望远镜系统的制作方法

1.本公开涉及一种光学结构，尤其涉及一种望远镜系统。


背景技术：

2.随着光学技术发展，光学成像系统口径不断增大、分辨率不断变高，同时对温度适应范围要求更宽，尤其是需要适应在低温和高温下工作。
3.然而反射镜重量和体积随尺寸三次方增加，同时支撑反射镜的结构重量增加很明显。
4.为了适应低温下工作，支撑材料通常选取和反射镜热膨胀系数接近的殷钢，对于主次镜跨度比较大的支撑筒质量很重，直接影响到卫星发射成本。
5.而且，在离轴主次望远镜系统中，由于望远镜的口径较大，主次镜间距较长、导致次镜支架体积较大；同时为了保证温度发生变化，主次镜支架一般选择与碳化硅(石英、微晶玻璃)材料热膨胀系数一致的殷钢，同时为了消除杂散光一般会安装遮光筒，这种结构的设计限制了其在航天领域中的使用。


技术实现要素：

6.为了解决上述技术问题之一，本公开提供了一种望远镜系统。
7.根据本公开的一个方面，提供了一种望远镜系统，其包括：
8.主镜座，所述主镜座形成有容纳空间；
9.主镜，所述主镜设置于所述主镜座，并使得所述主镜位于所述主镜座的容置空间内；
10.镜筒，所述镜筒设置于所述主镜座，所述主镜的上端穿过所述镜筒，位于所述镜筒内；以及
11.次镜，所述次镜设置于所述镜筒的上端，并且通过所述主镜所反射的信号经由所述次镜发射后，输出至所述望远镜系统的外部。
12.根据本公开的至少一个实施方式的望远镜系统，所述镜筒包括：
13.筒体，所述筒体形成有内部空间；
14.下面板，所述下面板设置于所述筒体的下端，并且所述下面板上开设有通孔，所述主镜穿过所述下面板的通孔位于所述筒体的内部空间；以及
15.上面板，所述上面板设置于所述筒体的上端，所述次镜固定于所述上面板，并使得所述次镜位于所述筒体的内部空间。
16.根据本公开的至少一个实施方式的望远镜系统，所述上面板形成有用于信号穿过的开口，信号穿过所述上面板的开口后，传输至所述主镜。
17.根据本公开的至少一个实施方式的望远镜系统，所述镜筒还包括：
18.至少一个中间面板，所述中间面板设置于所述筒体的内壁，并使得所述中间面板垂直或者大致垂直于所述筒体的轴线。
19.根据本公开的至少一个实施方式的望远镜系统，还包括：
20.次镜座，所述次镜座固定于所述上面板，通过将所述次镜固定于所述次镜座而将次镜与上面板的位置保持固定。
21.根据本公开的至少一个实施方式的望远镜系统，所述次镜座的至少部分位于所述上面板的外部，所述次镜座与所述上面板的上表面之间设置有调节垫片，以通过调整所述调节垫片的厚度，调节所述次镜的反射面的位姿。
22.根据本公开的至少一个实施方式的望远镜系统，所述调节垫片至少部分地环绕所述次镜设置。
23.根据本公开的至少一个实施方式的望远镜系统，所述镜筒采用碳纤维材质制备。
24.根据本公开的至少一个实施方式的望远镜系统，所述碳纤维材质通过多层不同角度的层合板压合而成。
25.根据本公开的至少一个实施方式的望远镜系统，还包括折转镜，所述折转镜设置于所述镜筒的内部，所述次镜反射的信号经过所述折转镜反射后，输出至所述望远镜系统的外部。
附图说明
26.附图示出了本公开的示例性实施方式，并与其说明一起用于解释本公开的原理，其中包括了这些附图以提供对本公开的进一步理解，并且附图包括在本说明书中并构成本说明书的一部分。
27.图1是根据本公开的一个实施方式的望远镜系统的结构示意图。
28.图2是根据本公开的一个实施方式的望远镜系统的剖视图。
29.图3是图2的a部放大示意图。
30.图4是根据本公开的另一个实施方式的望远镜系统的剖视图。
31.图中附图标记具体为：
32.100望远镜系统
33.110主镜座
34.120主镜
35.130镜筒
36.131筒体
37.132下面板
38.133上面板
39.134中间面板
40.140次镜
41.150次镜座
42.160调节垫片
43.170转折镜
具体实施方式
44.下面结合附图和实施方式对本公开作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所
描述的具体实施方式仅用于解释相关内容，而非对本公开的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本公开相关的部分。
45.需要说明的是，在不冲突的情况下，本公开中的实施方式及实施方式中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施方式来详细说明本公开的技术方案。
46.除非另有说明，否则示出的示例性实施方式/实施例将被理解为提供可以在实践中实施本公开的技术构思的一些方式的各种细节的示例性特征。因此，除非另有说明，否则在不脱离本公开的技术构思的情况下，各种实施方式/实施例的特征可以另外地组合、分离、互换和/或重新布置。
