[發明專利]一種反射鏡組件及其制作方法

有效

• 申請號: 201710880573.1
• 申請日: 2017-09-26
• 公開（公告）號: CN107703602B
• 公開（公告）日: 2019-10-29
• 發明（設計）人: 李海星;張繼超;蔣寧;史磊;丁亞林;張洪文;王乃祥;管坐輦
• 申請（專利權）人: 中國科學院長春光學精密機械與物理研究所
• 主分類號: G02B7/182
• 分類號: G02B7/182;G02B7/18
• 代理公司: 深圳市科進知識產權代理事務所(普通合伙) 44316
• 代理人: 趙勍毅

本發明提供了一種反射鏡組件，包括反射鏡和支撐結構，反射鏡包括鏡面體和位于鏡面體背面的鏡面體支撐部，鏡面體支撐部外側設置為外圓柱面；支撐結構為分體式結構，包括外支撐環和均勻分布在外支撐環內側的至少三個連接塊；外支撐環上設置有至少一層柔性臂，柔性臂沿外支撐環的周向延伸設置；外支撐環上設置有機身接口。本發明提供的反射鏡組件，不僅可以滿足溫度適應性對徑向的低剛度需求，而且可以滿足反射鏡周向往復運動對周向的高剛度需求。

技術領域

本發明涉及光學元件結構技術領域，尤其涉及一種反射鏡組件。

背景技術

隨著用戶對航空光學成像載荷性能要求的提升，光學口徑和系統焦距不斷增加。在載機平臺所能提供的有限設計空間和系統重量等強約束條件下，系統設計難度大幅提升。輕小化設計已成為高性能航空光學成像載荷研制過程中的重要工作之一。

反射鏡是航空光學成像系統的關鍵元件之一，其重要性主要體現在兩個方面：(1)反射鏡的光學面型、結構剛度和溫度適應能力，對系統傳函和環境敏感性起著決定性作用；(2)反射鏡組件的空間布局和結構重量，會對整機的結構尺寸和機械慣量有著直接影響，從而會對系統工作性能造成間接影響。

目前，航空光學反射鏡通常采用的支撐方法主要包括背部三點支撐和中心單點支撐。背部三點支撐是在反射鏡背部均勻布置三個支撐孔，在支撐孔處設置金屬嵌套作為外部機械接口，然后通過三個柔性部件將反射鏡與背板相連，形成反射鏡組件。這種支撐方式的主要缺點包括：

1)在空間布局上，反射鏡和背板在厚度方向是迭加關系。組件結構尺寸大，減重優勢不明顯；

2)為滿足溫度適應性要求，柔性部件需要具有足夠的柔度來協調反射鏡和背板之間的溫度變形差異。此外，為了保證反射鏡在運動過程中的剛度需求，柔性部件的柔度又不能太大。這一對矛盾的存在，使設計過程中的材料選擇和反射鏡的溫度適應能力受到了較大的局限；

3)實施過程中，配研反射鏡背部三處支撐孔時，需要對支撐孔軸線的相互平行度和它們相對于反射鏡背部基準的垂直度，以及三處嵌套里面與柔性部件接口面的共面度進行嚴格控制。在進行三個柔性部件的加工時，三個柔性部件的等高、與嵌套的接觸面(簡稱“上面”)的共面度、與背板的接觸面(簡稱“下面”)的共面度，以及“上面”與“下面”的平行度需要得到嚴格控制。在進行背板加工時，需要控制背板連接三個柔性部件的接口面的共面度。這一過程需要進行控制的環節比較多，而且每個環節的精度要求都比較高。從而，實施成本相對較高。

中心支撐多用于數十毫米的小口徑反射鏡支撐。通常是在反射鏡背部加工一支撐孔，將軸對稱結構的支撐套通過膠粘方式與反射鏡相連，然后將支撐套通過螺釘與機身緊固聯接。支撐套和反射鏡的材料選擇時需要遵循線膨脹系數差最小化原則。這種支撐方式的優點是結構簡單、易于實現。假若將這種方式移植到數百毫米的反射鏡結構支撐上，組件減重優勢不夠明顯。

發明內容

本發明旨在至少解決上述技術問題之一，提供一種適合于周向往復運動應用場景的低成本結構反射鏡組件，克服現有技術所存在的控制環節多、精度要求高、實施過程復雜、設計空間利用率低、組件重量大、溫度適應范圍窄等不足之處。

為實現上述目的，本發明采用以下技術方案：

本發明提供了一種反射鏡組件，包括反射鏡和支撐結構，所述反射鏡包括鏡面體和位于鏡面體背面的鏡面體支撐部，所述鏡面體支撐部的外側設置為外圓柱面；所述支撐結構為分體式結構，包括外支撐環和均勻分布在所述外支撐環內側的至少三個連接塊，所述外支撐環套設在所述鏡面體支撐部外側，所述連接塊位于所述外支撐環的內側面和所述鏡面體支撐部的外圓柱面之間，所述連接塊與所述鏡面體支撐部的外圓柱面接觸并固定連接，所述連接塊與所述外支撐環固定連接；所述外支撐環上設置有至少一層柔性臂，所述柔性臂沿所述外支撐環的周向延伸設置；所述外支撐環上設置有機身接口。