專利名稱：一種緊湊型萬向調(diào)節(jié)折軸反射鏡機(jī)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型屬于反射鏡調(diào)節(jié)領(lǐng)域，具體涉及一種緊湊型萬向調(diào)節(jié)折軸反射鏡機(jī)構(gòu)。
背景技術(shù)：
大口徑長焦距平行光管是大焦距光學(xué)遙感相機(jī)調(diào)試和檢測的關(guān)鍵設(shè)備，其性能直接影響相機(jī)分系統(tǒng)聯(lián)調(diào)、測試工作的進(jìn)度以及檢測結(jié)果的準(zhǔn)確度。因此，保證成像質(zhì)量，提高光學(xué)性能的穩(wěn)定性是大口徑長焦距平行光管結(jié)構(gòu)設(shè)計的首要任務(wù)。一般大口徑長焦距的平行光管總尺寸很長，平行光管主要性能指標(biāo)焦距f 20M ;通光口徑D :Φ600πιπι ;中心線遮攔b :彡Φ 100mm，為了降低光管尺寸，通過采用2. 5X放大倍組與焦距8米的主反射鏡相結(jié)合的光學(xué)系統(tǒng)，在降低系統(tǒng)總跨度的基礎(chǔ)上形成20M焦距的平行光管。光學(xué)系統(tǒng)如圖I所示
·[0003]從圖I中不難看出，圖中的折軸反射鏡承擔(dān)著將光學(xué)系統(tǒng)的有效視場合理引出，使主反射鏡的光軸與后透鏡放大倍組的光軸保證共軸，折軸反射鏡的傾斜和偏心將會嚴(yán)重影響光學(xué)系統(tǒng)的成像質(zhì)量，同時折軸反射鏡在沿光軸方向的位置也將影響系統(tǒng)最終的成像質(zhì)量。因此對折軸反射鏡的安裝精度和調(diào)整功能提出了較高的要求，應(yīng)該具有沿光軸方向i U后移動的功能和調(diào)整傾斜和偏心的功能。在平行光管的裝配調(diào)試中，需要多次的調(diào)整折軸反射鏡的角度和位置。傳統(tǒng)的折軸反射鏡支撐采用法蘭盤固定式通過修研配合面間墊片的不等厚角度，實現(xiàn)反射鏡傾斜的調(diào)整；通過等厚的修研墊片，完成反射鏡位置的調(diào)整。這樣需要不斷的拆卸反射鏡，以及在反射鏡背部墊入不同厚度的墊片。當(dāng)反射鏡需要進(jìn)行傾斜調(diào)整時，即使按要求修配了墊片角度，但由于旋轉(zhuǎn)及平移運(yùn)動的耦合作用，反射鏡的平動位置也會產(chǎn)生影響，從而帶來額外的調(diào)整工作。因而折軸反射鏡的裝調(diào)工作是非常耗費(fèi)時間和人力的。
發(fā)明內(nèi)容為了解決現(xiàn)有折軸反射鏡的調(diào)節(jié)方式非常耗費(fèi)時間和人力的技術(shù)問題，本實用新型提供一種具備萬向調(diào)節(jié)的緊湊型反射鏡調(diào)整機(jī)構(gòu)，省去了墊片，避免了反復(fù)的修研工作，而且不需拆卸折軸反射鏡本身，僅僅通過簡單的調(diào)整，即可完成反射鏡的精密定位。本實用新型的技術(shù)解決方案一種緊湊型萬向調(diào)節(jié)折軸反射鏡機(jī)構(gòu)，其特征在于包括旋轉(zhuǎn)調(diào)整組件、平移調(diào)整組件以及安裝組件，所述安裝組件包括轉(zhuǎn)向板、固定在轉(zhuǎn)向板的中心且與主反射鏡光軸重合的安裝軸以及固定在安裝軸另一端的連接頭，所述轉(zhuǎn)向板的另一端與折軸鏡背板固定連接，所述轉(zhuǎn)向板的幾何中心與折軸反射鏡的光學(xué)中心在一條直線上，所述旋轉(zhuǎn)調(diào)整組件包括調(diào)節(jié)軸、壓環(huán)、設(shè)置在調(diào)節(jié)軸與安裝軸配合一端的固定頭、至少三個鎖緊螺釘以及設(shè)置在調(diào)節(jié)軸另一端的調(diào)節(jié)球頭，所述固定頭與連接頭固定連接，[0010]所述平移調(diào)整組件包括與折軸反射鏡支架固連的軸套、與