47.在附图中使用交叉影线和/或阴影通常用于使相邻部件之间的边界变得清晰。如此，除非说明，否则交叉影线或阴影的存在与否均不传达或表示对部件的具体材料、材料性质、尺寸、比例、示出的部件之间的共性和/或部件的任何其它特性、属性、性质等的任何偏好或者要求。此外，在附图中，为了清楚和/或描述性的目的，可以夸大部件的尺寸和相对尺寸。当可以不同地实施示例性实施例时，可以以不同于所描述的顺序来执行具体的工艺顺序。例如，可以基本同时执行或者以与所描述的顺序相反的顺序执行两个连续描述的工艺。此外，同样的附图标记表示同样的部件。
48.当一个部件被称作“在”另一部件“上”或“之上”、“连接到”或“结合到”另一部件时，该部件可以直接在所述另一部件上、直接连接到或直接结合到所述另一部件，或者可以存在中间部件。然而，当部件被称作“直接在”另一部件“上”、“直接连接到”或“直接结合到”另一部件时，不存在中间部件。为此，术语“连接”可以指物理连接、电气连接等，并且具有或不具有中间部件。
49.为了描述性目的，本公开可使用诸如“在
……
之下”、“在
……
下方”、“在
……
下”、“下”、“在
……
上方”、“上”、“在
……
之上”、“较高的”和“侧(例如，如在“侧壁”中)”等的空间相对术语，从而来描述如附图中示出的一个部件与另一(其它)部件的关系。除了附图中描绘的方位之外，空间相对术语还意图包含设备在使用、操作和/或制造中的不同方位。例如，如果附图中的设备被翻转，则被描述为“在”其它部件或特征“下方”或“之下”的部件将随后被定位为“在”所述其它部件或特征“上方”。因此，示例性术语“在
……
下方”可以包含“上方”和“下方”两种方位。此外，设备可被另外定位(例如，旋转90度或者在其它方位处)，如此，相应地解释这里使用的空间相对描述语。
50.这里使用的术语是为了描述具体实施例的目的，而不意图是限制性的。如这里所使用的，除非上下文另外清楚地指出，否则单数形式“一个(种、者)”和“所述(该)”也意图包括复数形式。此外，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”以及它们的变型时，说明存在所陈述的特征、整体、步骤、操作、部件、组件和/或它们的组，但不排除存在或附加一个或更多个其它特征、整体、步骤、操作、部件、组件和/或它们的组。还要注意的是，如这里使用的，术语“基本上”、“大约”和其它类似的术语被用作近似术语而不用作程度术语，如此，它们被用来解释本领域普通技术人员将认识到的测量值、计算值和/或提供的值的固有偏差。
51.图1是根据本公开的一个实施方式的望远镜系统100的结构示意图。图2是根据本公开的一个实施方式的望远镜系统的剖视图。
52.如图1和图2所示，本公开的望远镜系统100，其包括：主镜座110、主镜120、镜筒130
和次镜140。
53.所述主镜座110形成为所述主镜120的支撑结构，由此起到支撑主镜120的作用。为保证主镜的面型在1g重力载荷、温度载荷或振动环境下不发生明显变化；所述主镜座110的材料一般优选比刚度大的金属或金属基复合材料，例如碳化硅、55％组分铝基碳化硅或者30％组分铝基碳化硅。
54.所述主镜座110形成有容纳空间；所述主镜120设置于所述主镜座110，并使得所述主镜120位于所述主镜座110的容置空间内，并且，所述主镜120能够从主镜座110的部分穿过。
55.本公开中，主镜120材料可以是石英、碳化硅、微晶玻璃、硅、铝镜等材料中的任意一种；优选碳化硅。并且，所述主镜120的背部可以进行轻量化处理，以降低所述主镜120的质量。
56.所述主镜120可以与主镜座110之间可以通过压板固定或者胶粘固定，只要能够使得主镜120与主镜座110之间能够被牢固固定即可。
57.所述镜筒130设置于所述主镜座110，所述主镜120的上端穿过所述镜筒130，位于所述镜筒130内。
58.本公开中，所述镜筒130包括：筒体131、下面板132、上面板133和中间面板134。
59.当然，虽然将镜筒130分为筒体131、下面板132、上面板133和中间面板134四个部件，但是仅仅是为描述方便，并不意味着这四个部件均是分离成型的；作为一种实现形式，所述镜筒130可以一体成型。
60.所述筒体131形成为圆筒状，当然，所述筒体131的横截面也可以形成为其他的形状，例如四边形状。
61.并且，所述筒体131形成有内部空间，并使得所述筒体131的内部空间形成为所述镜筒130的内部空间。
62.所述下面板132设置于所述筒体131的下端，并且所述下面板132上开设有通孔，所述主镜120穿过所述下面板132的通孔位于所述筒体131的内部空间。
