[發明專利]一種可快速裝調的全金屬望遠物鏡及其裝調方法

在審

• 申請號: 202010132054.9
• 申請日: 2020-02-29
• 公開（公告）號: CN111123504A
• 公開（公告）日: 2020-05-08
• 發明（設計）人: 趙知誠;沈為民;陳新華;周建康;朱嘉誠;潘俏
• 申請（專利權）人: 蘇州大學
• 主分類號: G02B23/02
• 分類號: G02B23/02;G02B23/16;G02B7/182;G02B27/62
• 代理公司: 蘇州智品專利代理事務所(普通合伙) 32345
• 代理人: 王利斌

本發明公開了一種可快速裝調的全金屬望遠物鏡及其裝調方法，包括與多個支架零件連接的多個光學元件，還包括設置在多個光學元件中的主鏡、次鏡、三鏡與四鏡。本發明調試步驟，將第一支架零件安裝至工裝，點源顯微設備置于光軸，第二支架零件與第一光學元件安裝，第二、第三光學元件安裝至第二支架零件，調整后拆卸光學元件和支架零件，重新安裝第二支架零件和第二光學元件，調整第二光學元件徑向偏移量，第三光學元件徑向偏移量，拆除工裝，完成裝調。本發明的有益效果：光機零件數量減少，光學元件可一體化設計，全金屬材料零件簡化了裝配，適合批量、標準化生產，裝調用設備要求降低，裝調效率較傳統望遠物鏡得到提高，有效減少裝調迭代次數。

技術領域

本發明涉及光學設計和光機結構技術領域，具體為一種可快速裝調的全金屬望遠物鏡及其裝調方法。

背景技術

望遠物鏡是一類廣泛使用的光學鏡頭，在天文、軍工國防、航天光學遙感領域有著眾多的應用。小至民用長焦相機鏡頭，大至哈勃太空望遠鏡都屬于望遠物鏡的范疇；望遠物鏡根據所用的光學元件，可分為反射式、折射式和折反混合三類；根據光學系統中元件的布局可分為同軸式和離軸式兩類。其中同軸反射式望遠物鏡具有無色差和結構緊湊的設計優勢，并且在費效比上優于它類望遠物鏡，實際使用最為廣泛。

同軸反射望遠物鏡源自牛頓于1618年研制的使用球面反射鏡的望遠鏡。隨著二次曲面反射鏡的應用，同軸反射光學系統實現了多種像差矯正，改善成像質量，提高系統鑒別能力；使用三反乃至四反光學系統，可以進一步提高光學系統性能，實現大視場消像散、緊湊系統結構、縮短鏡筒長度、減輕儀器重量。

三反、四反光學系統在提高了望遠物鏡整體性能的同時，帶來了對設計加工和裝調更高的要求；緊湊的系統結構使非球面反射鏡的相對孔徑和面形要求顯著增加，非球面加工的周期和成本明顯上升；多反光學結構使每個光學元件的裝調公差更為嚴格，也增加了裝調流程的長度和復雜性，特別是大孔徑長焦望遠物鏡，以上問題更為突出。

作為對比，參考文獻：孫雯,胡建軍等，新型兩鏡折反式平場消像散望遠物鏡光學設計[J]，紅外與激光工程,2015,44(12):3667-3672和孫雯，微小衛星低成本高分辨率遙感相機的設計和研制[D]，蘇州大學,2015中提出的兩鏡折反光學結構望遠物鏡光學系統指標同為入瞳直徑200mm，焦距 1400mm，F數7，由于采用了玻璃材料反射鏡配合無光焦度補償鏡組的光機設計，玻璃反射鏡需要與鏡框配作并進行膠結安裝，使用手工拋光修配次鏡面形改正系統波前，干涉儀0位檢測方法進行兩反系統的裝調，依賴于檢測設備和加工人員的手法和工藝，預計無法實現非球面反射鏡的零件標準化和整機的批量化制造。該望遠物鏡需要使用鈦合金材料以匹配反射鏡基底玻璃材料的熱膨脹系數，設計光機結構重量11.18kg，結構長度350mm，直徑250mm，重量和尺寸均遠超本發明中技術方案可實現的望遠物鏡

發明內容

本發明的目的在于提供一種可快速裝調的全金屬望遠物鏡及其裝調方法，以解決上述背景技術中提出的問題。

為實現上述目的，本發明提供如下技術方案：一種可快速裝調的全金屬望遠物鏡，包括有效光學面主鏡、次鏡、三鏡、四鏡、第一支架零件與第二支架零件，所述主鏡內邊緣與所述三鏡外邊緣軸向位置靠近且無徑向重疊，光機設計將所述主鏡與所述三鏡組合為第一光學元件，所述四鏡為第二光學元件，所述次鏡為第三光學元件，所述第一光學元件在所述三鏡中心孔鑲嵌一可拆卸的第一球面，所述第二光學元件背部設計有環形孔徑的第二球面，所述第三光學元件背部設計有第三球面，所述第一球面、第二球面與第三球面的共同球心位于光軸上所述第三光學元件后，所述第一支架零件用于安裝所述第一光學元件，所述第二支架零件用于連接所述第一光學元件、第二光學元件與第三光學元件。

優選的，第一光學元件、第二光學元件與第三光學元件同時包含至少一個有效光學面和一個裝調輔助球面，以裝調輔助球面作為有效光學面的裝調基準，通過裝調輔助球面鏡球心位置的測量和調整，替代有效光學面的測量和調整。