一种基于棱锥镜的多光束组合器的制作方法

本发明涉及光学技术领域，具体涉及一种基于棱锥镜的多光束组合器。

背景技术：

高分辨力目标成像在军事应用和空间科学等领域都有着十分重要的意义。传统光学成像系统的角分辨力与波长及系统孔径有关，在一定的工作波段，只能依靠增大系统孔径以提升角分辨力。而在实际应用中，系统成本及加工难度限制了大口径光学系统的研制，而且体积和重量的限制也阻碍了其具体的应用。光学合成孔径成像系统把多个小口径的光学元件或光学系统按照一定的方式在空间上进行排列，将光束合成等效为一个大孔径光学系统，以获得高分辨率的成像效果。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题是，针对现有技术存在的上述缺陷，提供了一种基于棱锥镜的多光束组合器，获得高分辨率的成像效果，可使系统的分辨率等效为一个更大口径的光学成像系统，所述的多光束组合器结构简单紧凑，相关零件的加工和装调难度小，且稳定性高。

本发明为解决上述技术问题所采用的技术方案是：

一种基于棱锥镜的多光束组合器，包括主镜座、棱锥镜组件、成像组件和多个反射镜组件，棱锥镜组件的一端与主镜座连接，棱锥镜组件的另一端与成像组件连接，主镜座、棱锥镜组件和成像组件沿O-A轴同轴布置，多个反射镜以O-A轴为中心轴，沿棱锥镜组件周向均匀分布，反射镜组件包括一个反射镜，棱锥镜组件包括一个棱锥反射镜，棱锥反射镜的反射面个数与反射镜组件的个数一致，每个反射镜与棱锥反射镜的一个反射面相对设置，光束经过不同的反射镜反射后，至棱锥反射镜的相应反射面，再经过棱锥反射镜反射后，合成一束光进入成像组件，最终聚焦后实现叠加成像。

按上述技术方案，棱锥反射镜的中心轴沿O-A轴布置，棱锥反射镜的锥顶靠近成像组件设置，棱锥反射镜的反射面与O-A轴的夹角和反射镜的镜面与O-A轴的夹角均为45°。

按上述技术方案，反射镜组件的个数为4个，棱锥反射镜为四棱锥反射镜。

按上述技术方案，棱锥镜组件还包括棱锥镜座和棱锥镜压圈，棱锥反射镜的底部套装于棱锥镜座上，棱锥镜座与主镜座连接，棱锥镜压圈套设于棱锥反射镜与棱锥镜座之间。

按上述技术方案，棱锥镜组件与主镜座之间设有调整顶块，调整顶块套装于棱锥镜组件上，旋转调整顶块使棱锥镜组件在主镜座中的轴向进行旋转调整。

按上述技术方案，主镜座上设有调旋螺钉，调旋螺钉的底部作用在调整顶块上，通过调旋螺钉带动调整顶块旋转，进而实现棱锥镜组件轴向旋转调整。

按上述技术方案，反射镜组件还包括反射镜座、反射镜修切垫和反射镜支座，反射镜支座沿棱锥镜组件周向布置，反射镜支座的下端与棱锥镜组件连接，反射镜通过反射镜座设置于反射镜支座的上端，反射镜支座和反射镜座之间设有反射镜修切垫，用于调节反射镜的放置角度。

按上述技术方案，反射镜的上端还设有反射镜压圈，反射镜压圈套装于反射镜座上。

按上述技术方案，成像组件包括镜筒，镜筒内设有沿O-A轴依次设置的第一透镜、第二透镜和第三透镜。

按上述技术方案，第一透镜的一端上设有第一压圈，第一透镜的另一端与第二透镜之间设有第一隔圈，第三透镜的一端设有第二隔圈，第三透镜的另一端设有第二压圈，第一压圈、第一隔圈、第二隔圈和第二压圈均套装于镜筒内。

本发明具有以下有益效果：

所述的多光束组合器用于光学合成孔径成像系统中，通过反射镜和多棱锥镜反射镜实现光束的两次折转后，再通过成像组件进行聚焦叠加成像，从而获得高分辨率的成像效果，将各反射组件孔径的光束相干叠加到共同的焦平面上，使系统的分辨率等效为一个更大口径的光学成像系统，所述的多光束组合器结构简单紧凑，相关零件的加工和装调难度小，且稳定性高，棱锥反射镜的应用极大减小了多光束二次反射机构的体积和重量，简化了设计，一般将所述的基于棱锥镜的多光束组合器套装于探测器上，实现在探测器上获得高分辨率的成像效果。