軸套內(nèi)孔相適配的芯軸以及套接在芯軸上且位于軸套兩側(cè)的前鎖緊螺母和后鎖緊螺母，所述軸套的中心線和芯軸的中心線均與主反射鏡的光軸重合，所述芯軸與調(diào)節(jié)軸配合的一端設(shè)置有球窩狀配合頭，所述壓環(huán)的外圓周側(cè)與配合頭固定連接，所述壓環(huán)上靠近調(diào)節(jié)球頭的一端設(shè)置有至少三個圓周均布且與主反射鏡的光軸成45°夾角的螺紋孔，所述鎖緊螺釘穿過所述螺紋孔后作用于調(diào)節(jié)球頭外側(cè)面從而將調(diào)節(jié)球頭壓緊在配合頭上，所述調(diào)節(jié)球頭在配合頭內(nèi)配合旋轉(zhuǎn)；所述調(diào)節(jié)軸與主反射鏡的光軸重合，所述球窩狀配合頭的球心與折軸反射鏡的中
心重合。上述配合頭上圓周均布有多個防滑槽，所述防滑槽的位置與螺紋孔的位置相對， 所述防滑槽的數(shù)量與螺紋孔數(shù)量一致。上述固定頭和連接頭之間設(shè)置有與主反射鏡的光軸垂直的修切墊。上述轉(zhuǎn)向板與折軸鏡背板通過三個螺釘固定連接，所述螺釘與轉(zhuǎn)向板之間設(shè)置有球形墊片。上述固定頭上圓周均布有多個凸起,所述壓環(huán)接觸調(diào)節(jié)球頭一端圓周均布有多個可供凸起穿過的豁口。上述螺紋孔為4個。本實用新型所具有的優(yōu)點(diǎn)I、本實用新型將球窩狀配合頭的球心設(shè)置在折軸反射鏡的中心處，球形配合面為了對反射鏡的旋轉(zhuǎn)進(jìn)行調(diào)整，這樣就是保證了配合面的球心在折軸反射鏡的中心。緊湊型萬向調(diào)節(jié)折軸反射鏡機(jī)構(gòu)，既可沿主反射鏡光軸方向平移也可沿反射面X、Y方向旋轉(zhuǎn)，調(diào)整時自由度間串?dāng)_(即調(diào)整某一個自由度時，調(diào)整環(huán)節(jié)對其余自由度的干擾)最小，旋轉(zhuǎn)調(diào)整折軸反射鏡的時候能夠保持住反射面中心不會跑離。2、本實用新型采用在壓環(huán)上設(shè)置有多個圓周均布的45°螺紋孔，通過設(shè)置在螺紋孔中的螺釘對旋轉(zhuǎn)調(diào)節(jié)到位的調(diào)節(jié)球頭進(jìn)行鎖緊，并且45度以及圓周均布既能保證鎖緊力的合力沿芯軸軸線方向，又能保證有足夠大的分力對調(diào)節(jié)球頭平移及旋轉(zhuǎn)方向鎖緊。3、本實用新型在調(diào)節(jié)球頭設(shè)置有防滑槽，為了使鎖緊螺釘在鎖緊時能夠鎖緊到位，同時消除了反射鏡繞芯軸軸線方向的旋轉(zhuǎn)。4、本實用新型在固定頭上圓周均布有多個凸起形成梅花形，并且對應(yīng)將壓環(huán)也設(shè)置有多個與凸起對應(yīng)的豁口，為了安裝方便，并且減小固定頭的體積，避免額外的遮攔以防遮擋主反射鏡的出射平行光。5、萬向調(diào)整機(jī)構(gòu)，調(diào)整方便，無需拆裝反射鏡，裝配和后期維護(hù)效率得到大幅提升，結(jié)構(gòu)緊湊輕便、滿足光學(xué)系統(tǒng)線遮攔的要求。6、折軸鏡背板與轉(zhuǎn)向板采用鈦合金材料，熱膨脹系數(shù)較低且與反射鏡材料接近，降低了因溫度場變化導(dǎo)致的反射鏡面型不穩(wěn)定的風(fēng)險；球形墊片采用lCrl8Ni9Ti，剛度較高、抗氧化；壓環(huán)、芯軸、調(diào)節(jié)軸采用45號鋼，剛度高、耐磨且穩(wěn)定性好。前后鎖緊螺母采用超硬鋁材料，經(jīng)過黑色陽極氧化處理以后抗氧化耐腐蝕。不同配合材料的選用，提升了結(jié)構(gòu)的耐久性、保證了調(diào)整精度和穩(wěn)定性。7、折軸反射鏡背板與轉(zhuǎn)向板之間通過三個螺釘連接，為了降低旋緊螺釘后帶來的應(yīng)力，螺釘墊片采用具有自適應(yīng)功能的球形墊片。

