支撑桁架上设有次镜定位组件，次镜定位组件用于对次镜组件定位安装。

优选地，所述主三一体镜定位组件包括第一定位块和第二定位块，所述第一定位块和第二定位块分别设置于支撑桁架上，所述第一定位块和第二定位块分别对主三一体镜组件的不同方向定位。

优选地，所述次镜定位组件包括第三定位块和第四定位块，所述第三定位块和第四定位块分别设置于支撑桁架上，所述第三定位块和第四定位块分别对次镜组件的不同方向定位。

优选地，所述主三一体镜室的底部设有第一刚性支撑块，主三一体镜室的一侧部设有第二刚性支撑块，主三一体镜室的顶部设有第一柔性支撑块，主三一体镜室的另一侧部设有第二柔性支撑块。

优选地，所述第一刚性支撑块设置在主三一体镜室底部的最佳承力点处，第一柔性支撑块与第一刚性支撑块的位置对应设置；所述第二刚性支撑块和第二柔性支撑块的位置对应设置。

优选地，所述次镜室的周边设有120°均布的支撑组件，所述支撑组件包括设于次镜室下部的两个第三刚性支撑块，设于次镜室上部的两个第三柔性支撑块。

优选地，所述第三刚性支撑块通过第二固定压片与次镜室连接，所述第三柔性支撑块通过第一固定压片与次镜室连接。

优选地，所述支撑桁架上设有调整垫片，所述调整垫片与次镜室的背面连接。

优选地，所述次镜室的两侧设有安装定位面，所述安装定位面与所述次镜定位组件连接。

优选地，所述支撑桁架和主三一体镜定位组件、次镜定位组件为一体化结构。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

本发明实施例所述主三一体镜组件包括主镜和三镜，主镜和三镜为一体化构成主三一体镜，所述次镜组件包括次镜，离轴三反系统由三镜系统变为两镜系统，减少了装调环节，降低了装调难度。

采用支撑桁架作为支撑件，用于支撑主三一体镜组件和次镜组件，支撑桁架重量轻、结构紧凑，具有较高的比刚度；本发明所述高稳定性的光学支撑装置的整体结构重量轻、刚度大、动态特性好，可避免低频共振，消减环境中力或热等产生的应力对主三一体镜和次镜造成的不良影响。

支撑桁架采用桁架式结构，保证其高稳定性，且支撑桁架(2)及所有定位块通过精密加工一次成型，保证所需安装精度。通过支撑桁架和主三一体镜定位组件、次镜定位组件准确定位安装主三一体镜组件和次镜组件，可保证主三一体镜和次镜各自力学稳定性，并可以准确设置主三一体镜和次镜之间的间距，满足秒级高位移的要求。

本发明能够独立完成对主三一体镜组件及次镜组件的定位、安装和拆卸，装调简单、易操作，适用于立式或卧式长条形主三一体镜和次镜的定位、安装与拆卸。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例所述一种高稳定性的光学支撑装置的结构示意图；

图2是图1的右视图，其中主三一体镜和次镜未示出；

图3是本发明实施例所述主三一体镜组件结构示意图；

图4是本发明实施例所述次镜组件结构示意图。

其中，图中各附图标记为：

1-次镜组件2-支撑桁架3-主三一体镜组件4-调整垫片

1-1次镜1-2柔性支撑1-3紧定螺钉1-4第一固定压片

1-5次镜室1-6第三刚性支撑块1-7第二固定压片1-8安装定位面

2-1第三定位块2-3第四定位块2-2第一定位块

2-4第二定位块2-5z向主三一体镜定位块3-1主三一体镜

3-2第二刚性支撑块3-3主三一体镜室3-4第一刚性支撑块3-5支撑块固定片

3-6第二柔性支撑块3-7第一柔性支撑块3-8起吊孔3-9辅助定位螺孔

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“长度”—“宽度”—“上”—“下”—“前”—“后”—“左”—“右”—“竖直”—“水平”—“顶”—“底”“内”—“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，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”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”—“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”—“相连”—“连接”—“固定”等术语应做广义理解，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；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，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，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

结合图1，本发明实施例提供的一种高稳定性的光学支撑装置，包括支撑桁架2，所述支撑桁架2上设置主三一体镜组件3和次镜组件1，所述主三一体镜组件3包括主三一体镜室3-3和主三一体镜3-1，所述次镜组件1包括次镜室1-5和次镜1-1，所述主三一体镜3-1和次镜1-1的轴线重合，所述支撑桁架2上设有主三一体镜定位组件，主三一体镜定位组件用于对主三一体镜组件3定位安装，所述支撑桁架2上设有次镜定位组件，次镜定位组件用于对次镜组件1定位安装。

