望远系统主次镜被动消热差结构的制作方法

本发明涉及光电设备，具体而言，涉及一种望远系统主次镜被动消热差结构。

背景技术：

1、在现代大口径离轴光学系统中，光学口径较大，主次镜安装距离一般到达米级，如果材料选用碳钢(线膨胀系数1×10-5)，则温度变化5℃，主次镜位置变化＝1000×1×10-5×5，等于0.05毫米，这点尺寸变化将超出光学精度要求，是无法接受的。

2、为满足主次镜空间距离高精度要求要求，常规做法是次镜上安装六杆调节机构，或者承力零件材料选用近乎零膨胀的因瓦合金。由于六杆调节机构调节复杂，温度变化时需要使用校准目标实时校正，难以满足客户要求；同时承力结构尺寸大，形状复杂，选用因瓦合金成本高昂，材料加工性差，同时材料刚度低、密度大，使用因瓦合金做出来的产品较为笨重。

技术实现思路

1、本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。

2、为此，本发明提供了一种望远系统主次镜被动消热差结构。

3、本发明提供了一种望远系统主次镜被动消热差结构，包括：

4、承力机构；

5、次镜支座，装配至所述承力机构；

6、补偿杆，所述补偿杆装配至所述次镜支座，且所述补偿杆的安装方向与主、次镜的光轴方向平行，其中，所述补偿杆由高膨胀材料制成；

7、次镜调焦机构，安装至所述补偿杆，其中，所述次镜调焦机构用于安装次镜；

8、主、次镜空间距离为l，所述补偿杆远离主镜的固定孔孔心到主镜圆心距离为l2，用于固定所述补偿杆端部的固定螺钉中心到所述次镜的安装孔孔心距离为l1，温度变化为δt，补偿杆的材料线膨胀系数为α1，承力机构或次镜支座的膨胀系数为α2，则各参数满足以下要求；

9、δl＝δl2-δl1＝0；

10、其中，δl1＝l1·α1·δt，δl2＝l2·α2·δt。

11、本发明提出的望远系统主次镜被动消热差结构，包括承力机构、次镜支座、补偿杆、次镜调焦机构。其中，承力机构用于为其他结构或零件提供安装空间，具体地，次镜支座以固定连接的方式装配至承力机构上，在次镜支座上装配有补偿杆，补偿杆采用高膨胀材料制成，次镜调焦机构装配至补偿杆上，因此，当外接温度变化时，为了满足δl＝δl2-δl1＝0，主次镜空间距离的变化趋近于0，需要使得δl1＝l1·α1·δt与δl2＝l2·α2·δt的数值足够接近，由此，当具有高膨胀系数的补偿杆受到温度影响时，其δl1的数值变化较大，而具有较低膨胀系数的承力机构或次镜支座在此工况下，其δl2的数值变化较小，由此使得δl的数值趋近于0。也就是说，本技术方案通过使用两种不同热膨胀系数材料进行结构设计，以此消除或减弱温度对主次镜空间距离变化的影响。相对于现有技术中的方式，本发明对结构进行了优化，使结构在具备简单、尺寸较小，占用空间较小的基础上使得望远系统主次镜在温度变化时依旧满足光学高精度要求。

12、根据本发明上述技术方案的望远系统主次镜被动消热差结构，还可以具有以下附加技术特征：

13、在上述技术方案中，所述补偿杆远离主镜的一端通过固定螺钉构成固定连接，其靠近主镜的一端构成柔铰连接。

14、在本技术方案中，由于补偿杆受到温度影响会发生膨胀，因此其一端通过固定螺栓进行固定连接，而另一端由于会在膨胀过程中浮动，因此此端采用柔铰的连接方式，以满足补偿杆的膨胀需求。具体地，柔铰连接可以采用铰链等连接方式，在此不做具体限定。

15、在上述技术方案中，还包括：

16、导向零件，设置于所述补偿杆靠近柔铰连接的一端，以对所述补偿杆在膨胀时的角度进行导向。

17、在本技术方案中，还包括导向零件，以确保补偿杆在热膨胀过程中，其角度和安装方向不会发生变化。具体地，导向零件可以为导向块的结构，在补偿杆上开设导向槽，导向块和导向槽构成滑动连接的形式。当然，上述只是导向零件的一种具体结构，只要是能够实现补偿杆的导向作用的结构均落在本技术方案的保护范围内，在此不做过多限定。

18、在上述技术方案中，所述次镜调焦机构的一端与所述补偿杆固定连接，另一为柔铰连接。

19、在本技术方案中，由于次镜调焦机构的材料膨胀系数较低，且次镜调焦机构安装在补偿杆上，两者有较大热膨胀差，为保证次镜调焦机构不被拉变形，因此次镜调焦机构的一端与所述补偿杆固定连接，另一为柔铰连接。

20、在上述技术方案中，所述承力机构由承力板构成，所述次镜支座装配至所述承力板。

21、在本技术方案中，承力机构可以为承力板的结构，其采用碳钢或者钛合金的材质，确保热膨胀系数较低。

22、在上述技术方案中，还包括：

23、保温结构，装配至所述承力板。

24、在本技术方案中，还包括保温结构。以确保在温度变化时，承力机构温度分布均匀，减少温度梯度导致结构弯曲变形的情况。

25、在上述技术方案中，所述承力机构与所述次镜支座膨胀系数一致。

26、在本技术方案中，保证承力机构与次镜支座的膨胀系数一致，避免在膨胀过程中发生次镜支座崩坏脱落的情况。

27、在上述技术方案中，所述主镜装配至主镜室内。

28、在本技术方案中，主镜由主镜室承载，确保主镜安装的稳定。

29、本发明的附加方面和优点将在下面的描述部分中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

技术特征：

1.一种望远系统主次镜被动消热差结构，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的望远系统主次镜被动消热差结构，其特征在于，所述补偿杆远离主镜的一端通过固定螺钉构成固定连接，其靠近主镜的一端构成柔铰连接。

3.根据权利要求2所述的望远系统主次镜被动消热差结构，其特征在于，还包括：

4.根据权利要求3所述的望远系统主次镜被动消热差结构，其特征在于，所述次镜调焦机构的一端与所述补偿杆固定连接，另一为柔铰连接。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的望远系统主次镜被动消热差结构，其特征在于，所述承力机构由承力板构成，所述次镜支座装配至所述承力板。

6.根据权利要求5所述的望远系统主次镜被动消热差结构，其特征在于，还包括：

7.根据权利要求1至4中任一项所述的望远系统主次镜被动消热差结构，其特征在于，所述承力机构与所述次镜支座膨胀系数一致。

8.根据权利要求1至4中任一项所述的望远系统主次镜被动消热差结构，其特征在于，所述主镜装配至主镜室内。

技术总结
本发明提供了一种望远系统主次镜被动消热差结构，包括承力机构；次镜支座，装配至所述承力机构；补偿杆，所述补偿杆装配至所述次镜支座，且所述补偿杆的安装方向与主、次镜的光轴方向平行，其中，所述补偿杆由高膨胀材料制成；次镜调焦机构，安装至所述补偿杆，其中，所述次镜调焦机构用于安装次镜；本发明提出的望远系统主次镜被动消热差结构，对结构进行了优化，使结构在具备简单、尺寸较小，占用空间较小的基础上使得望远系统主次镜在温度变化时依旧满足光学高精度要求。

技术研发人员：武春风,张贵清,郑昌盛,朱严,王贝壳,罗义林,李贤坤
受保护的技术使用者：航天科工微电子系统研究院有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/11