附图说明

图1是本发明实施例中基于棱锥镜的多光束组合器的立面图；

图2是本发明实施例中基于棱锥镜的多光束组合器的剖视图；

图中，1-主镜座，2-棱锥镜组件，3-调整顶块，4-调旋螺钉，5-反射镜组件，6-成像组件，7-四棱锥反射镜，8-棱锥镜座，9-棱锥镜压圈，10-反射镜，11-反射镜座，12-反射镜压圈，13-反射镜修切垫，14-反射镜支座，15-第一压圈，16-第一透镜，17-第一隔圈，18-镜筒，19-第二透镜，20-第二隔圈，21-第三透镜，22-第二压圈。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进行详细说明。

参照图1～图2所示，本发明提供的一个实施例中的基于棱锥镜的多光束组合器，包括主镜座1、棱锥镜组件2、成像组件6和多个反射镜组件5，棱锥镜组件2的一端与主镜座1连接，棱锥镜组件2的另一端与成像组件6连接，主镜座1、棱锥镜组件2和成像组件6沿O-A轴同轴布置，多个反射镜10以O-A轴为中心轴，沿棱锥镜组件2周向均匀分布，反射镜组件5包括一个反射镜10，棱锥镜组件2包括一个棱锥反射镜，棱锥反射镜的反射面个数与反射镜组件5的个数一致，每个反射镜10与棱锥反射镜的一个反射面相对设置，光束经过不同的反射镜10反射后，至棱锥反射镜的相应反射面，再经过棱锥反射镜反射后，合成一束光进入成像组件6，最终聚焦后实现叠加成像；所述的多光束组合器用于光学合成孔径成像系统中，通过反射镜10和多棱锥镜反射镜实现光束的两次折转后，再通过成像组件6进行聚焦叠加成像，从而获得高分辨率的成像效果，将各反射组件孔径的光束相干叠加到共同的焦平面上，使系统的分辨率等效为一个更大口径的光学成像系统，所述的多光束组合器结构简单紧凑，相关零件的加工和装调难度小，且稳定性高，棱锥反射镜的应用极大减小了多光束二次反射机构的体积和重量，简化了设计，一般将所述的基于棱锥镜的多光束组合器套装于探测器上，实现在探测器上获得高分辨率的成像效果。

进一步地，棱锥反射镜的中心轴沿O-A轴布置，棱锥反射镜的锥顶靠近成像组件6设置，棱锥反射镜的反射面与O-A轴的夹角和反射镜10的镜面与O-A轴的夹角均为45°。

进一步地，反射镜组件5的个数为4个，棱锥反射镜为四棱锥反射镜7；四组平行光束分别经由反射镜组件5折转90°，再经由O₁-O光路、O₂-O光路、O₃-O光路、和O₄-O光路到达四棱锥反射镜7的反射面二次折转90°后合成一束光进入位于O-A光轴上成像组件6，最终四组光束聚焦后实现叠加成像。

进一步地，棱锥镜组件2还包括棱锥镜座8和棱锥镜压圈9，棱锥反射镜的底部套装于棱锥镜座8上，棱锥镜座8与主镜座1连接。棱锥镜压圈9套设于棱锥反射镜与棱锥镜座8之间，通过棱锥镜压圈9对多棱锥镜反射镜进行固定。