其中，本发明实施例所述一种高稳定性的光学支撑装置为离轴三反系统中的光学支撑装置，为满足大视场的要求，主镜通常为长条形，本发明实施例中所述主三一体镜组件3包括主镜和三镜，主镜和三镜为一体化结构，构成主三一体镜3-1，所述次镜组件1包括次镜1-1，离轴三反系统由三镜系统变为两镜系统，减少了装调环节，降低了装调难度。

采用支撑桁架2作为支撑件，支撑桁架2可采用数个直杆连接而成，并通过精密加工一次成型，保证所需安装精度。支撑桁架2用于支撑主三一体镜组件3和次镜组件1，支撑桁架2重量轻、结构紧凑，具有较高的比刚度；所述高稳定性的光学支撑装置的整体结构重量轻、刚度大动态特性好，可避免低频共振，消减环境中力或热等产生的应力对主三一体镜3-1和次镜1-1造成的不良影响。

通过支撑桁架2和主三一体镜定位组件、次镜定位组件准确定位安装主三一体镜组件3和次镜组件1，可保证主三一体镜3-1和次镜1-1各自力学稳定性，并可以准确设置主三一体镜3-1和次镜1-1之间的间距，满足秒级高位移的要求。

本发明实施例能够独立完成对主三一体镜组件3及次镜组件1的定位、安装和拆卸，装调简单、易操作，适用于立式或卧式长条形主镜的定位、安装与拆卸。

优选地，所述主三一体镜定位组件和次镜定位组件准确定位后，可以分别通过螺钉将主三一体镜组件3和次镜组件1固定在支撑桁架2上。

结合图2，本发明实施例，所述主三一体镜定位组件包括第一定位块2-2和第二定位块2-4，所述第一定位块2-2和第二定位块2-4分别设置于支撑桁架2上，所述第一定位块2-2和第二定位块2-4分别对主三一体镜组件3的不同方向定位。

其中，规定三维直角坐标系，以主三一体镜3-1所在平面为xy平面，以主三一体镜3-1的轴向作为z轴方向，主三一体镜3-1的一侧边方向作为x轴方向。

所述支撑桁架2在x方向的直杆上设有第一定位块2-2，支撑桁架2在y方向的直杆上设有第二定位块2-4；所述第一定位块2-2为y向主三一体镜定位块，用于y向定位主三一体镜组件3；所述第二定位块2-4为x向主三一体镜定位块，用于x向定位主三一体镜组件3；通过不同方向的定位块对主三一体镜组件3进行定位安装，可以保证主三一体镜组件3的安装精度。

优选的，所述支撑桁架2可以在另一直杆上设置z向主三一体镜定位块2-5，进一步保证主三一体镜组件3的安装精度。

优选地，所述支撑桁架2上可以设置辅助定位螺孔3-9，主三一体镜组件3上对应辅助定位螺孔3-9设置辅助定位块，通过螺钉将辅助定位块固定在支撑桁架2上，进一步保证主三一体镜组件3的安装精度。

结合图2，本发明实施例，所述次镜组件定位组件包括第三定位块2-1和第四定位块2-3，所述第三定位块2-1和第四定位块2-3分别设置于支撑桁架2上，所述第三定位块2-1和第四定位块2-3分别对次镜组件1的不同方向定位。

其中，所述支撑桁架2在又一直杆上分别设有第三定位块2-1和第四定位块2-3；所述第三定位块2-1为y向次镜定位块，用于y向定位次镜组件1；所述第四定位块2-3为x向次镜组件定位块，用于x向定位次镜组件1；通过不同方向的定位块对次镜组件1进行定位安装，可以保证次镜组件1的安装精度。

结合图3，本发明实施例，所述主三一体镜室3-3的底部设有第一刚性支撑块3-4，主三一体镜室3-3的一侧部设有第二刚性支撑块3-2，主三一体镜室3-3的顶部设有第一柔性支撑块3-7，主三一体镜室3-3的另一侧部设有第二柔性支撑块3-6。通过刚性和柔性支撑组合，形成低应力组合，不会形成过约束或者欠约束，从而保证了定位安装过程中主三一体镜3-1的安全。

具体地，所述第一刚性支撑块3-4作为x向主三一体镜室3-3的支撑块，所述第二刚性支撑块3-2作为y向主三一体镜室3-3的支撑块，所述第一柔性支撑块3-7作为x向主三一体镜室3-3的支撑块，所述第二柔性支撑块3-6作为y向主三一体镜室3-3的支撑块。

