[發明專利]一種光學系統無熱化機械裝置

在審

• 申請號: 201710832008.8
• 申請日: 2017-09-15
• 公開（公告）號: CN107991747A
• 公開（公告）日: 2018-05-04
• 發明（設計）人: 虞紅;高陽;杜漸;費錦東;張盈;趙宏鳴;杜惠杰;張興
• 申請（專利權）人: 北京仿真中心
• 主分類號: G02B7/00
• 分類號: G02B7/00
• 代理公司: 北京正理專利代理有限公司11257
• 代理人: 付生輝

技術領域

本發明涉及光學技術領域，具體涉及一種光學系統無熱化機械裝置。

背景技術

光學系統的無熱化設計是通過設計光學零件、鏡座和結構來補償溫度的變化，從而保證一套光學系統在溫度變化時仍能保證光學性能穩定。通常光學系統中所使用的無熱化設計主要分為兩種，主動式無熱化設計和被動式無熱化設計。主動式無熱化設計是利用溫度傳感器自動探測溫度，將探測的溫度信息傳給處理器，由處理器實時計算出溫度變化引起的像面位移，而由電機驅動消熱元件到達正確的位置。被動式無熱化設計又包括光學被動式和機械被動式，光學被動式是利用光學材料熱特性之間的差異，通過不同特性材料的組合來消除溫度的影響，在較短溫度范圍內保持像質穩定。機械被動式是通過利用兩種不同膨脹系數的機械元件以可靠方式進行自然膨脹和收縮來獲得運動。顯然，被動式無熱化設計由于沒有運動元件，不需要供電，能夠使系統可靠簡化。對于在100K真空低溫冷艙里工作的大型光學系統而言，由于低溫的限制，光學系統全部由反射鏡組成，光線不進入光學元件的內部，從而避免了材料內部的光線特性(折射率)在溫度變化范圍大時對像質的影響。另外，所有光學系統中的光學元件與結構元件都用同一種材料制造，當溫度降低時，整個光學系統都按相同的比例收縮，它的成像質量和焦面位置保持不變。但是，對于光路較長的大型光學系統來講，采用上述被動式無熱化設計只能保證單個光學元件的性能，不能保證光學元件之間的距離不變。

通常在100K低溫冷艙中采用熱膨脹系數較低的不銹鋼材料做支架來支撐大型光學系統，光學元件之間的距離較長(大于3.9米)，當溫度從300K變化到100K時，不銹鋼支架將發生形變，使得光學元件之間的距離變化從而對整個光學系統像質產生影響。如果采用熱膨脹系數更低的殷鋼材料替代不銹鋼做機械支架，將使系統造價大大增加。

發明內容

基于上述技術問題，本發明提供一種光學系統無熱化機械裝置，解決在100K到300K 溫度下，大型光學系統中盡管光學元件之間距離變化仍能保證整個系統像質的問題。

為實現上述目的，本發明采用以下技術方案：

一種光學系統無熱化機械裝置，所述裝置包括：主鏡光機組合裝置、場鏡光機組合裝置和不銹鋼機械支架，所述主鏡光機組合裝置和場鏡光機組合裝置相對地分別結合固定在所述不銹鋼機械支架的兩端，所述裝置還包括殷鋼頂桿，所述殷鋼頂桿的一端固定連接在所述主鏡光機組合裝置上，另一端通過間隔調節差動螺紋筒固定連接在所述場鏡光機組合裝置相對應的位置上。

優選地，所述主鏡光機組合裝置在靠近所述不銹鋼機械支架的一端，且靠近所述場鏡光機組合裝置的一側結合固定有頂桿固定端支撐座；所述殷鋼頂桿的一端通過所述頂桿固定端支撐座固定連接在所述主鏡光機組合裝置上。

優選地，所述不銹鋼機械支架上還設置有支撐所述殷鋼頂桿的頂桿輔助支撐座。

更優選地，所述頂桿輔助支撐座包括支撐座底座和支撐座頂蓋；所述支撐座底座結合固定在不銹鋼機械支架上；所述所述支撐座底座和支撐座頂蓋連接固定以后形成一圓環，以供殷鋼頂桿穿過。

更優選地，所述殷鋼頂桿穿過所述頂桿輔助支撐座的位置套有聚四氟乙烯隔熱套管。

優選地，所述殷鋼頂桿包括通過連接套筒固定連接的多段。

優選地，所述頂桿輔助支撐座包括分布在所述不銹鋼機械支架上的多個。

本發明的有益效果

本發明的光學系統無熱化機械裝置通過在主鏡光機組合裝置和場鏡光機組合裝置之間設置熱膨脹系數很小的殷鋼頂桿支撐，在溫度降至100K時，保證兩者之間的距離幾乎不變，從而保證了主鏡與場鏡之間的距離幾乎不變，從而保證了整個光學系統的像質。

附圖說明

圖1為本發明一種實施方式光學系統無熱化機械裝置的示意圖

圖2為頂桿輔助支撐座的示意圖

附圖標記說明：1-主鏡光機組合裝置，2-場鏡光機組合裝置，3-不銹鋼機械支架，4- 殷鋼頂桿，5-連接套筒，6-頂桿輔助支撐座，61-支撐座底座，62-支撐座頂蓋，63-，7-頂桿固定端支撐座，8-間隔調節差動螺紋筒，9-聚四氟乙烯隔熱套管。

具體實施方式

下面通過實施例對本發明進行具體描述，有必要在此指出的是本實施例只用于對本發明進行進一步說明，不能理解為對本發明保護范圍的限制，該領域的技術熟練人員可以根據以上發明的內容做出一些非本質的改進和調整。在不沖突的情況下，本發明中的實施例及實施例中的特征可以相互組合。