[发明专利]一种适用于空间环境的超广角望远镜

说明书

技术领域

本发明涉及光机设计技术，具体是指一种适用于空间环境的超广角望远镜结构的特殊设计。

背景技术

目前，光学系统已经广泛应用于民用、工业检测、国防军事、航空航天等领域，光学系统的公差分配和机械结构设计对系统性能的影响非常大。由于光学系统均在常温常压下进行装配，常规的手段无法保证光学系统在空间环境下进行可靠工作。为了保证超广角望远镜系统在空间环境下能够进行可靠性工作，本文提出了一种特色的机械设计方法，该方法不仅保证了系统的装配精度，还保证了其在深低温、高真空、强烈冲击振动等环境下的精度要求和可靠性，具有高精度、高效率的优点。

发明内容

本发明是一种适用于空间环境的超广角望远镜，主要是解决大视场短焦距光学系统在深低温、高真空、强烈冲击振动等状态下的可靠性和稳定性。

本发明主要在光学系统的机械结构上进行了特别设计，该结构的特点包括：

所述的口径达102mm、F数达1.61的前置透镜1，其机械镜框轴向设置有宽度为16.5mm的安装平面1-1，安装平面1-1的平面度低于1μm，其机械镜框的径向镶嵌殷钢衬套1-2，用压圈1-3将前置透镜固定在镜框内。

所述的望远镜系统前组透镜单元2和后组透镜单元3有7组共9片透镜，在前置透镜1和第一透镜2-1之间设置排气孔a，第一透镜2-1和第二透镜2-2之间设置排气孔b，前、后镜筒衔接处设置排气孔c和排气孔d，第三透镜3-1和第四透镜3-2设置排气孔e和排气孔f，第四透镜3-2和第一胶合透镜3-3之间设置排气孔g和排气孔h，在第一胶合透镜3-3和第二胶合透镜3-4之间设置排气孔i和排气孔j，排气孔口径为1mm。

在所述的前组透镜单元2和后组透镜单元3之间加环氧树脂制作的调节隔热衬套4，环氧隔热衬套的热膨胀系数很低，可以保证前后镜筒的间距不会因温度的改变而受到影响。

在所述的后组透镜单元3中，第四透镜3-2和第一胶合透镜3-3之间使用锥面调节隔圈I，第一胶合透镜3-3和第二胶合透镜3-4之间使用锥面调节隔圈II。

本发明具有的有益效果：

本发明通过对透镜镜筒机械结构的设计优化，来保证该望远系统可在深低温、高真空、强烈冲击振动的太空环境下进行可靠稳定工作，并提高了光学装配质量，具有广泛的通用性、制造成本低、效率高、易实现等优点。

附图说明

图1是超广角望远系统的机械装配图。

图2是超广角望远系统的系统装配图和局部放大图，(a)超广角望远系统装配图，(b)前置透镜1的安装平面放大图，(c)后组透镜单元的锥面隔圈。

图1(2)前组镜筒、(3)后组镜筒、(11)前镜筒上设计的通气孔。

图2(1)前置透镜、(1-1)安装平面、(1-2)殷钢衬套、(1-3)机械压圈(2)前组透镜单元、(2-1)第一透镜、(2-2)第二透镜、(3)后组透镜单元、(3-1)第三透镜、(3-2)第四透镜、(3-3)第一胶合透镜、(3-4)第二胶合透镜、(3-5)锥面调节隔圈I、(3-6)锥面调节隔圈II、(4)环氧隔热衬套、(5)排气孔a、(6)排气孔b、(7)排气孔c、(8)排气孔d、(9)排气孔e、(10)排气孔f、(11)排气孔g、(12)排气孔h、(13)排气孔i、(14)排气孔j。

具体实施方式

下面结合附图以超广角短焦距光学系统为例，对本发明的具体实施方式作进一步说明。

超广角短焦距光学系统的光学视场87.5°、焦距3.47mm，图1为超广角望远系统的机械装配图，根据其自身设计的特点：两头尺寸较大中间较小，其机械结构分为前组单元2和后组后组单元3。图2(a)为超广角短焦距光学系统的光学系统装配图，该系统分为7组共9片透镜。根据说明书所述，针对超广角短焦距光学系统在进行一系列的机械设计，确保其在空间环境下的可靠工作，具体实现方式为：

1.前置透镜1的特点：口径102mm、F数1.61，为了保证前置透镜的装配精度、透镜稳定性和透镜与镜筒的同心度，对前置透镜设置加工安装平面1-1，安装平面的线宽为16.5mm，平面度低于1μm。

为了降低镜框因低温而影响透镜的精准安装位置，在透镜1与镜筒之间加固殷钢衬套1-2，如图2(b)。

利用定心仪来确定镜片与镜片之间、镜片与镜筒之间的同轴关系，把透镜1放入已镶嵌殷钢衬套的机械结构内，用压圈1-3将其固定。