所述第一刚性支撑块3-4设置在主三一体镜室3-3底部的最佳承力点处，第一柔性支撑块3-7与第一刚性支撑块3-4的位置对应设置；所述第二刚性支撑块3-2和第二柔性支撑块3-6的位置对应设置。

所述第一刚性支撑块3-4可以设置为两个，与第二刚性支撑块形成静定结构；所述第一柔性支撑块3-7对应第一刚性支撑块3-4同样设置为两个，与第二刚性柔性支撑块3-6形成静定结构。柔性支撑与刚性支撑一一相对，实现低应力组合体。

优选地，第一刚性支撑块3-4、第二刚性支撑块3-2、第一柔性支撑块3-7、第二柔性支撑块3-6可以分别通过螺钉固定连接在主三一体镜室3-3上。其中，第一柔性支撑块3-7、第二柔性支撑块3-6与主三一体镜室3-3之间可以分别设置支撑块固定片3-5。

本发明实施例，所述主三一体镜室3-3的顶部的左右两侧分别设置起吊孔3-8。方便将主三一体镜组件3起吊安装。

结合图4，本发明实施例，所述次镜室1-5的周边设有120°均布的支撑组件，所述支撑组件包括设于次镜室1-5下部的两个第三刚性支撑块1-6，设于次镜室1-5上部的两个第三柔性支撑块1-2。通过刚性和柔性支撑组合，形成低应力组合，不会形成过约束或者欠约束，从而保证了定位安装过程中次镜的安全。

其中，所述第三刚性支撑块1-6通过第二固定压片1-7与次镜室1-5连接，所述第三柔性支撑块1-2通过第一固定压片1-4与次镜室1-5连接；所述第一固定压片4可以同时紧压两个第三柔性支撑块1-2，所述第二固定压片1-7对应两个第三刚性支撑块1-6分别设置，其数量为两个，每一个第二固定压片1-7分别紧压对应的第三刚性支撑块1-6，第一固定压片4和两个第二固定压片1-7形成静定结构。

优选地，第二固定压片1-7、第一固定压片1-4分别通过紧定螺钉1-3与次镜室1-5固定连接，形成静定结构。

本发明实施例，所述支撑桁架2上设有调整垫片4，所述调整垫片4与次镜室1-5的背面连接。

其中，所述调整垫片4设于支撑桁架2的直杆上，与次镜室1-5的背面连接，可以在z向支撑次镜组件1，通过调整垫片4的尺寸如长度、宽度、厚度等，保证主三一体镜组件3与次镜组件1的安装位置精度。

本发明实施例在装调工作过程中，将主三一体镜组件3置于支撑桁架2上，在y向通过第一定位块2-2单向定位，x向通过第二定位块2-4单向定位，z向通过z向主三一体镜定位块2-5单向定位，三个方向位置定位后通过螺钉将主三一体镜组件3固定于支撑桁架2上；

次镜组件1分别通过第三定位块2-1、第四定位块2-3对x向和y向两个方向定位，定位后通过螺钉将次镜组件1固定在支撑桁架2上，z向可以通过调节垫片4调整位置，保证主三一体镜组件3和次镜组件1的安装位置精度。

本发明实施例，所述次镜室1-5的两侧设有安装定位面1-8，所述安装定位面与所述次镜定位组件连接。所述安装定位面1-8方便次镜室5与次镜定位组件的连接。

优选地，安装定位面1-8上设置螺孔，安装定位面1-8通过螺钉或螺丝与次镜定位组件连接。

上述各实施例中，所述支撑桁架2和主三一体镜定位组件、次镜定位组件可以为一体化结构。通过一体化精密机械加工保证主三一体镜组件3与次镜组件1的定位精度，减少装调环节。

优选地，所述支撑桁架2、主三一体镜定位组件、次镜定位组件、第一定位块2-2、第二定位块2-4、第三定位块2-1、第四定位块2-3、z向主三一体镜定位块2-5可以为一体化结构。一体化结构保证主三一体镜3-1以及次镜1-1在重力、温度等载荷作用所产生的应力下仍然具有较好的面形精度。

上述各实施例中，所述支撑桁架2可以通过碳纤杆连接(可螺钉连接或粘接)或焊接或铸造成型，可以对支撑桁架2进行数次热处理，以消除应力；且可以通过支撑桁架2的精加工保证主三一体镜组件3和次镜组件1的位置精度。

以上仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改—等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。