63.相应地，所述下面板132上形成有通孔，以使得所述主镜120的部分能够穿过所述下面板132的通孔，位于所述镜筒130的内部。
64.而且，所述下面板132还可以形成用于信号(例如光)通过的通孔，以使得光束通过该通孔向外输出。
65.所述上面板133设置于所述筒体131的上端，所述次镜140固定于所述上面板133，并使得所述次镜140位于所述筒体131的内部空间。
66.相应地，所述上面板133形成有用于信号穿过的开口，信号穿过所述上面板133的开口后，传输至所述主镜120。
67.而且，所述次镜140设置于所述镜筒130的上端，并且通过所述主镜120所反射的信号经由所述次镜140发射后，输出至所述望远镜系统100的外部。
68.本公开中，次镜140的材料可以是石英、碳化硅、微晶玻璃、硅、铝镜等材料中的任意一种；优选碳化硅。
69.所述中间面板134的数量被设置为至少一个，例如，本公开中，可以设置3个中间面板134。
70.所述中间面板134设置于所述筒体131的内壁，并使得所述中间面板134垂直或者大致垂直于所述筒体131的轴线。
71.更优选地，所述中间面板134沿所述镜筒130的轴线等间距地分布，即两个相邻的中间面板134之间的距离相同。
72.所述望远镜系统还可以包括次镜座150，所述次镜座150固定于所述上面板133，通过将所述次镜140固定于所述次镜座150而将次镜140与上面板133的位置保持固定。
73.次镜座150起到支撑次镜的作用，材料一般优选与次镜材料热膨胀系数一致的殷钢。
74.图2是根据本公开的一个实施方式的望远镜系统的剖视图。图3是图2的a部放大示意图。
75.相应地，如图2和图3所示，所述次镜座150的至少部分位于所述上面板133的外部，所述次镜座150与所述上面板133的上表面之间设置有调节垫片160，以通过调整所述调节垫片160的厚度，调节所述次镜140的反射面的位姿。
76.也就是说，次镜140与次镜座150之间完成装夹后，通过调节垫片160高度来调整光轴方向位移和倾斜角度，以便完成次镜组件集成。
77.本公开中，所述调节垫片160至少部分地环绕所述次镜140设置；例如，所述调节垫片160在周向上的厚度可以不同，以使得所述次镜140形成为不同的倾角。
78.优选地，所述镜筒130采用碳纤维材质制备，所述碳纤维材质通过多层不同角度的层合板压合而成，以使得所述镜筒130具有高模量和低膨胀系数。同时，所述镜筒130步进起到次镜支撑作用，同时可以防杂散光，相当于次镜支架和遮光罩的共同效果，大大减轻了光学系统的总质量。
79.本公开中，通过纤维铺层设计，能够提高镜筒的刚度；从而提高望远镜系统的一阶频率。为简化分析和制造，层压板的角度设置为：0
°
、45
°
、-45
°
和90
°
；为减少固化过程中的变形，整体铺层顺序应该在层压板结构铺层中心线两侧对称。
80.图4是根据本公开的另一个实施方式的望远镜系统的剖视图。
81.如图4所示，所述的望远镜系统100还包括折转镜170，所述折转镜170设置于所述镜筒130的内部，所述次镜140反射的信号经过所述折转镜170反射后，输出至所述望远镜系统100的外部。
82.相应地，所述镜筒130的筒体131的侧壁形成有用于信号穿过的通孔，以使得折转镜170所反射的信号能够从所述筒体131的侧部输出。
83.在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例/方式”、“一些实施例/方式”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例/方式或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本技术的至少一个实施例/方式或示例中。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/方式或示例。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/方式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/方式或示例以及不同实施例/方式或示例的特征进行结合和组合。
84.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
隐含地包括至少一个该特征。在本技术的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
85.本领域的技术人员应当理解，上述实施方式仅仅是为了清楚地说明本公开，而并非是对本公开的范围进行限定。对于所属领域的技术人员而言，在上述公开的基础上还可以做出其它变化或变型，并且这些变化或变型仍处于本公开的范围内。