[发明专利]一种柔性支撑装置及利用该装置装调方形曲面棱镜的方法

说明书

本发明提供一种柔性支撑装置及利用该装置装调方形曲面棱镜的方法，解决现有曲面棱镜安装后存在面型精度和位置精度较低的问题。该装置包括曲面棱镜结构框、柔性件、柔性卡箍、柔性修切垫、压片、激光跟踪仪安装座和精测镜组件；曲面棱镜结构框的前端面上设置有多个压片安装凸台和多个靶标安装孔，后端面上设置有多个拆卸缺口，左侧面和右侧面上均设置有上安装凸台、下安装凸台和多个调节孔；压片设置在压片安装凸台上；柔性件通过柔性修切垫安装在上安装凸台和下安装凸台上，柔性卡箍分别设置在曲面棱镜结构框两侧的拆卸缺口内；激光跟踪仪安装座设置在靶标安装孔；精测镜组件通过设置在安装接口设置在曲面棱镜结构框上。

技术领域

本发明涉及大口径光学元件支撑领域，具体涉及一种柔性支撑装置及利用该装置装调方形曲面棱镜的方法。

背景技术

目前色散型光谱仪主要采用棱镜和光栅的色散方式，曲面棱镜由Fery.C.H于1911年基于罗兰圆原理提出，该棱镜的两个工作面均为球面且前后两个表面不存在共同的光轴，曲面棱镜可避免色散型光谱仪中光栅低衍射效率、低光通量、多级光谱、高偏振灵敏度等缺点。此外，因曲面棱镜的前后球面具有较大的面倾角，可兼具分光和成像能力，被广泛应用在光谱成像系统中，用于减轻成像系统的体积和重量，但曲面棱镜是非回转对称光学元件，无法使用传统压圈进行固定。

基于Fery曲面棱镜的推扫式光谱成像仪的靶面几乎均为长条形方视场，有效光斑在透镜中也为方形或椭圆形。因此，大口径曲面棱镜在加工时，可只加工有效方形区域，加工成方形的曲面棱镜。这种方式可大幅降低光学系统体积和重量，还可防止视场外的光线进入曲面棱镜非有效区域，产生杂散光，影响成像质量。

但是，目前较为常用的曲面棱镜均为圆形，中国专利CN103116211A提出了一种采用斜垫圈与压圈组合固定方法，需保证曲面棱镜的凸面和镜框外圆同轴，并在凹面铣磨出倾斜的平端面用于固定，固定安装后使用拨杆对曲面棱镜相位进行调整。该方法需加工曲面棱镜的安装平端面和斜面金属隔圈的靠面，但是上述安装平端面和靠面不易加工，且要求加工精度很高。此外，曲面棱镜装入镜框后还需要对相位进行调整，使用繁琐，在复杂力热环境下难以保证高精度的相位。

发明内容

本发明的目的是解决现有曲面棱镜的支撑装置不适用于方形曲面棱镜，且存在曲面棱镜安装后面型精度和位置精度较低的问题，提供一种柔性支撑装置及利用该装置装调方形曲面棱镜的方法，该装置可保证大口径方形曲面棱镜在复杂力热环境下具有较高的面型精度和位置精度，并在此基础上设置多个装调安装接口，可辅助成像系统装调。

为实现上述目的，本发明通过以下技术方案来实现：

一种柔性支撑装置，包括曲面棱镜结构框、柔性件、柔性卡箍、柔性修切垫、压片、激光跟踪仪安装座和精测镜组件；所述曲面棱镜结构框内设置有棱镜安装孔，其前端面上设置有多个压片安装凸台和多个靶标安装孔，后端面上设置有多个拆卸缺口，左侧面和右侧面上均设置有上安装凸台、下安装凸台和多个调节孔，所述上安装凸台、下安装凸台均为U形凸台，所述U形凸台的开口端远离曲面棱镜结构框的前端面，且其内腔与拆卸缺口连通；所述调节孔位于上安装凸台、下安装凸台之间，用于调节方形曲面棱镜和曲面棱镜结构框的相对位置；所述方形曲面棱镜设置在棱镜安装孔内，其前端面上设置有基准平面；所述压片设置在压片安装凸台上，且压片与方形曲面棱镜的基准平面相接触，用于实现装调过程中方形曲面棱镜的轴向辅助定位；所述柔性件为筒体结构，其外壁上设置有多个柔性槽，用于降低柔性件的刚度，所述柔性件筒底的外侧设有凹槽，用于形成柔性件粘接区，筒底上设置有注胶孔，用于将连接胶注入柔性件粘接区内；所述柔性件通过柔性修切垫安装在上安装凸台和下安装凸台上，通过柔性件粘接区的连接胶与方形曲面棱镜粘接，所述柔性卡箍分别设置在曲面棱镜结构框两侧的拆卸缺口内，且与曲面棱镜结构框固定连接；所述激光跟踪仪安装座设置在靶标安装孔内，用于安装激光跟踪仪，所述激光跟踪仪用于监测和调整方形曲面棱镜的空间位置；所述精测镜组件通过设置在曲面棱镜结构框顶端的安装接口设置在曲面棱镜结构框上，用于监测方形曲面棱镜的位置姿态。