[发明专利]无间隙角反射器平面阵列

说明书

技术领域

本发明属于光学领域，涉及一种无间隙角反射器平面阵列，尤其涉及一种可应用于航天空间交会对接等高精度定位系统以及高精度激光测距系统中的无间隙角反射器平面阵列。

背景技术

在空间航天领域中，空间交会对接技术是发展航天技术、增强人类探索和开发太空资源能力的一项重大关键技术，可以为空间设施提供物资供给和人员运输。同时相对于目标标志器测量精度高、使用时间长，在一定程度上决定了空间交会对接自主程度和技术水平。因此需要一种高可靠、高精度和长工作寿命的角反射器用做配合光学敏感器完成实时交会测量的目标标志器。

发明内容

为了解决背景技术中存在的上述技术问题，本发明提供了一种高精度、高性能、结构简单且适用范围广泛的无间隙角反射器平面阵列。

本发明的技术解决方案是：本发明提供了一种无间隙角反射器平面阵列，其特殊之处在于：所述无间隙角反射器平面阵列包括镜框、夹紧件以及至少3个外形尺寸相同的圆柱形角锥棱镜；每个外形尺寸相同的圆柱形角锥棱镜均包括圆柱面以及与圆柱面相对的锥面；所述至少3个圆柱形角锥棱镜以两两相邻的方式并在圆柱形角锥棱镜的圆柱面相切后镶嵌于镜框中；所述至少3个圆柱形角锥棱镜以两两相邻的方式且在圆柱形角锥棱镜的圆柱面相切时围成一空腔；所述夹紧件置于空腔中；所述由至少3个外形尺寸相同的圆柱形角锥棱镜所组成的角反射器阵列是平面阵列。

上述夹紧件的外边缘与圆柱形角锥棱镜的圆柱面的外形相适配。

上述夹紧件的横截面至少呈类三角形；所述类三角形包括三条边围绕形成；所述类三角形的三条边均设置有与圆柱形角锥棱镜的圆柱面的外形相适配的弧度。

上述镜框的内表面设置有与圆柱形角锥棱镜外形相适配的弧形槽台阶；所述至少3个圆柱形角锥棱镜以两两相邻的方式并在圆柱形角锥棱镜的圆柱面相切后通过镜框内表面的弧形槽台阶镶嵌于镜框中。

上述圆柱形角锥棱镜的圆柱面上均布设置有台阶；所述至少3个圆柱形角锥棱镜以两两相邻的方式并在圆柱形角锥棱镜的圆柱面相切后通过圆柱形角锥棱镜的圆柱面上均布设置的台阶以及镜框内表面的弧形槽台阶镶嵌于镜框中。

上述无间隙角反射器平面阵列还包括设置在圆柱形角锥棱镜锥面上的隔热垫。

上述隔热垫是聚酰亚胺材料制备形成的隔热垫；所述隔热垫上设置有与圆柱形角锥棱镜的锥面相适配的三角形通孔；所述三角形通孔的三个顶点处设置有腰型孔；所述三角形通孔的三条边与圆柱形角锥棱镜的锥面紧密贴合；所述三角形通孔的三个顶点的腰型孔与圆柱形角锥棱镜的相邻两锥面交汇所在的棱是非接触的。

上述无间隙角反射器平面阵列还包括用于压紧隔热垫的小压圈。

上无间隙角反射器平面阵列还包括后压板；所述小压圈设置在后压板上；所述后压板上设置有穿孔；所述圆柱形角锥棱镜的锥面穿过穿孔；所述夹紧件与后压板相连。

上述镜框的内表面还包括设置在镜框的轴向并与弧形槽台阶处于非同一平面的内腔法兰；所述后压板通过螺钉与内腔法兰相连。

本发明的有益效果是：

本发明提供了一种无间隙角反射器平面阵列，该平面阵列由至少3个圆柱形角锥棱镜、镜框、后压板、夹紧件以及压圈组成，3个圆柱形角锥棱镜的外形尺寸和材料相同，阵列形式为平面阵列，3个圆柱形角锥棱镜的圆柱面相切，阵列中角锥棱镜排列方向相同。本发明将至少3个圆柱形角锥棱镜按照阵列要求、通过镜框，后压板，夹紧件和压圈固定，圆柱形角锥棱镜在侧面固定，结构对圆柱形角锥棱镜入射面无遮挡而形成一种无间隙平面阵列结构。本发明可以应用于航天空间交会对接等高精度定位系统和高精度激光测距系统中，该阵列通过角锥的无间隙排列，对入射光进行与原入射光平行方向反射以实现标志点的成像以完成测量。具体而言，本发明具有以下优点：

1、本发明通过圆柱形角锥棱镜的无间隙排列，任意两个相邻圆柱形角锥棱镜中心距等于角锥圆柱半径，通过夹紧件固定，圆柱形角锥棱镜入射面无遮拦，使得圆柱形角锥棱镜在中心间距已确定的条件下，有效工作面积最大。

2、本发明使得整体回光光斑有效聚合，与相同工作面积的单个圆柱形角锥棱镜所形成的反射器相比，重量大幅度减轻。

3、本发明用到的单个圆柱形角锥棱镜的综合角差可以达到5″以内，因而整体精度容易控制。

4、本发明的整体结构不采用胶粘接结构，适用环境范围宽；

5、相对于将激光作为目标标志器而言，本发明无需提供额外能源，属于无源器件，可满足超过10年以上的使用寿命需求。

附图说明

图1a以及图1b分别是圆柱形角锥棱镜的结构示意图；