[实用新型]一种自由曲面金属反射镜

说明书

本实用新型公开了一种自由曲面金属反射镜。本实用新型极大地提高了反射镜的面形精度，并且结构简单、易于加工。该反射镜包括圆柱形反射镜主体以及沿圆周方向均匀设置在圆柱形反射镜主体外圆上的至少三个耳座；所述圆柱形反射镜主体外圆直径为ΦD；圆柱形反射镜主体前端面为曲面；每个耳座上均设有螺钉安装孔，每个耳座上的螺钉安装孔均位于以圆柱形反射镜主体中心为圆心的分度圆ΦD_mid上；每个耳座的前、后两个端面上均开设有整体呈圆弧形的柔性槽，每个耳座上的柔性槽的圆弧中心线均位于以圆柱形反射镜主体中心为圆心的分度圆ΦD_in上。

技术领域

本实用新型属于光学精密机械领域，具体涉及一种自由曲面金属反射镜。

背景技术

随着超精密机床的不断出现，金属反射镜在加工成本和研制周期上的优势越来越显著，同时金属反射镜在现代光学仪器和科研装备中有着广泛的应用。

金属反射镜在光学系统中固定大多采用反射镜法兰与镜框联结，其联结方法有两种：

1.粘接：粘接的特点是反射镜法兰不受其他压应力，粘接剂固化后在粘接面上会产生一部分应力，选择合适的粘接剂对反射镜面形精度影响较小，然而对于一些苛刻环境如空间辐射、冷热冲击等应用场合，粘接的可靠性随着时间的推移会大副降低；

2.螺栓预紧：采用螺栓固定反射镜与粘接相比在苛刻环境其可靠性、耐冲击性都很高，然而在金属法兰上要承受一定的螺栓预紧力，预紧力会导致镜面产生微量变形，对于精密级光学仪器其反射镜在安装后镜面的PV值(该值是评价镜面表面面形指标之一，为镜片表面形貌的最大波峰和波谷之间的差值)一般要求在50～100纳米之间，RMS值(该值为镜片表面形貌的均方根值)要求在20～16纳米以下，然而在实际安装中发现反射镜的结构形式和安装螺钉的预紧力对反射镜面形的影响极大。例如，如图1形式的某金属反射镜在螺钉预紧后，设计指标PV 60nm，其实际安装后镜面PV值300nm，远超出设计指标。

由此可见，在预紧力一定的情况下，反射镜的结构形式对镜面的面形影响十分显著。因此非常有必要找到一种能够保证金属反射镜在螺栓预紧后的面形精度的结构形式。

实用新型内容

为了解决现有金属反射镜在安装过程中采用螺钉预紧后反射镜面形精度严重下降，甚至无法达到光学设计要求的问题，本实用新型设计了一种自由曲面金属反射镜。

本实用新型的技术方案是：

本实用新型提供了一种自由曲面金属反射镜，包括圆柱形反射镜主体以及沿圆周方向均匀设置在圆柱形反射镜主体外圆上的至少三个耳座；所述圆柱形反射镜主体外圆直径为ΦD；圆柱形反射镜主体前端面为曲面；

每个耳座上均设有螺钉安装孔，每个耳座上的螺钉安装孔均位于以圆柱形反射镜主体中心为圆心的分度圆ΦD_mid上；

每个耳座的前、后两个端面上均开设有整体呈圆弧形的柔性槽，每个耳座上的柔性槽的圆弧中心线均位于以圆柱形反射镜主体中心为圆心的分度圆ΦD_in上；

其中，ΦD_mid＞ΦD_in＞ΦD；1.03φD≤φD_in≤1.05φD。

进一步地，上述每个耳座的后端面与所述圆柱形反射镜主体后端面平齐。

进一步地，上述柔性槽的截面为圆弧形。

进一步地，上述每个耳座的左、右两个侧面与所述圆柱形反射镜主体的外圆表面衔接的位置为圆弧形倒角。

进一步地，上述圆柱形反射镜主体和耳座的关键设计参数分别满足以下条件：

所述圆柱形反射镜主体的中心厚度为h，h的取值范围是：