进一步地，四棱锥反射镜7和棱锥镜座8的圆周面上设计有初始配合定位面，使四棱锥反射镜7要求相对光轴正交，以避免四棱锥反射镜7轴向的相对旋转。

进一步地，棱锥镜组件2与主镜座1之间设有调整顶块3，调整顶块3套装于棱锥镜组件2上，旋转调整顶块3使棱锥镜组件2在主镜座1中的轴向进行旋转调整。

进一步地，主镜座1上设有调旋螺钉4，调旋螺钉4的底部作用在调整顶块3上，通过调旋螺钉4带动调整顶块3旋转，进而实现棱锥镜组件2轴向旋转调整。

所述的主镜座1上设计有棱锥镜组件2、成像组件6、反射镜组件5的安装定位接口；为调整棱锥镜组件2相对主镜座1的位置精度，设计有棱锥镜组件2调旋机构及三顶三拉机构；主镜座1上设计对称开槽，两调整顶块3分别安装在棱锥镜组件2的对称圆周切面上，调整顶块3与主镜座1的开槽之间留有1mm左右的调整间隙，通过调旋螺钉4作用在调整顶块3上，调整棱锥镜组件2在主镜座1中的轴向旋转；在主镜座1与棱锥镜组件2的安装端面上设计有三顶三拉机构，以调整棱锥镜组件2的径向倾斜；对于棱锥反射镜的零件加工误差，可以通过适当调整反射镜组件5的反射镜10角度进行补偿。

进一步地，反射镜组件5还包括反射镜座11、反射镜修切垫13和反射镜支座14，反射镜支座14沿棱锥镜组件2周向布置，反射镜支座14的下端与棱锥镜组件2连接，反射镜10通过反射镜座11设置于反射镜支座14的上端，反射镜支座14和反射镜座11之间设有反射镜修切垫13，用于调节反射镜10的放置角度；对于棱锥反射镜的零件加工误差可由反射镜10补偿，利用棱锥镜组件2调旋机构及三顶三拉机构可方便有效的调整棱锥反射镜的位置精度，使得棱锥反射镜的加工精度可以放宽，极大降低了零件加工难度和成本。

进一步地，反射镜10的上端还设有反射镜压圈12，反射镜压圈12套装于反射镜座11上。

进一步地，成像组件6包括镜筒18，镜筒18内设有沿O-A轴依次设置的第一透镜16、第二透镜19和第三透镜21。

进一步地，第一透镜16的一端上设有第一压圈15，第一透镜16的另一端与第二透镜19之间设有第一隔圈17，第三透镜21的一端设有第二隔圈20，第三透镜21的另一端设有第二压圈22，第一压圈15、第一隔圈17、第二隔圈20和第二压圈22均套装于镜筒18内。

进一步地，成像组件6焦距为100mm，最大直径为55mm，相对孔径为1/10。

本发明的一个实施例中，本发明的工作原理：

针对子孔径数目为4个，即4个反射镜组件5的孔径，单个孔径(即成像组件6的孔径)的通光口径为100mm的光学合成孔径系统，多光束组合器由主镜座1、棱锥镜组件2、反射镜组件5、成像组件6、调整顶块3、调旋螺钉4构成。四组平行光束分别经由反射镜组件5折转90°，再经由O₁-O光路、O₂-O光路、O₃-O光路、和O₄-O光路到达四棱锥反射镜7的反射面二次折转90°后合成一束光进入成像组件6，最终聚焦后实现叠加成像。

主镜座1上设计有其它组件或零件的定位接口，调旋机构中，调整顶块3安装固定在棱锥镜组件2上，调整顶块3与主镜座1的调整间隙为1mm，安装在主镜座1上的调旋螺钉4作用在调整顶块3上，以调整棱锥镜组件2在主镜座1中的轴向旋转。主镜座1与棱锥镜组件2的安装端面设计有均布的三顶三拉机构，以调整棱锥镜组件2的径向倾斜。

分别安装于O₁-O光轴、O₂-O光轴、O₃-O光轴、和O₄-O光轴上的四组完全相同的反射镜组件5，通过螺钉与主镜座1定位联接；反射镜组件5由反射镜10、反射镜座11、反射镜压圈12、反射镜修切垫13、反射镜支座14组成；反射镜10在光路中以45°角放置，将四组光束折转90°后，分别形成沿O₁-O光轴、O₂-O光轴、O₃-O光轴和O₄-O光轴照射的光束。

棱锥镜组件2由四棱锥反射镜7、棱锥镜座8、棱锥镜压圈9组成。沿O₁-O光轴、O₂-O光轴、O₃-O光轴和O₄-O光轴照射的四组光束经四棱锥反射镜7的反射面折转90°后形成四路沿O-A光轴传输的四束光。

安装于O-A光轴上的成像组件6焦距为100mm，最大直径为55mm，相对孔径为1/10。成像组件6由成像组镜筒18，第一透镜16、第二透镜19、第三透镜21，第一隔圈17、第二隔圈20，第一压圈15和第二压圈22组成。

以上的仅为本发明的较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，因此依本发明申请专利范围所作的等效变化，仍属本发明的保护范围。