[实用新型]一种大径厚比光学元件的支撑系统

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种大径厚比光学元件的支撑系统和方法，属于机械设计及力学分析技术领域。

背景技术

随着现代光学理论及其工程实施技术的不断发展，大径厚比光学元件以极高的频率出现在了一些国内外的大型光学系统当中。由于该类光学元件具有径向尺寸大而法向尺寸小的特点，常规的光学元件周向支撑结构虽然能够实现其基本的定位需求，但光学元件中间的部分则会由于重力及大尺寸跨度的影响而产生下沉，进而影响光学元件的面型精度。从另外一个方面来讲，光学元件中间的部分为通光区域，光学系统的设计要求在此区域内不得增加任何辅助的支撑结构。因而，满足更高面型精度要求的大径厚比光学元件支撑结构设计成为了该领域中一项重要的工程难题。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型提供了一种大径厚比光学元件的支撑系统，采用四个支撑点替代了常规的巨大环形支撑面对光学元件进行支撑,并提出了具体的支撑系统设计方案，以简单易行的结构实现了对大径厚比光学元件的高面型精度支撑。

一种大径厚比光学元件的支撑方法，该方法将光学元件上划分出的支撑区和支撑点如下：一个二象限外支撑区、一个上支撑点、一个一象限外支撑区、一个一象限内支撑区、一个右支撑点、一个四象限内支撑区、一个四象限外支撑区、一个下支撑点、一个三象限外支撑区、一个三象限内支撑区、一个左支撑点、一个二象限内支撑区；所有支撑点之间的连线所构成的闭环，其内部区域和外部区域的质量相等，支撑点一旦确定，总存在一种分割方法可以使得每两个支撑点之间的连线各有一块局部内部区域和局部外部区域，且该局部内部区域和局部外部区域质量相等且相对于两个支撑点之间的连线呈绝对的几何对称关系，所述二象限外支撑区和二象限内支撑区面积相等且相对于上支撑点和左支撑点之间的连线呈对称关系，所述一象限外支撑区和一象限内支撑区面积相等且相对于上支撑点和右支撑点之间的连线呈对称关系，所述四象限内支撑区和四象限外支撑区面积相等且相对于右支撑点和下支撑点之间的连线呈对称关系，所述三象限外支撑区和三象限内支撑区面积相等且相对于下支撑点和左支撑点之间的连线呈对称关系。

光学元件的基本支撑原理分为周向平面支撑原理和周向多点支撑原理两大类；周向平面支撑原理对水平放置的光学元件底面四周采用一个整体的支撑面来进行支撑；该原理应用于常规的光学元件支撑本来没有问题，但是面向具有大口径和大经厚比特点的光学元件则对支撑面的面型加工精度极其苛刻，且采用该支撑方式还存在光学元件中间部分由于重力作用下沉明显且无法通过其它方式补偿的缺点。因此，周向多点支撑原理是解决大口径大经厚比光学元件支撑问题的有效途径。为保证光学元件支撑系统的长期稳定性，支撑点的数量应该保持在三点以及三点以上。另外，为了更好的体现周向多点支撑原理相对于周向平面支撑原理的优越性，降低对支撑平面的加工及控制要求，支撑点的数量应该在满足实际使用要求的前提下越小越好。

在此基础上，本实用新型认为要确定该类大口径大经厚比光学元件周向多点支撑的支撑点数量和支撑点位置布局，还需要遵守以下两项基本原则。原则一：所有支撑点之间的连线所构成的闭环，其内部区域和外部区域的质量应该相等，即在所述上支撑点、右支撑点、下支撑点、左支撑点四个支撑点连线所组成的正方形，将所述光学元件分割成为了由一象限内支撑区、四象限内支撑区、三象限内支撑区、二象限内支撑区组成的内部区域和由二象限外支撑区、一象限外支撑区、四象限外支撑区、三象限外支撑区组成的外部区域，且该内部区域和外部区域的质量相等，表象到所述基本原理图上即所述内部区域和外部区域的面积相等；原则二：支撑点一旦确定，总存在一种分割方法可以使得每两个支撑点之间的连线各有一块局部内部区域和局部外部区域，且该局部内部区域和局部外部区域质量相等且相对于两个支撑点之间的连线呈绝对的几何对称关系，所述二象限外支撑区和二象限内支撑区面积相等且相对于上支撑点和左支撑点之间的连线呈对称关系，所述一象限外支撑区和一象限内支撑区面积相等且相对于上支撑点和右支撑点之间的连线呈对称关系，所述四象限内支撑区和四象限外支撑区面积相等且相对于右支撑点和下支撑点之间的连线呈对称关系，所述三象限外支撑区和三象限内支撑区面积相等且相对于下支撑点和左支撑点之间的连线呈对称关系。