圖I為平行光管的光學(xué)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本實用新型緊湊型萬向調(diào)節(jié)折軸反射鏡機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為本實用新型芯軸的結(jié)構(gòu)示意圖；圖4為本實用新型平移調(diào)整組件的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖5為本實用新型旋轉(zhuǎn)調(diào)整組件的剖視圖；圖6為本實用新型旋轉(zhuǎn)調(diào)整組件的主視圖；圖7為本實用新型旋轉(zhuǎn)調(diào)整組件的立體圖；圖8為平移調(diào)整組件與旋轉(zhuǎn)調(diào)整組件的裝配結(jié)構(gòu)示意圖；圖9為圖8部分剖視圖；圖10為本實用新型配合的工作示意圖，其中圖10. a配合面球心在反射鏡上；圖10. b配合面球心在反射鏡外；其中附圖標(biāo)記為1_折軸鏡背板，2-轉(zhuǎn)向板，3-球形墊片，4-修切墊，5-調(diào)節(jié)軸，6-壓環(huán)，7-芯軸，8-前鎖緊螺母，9-軸套，10-鎖緊圈，11-后鎖緊螺母，12-安裝軸，13-連接頭，14-固定頭，15-配合頭，16-調(diào)節(jié)球頭，17-凸起，18-豁口，19-防滑槽，20-螺紋孔，21-鎖緊螺釘。
具體實施方式
—種緊湊型萬向調(diào)節(jié)折軸反射鏡機(jī)構(gòu)，包括旋轉(zhuǎn)調(diào)整組件、平移調(diào)整組件以及安裝組件，安裝組件包括轉(zhuǎn)向板2、固定在轉(zhuǎn)向板2的中心且與主反射鏡光軸重合的安裝軸12以及固定在安裝軸另一端的連接頭13，轉(zhuǎn)向板2的另一端與折軸鏡背板I固定連接，轉(zhuǎn)向板的幾何中心與折軸反射鏡的光學(xué)中心在一條直線上，保證調(diào)整轉(zhuǎn)向板就是對折軸反射鏡的調(diào)節(jié)；旋轉(zhuǎn)調(diào)整組件包括調(diào)節(jié)軸5、壓環(huán)6、設(shè)置在調(diào)節(jié)軸與安裝軸配合一端的固定頭14、至少三個鎖緊螺釘21以及設(shè)置在調(diào)節(jié)軸另一端的調(diào)節(jié)球頭16，固定頭與連接頭固定連接，平移調(diào)整組件包括與折軸反射鏡支架固連的軸套9、與軸套內(nèi)孔相適配的芯軸7以及套接在芯軸上且位于軸套兩側(cè)的前鎖緊螺母8和后鎖緊螺母11，軸套的中心線和芯軸的中心線均與主反射鏡的光軸重合，芯軸與調(diào)節(jié)軸配合的一端設(shè)置有球窩狀配合頭15，壓環(huán)的外圓周側(cè)與配合頭固定連接，壓環(huán)上靠近調(diào)節(jié)球頭的一端設(shè)置有至少三個圓周均布且與主反射鏡的光軸成45°夾角的螺紋孔20，鎖緊螺釘穿過所述螺紋孔后作用于調(diào)節(jié)球頭外側(cè)面從而將調(diào)節(jié)球頭壓緊在配合頭上，調(diào)節(jié)球頭在配合頭內(nèi)配合旋轉(zhuǎn)；調(diào)節(jié)軸與主反射鏡的光軸重合，球窩狀配合頭的球心與折軸反射鏡的中心重合。為了使鎖緊螺釘在鎖緊時能夠鎖緊到位，同時消除了反射鏡繞芯軸軸線方向的旋轉(zhuǎn)，配合頭上圓周均布有多個防滑槽19，防滑槽的位置與螺紋孔的位置相對，所述防滑槽的數(shù)量與螺紋孔數(shù)量一致。[0043]固定頭和連接頭之間設(shè)置有與主反射鏡的光軸垂直的修切墊4。轉(zhuǎn)向板與折軸鏡背板通過三個螺釘固定連接，所述螺釘與轉(zhuǎn)向板之間設(shè)置有球形墊片3。固定頭上圓周均布有多個凸起17，所述壓環(huán)接觸調(diào)節(jié)球頭一端圓周均布有多個可供凸起穿過的豁口 18。螺紋孔為4個。下面分別介紹旋轉(zhuǎn)自由度的調(diào)節(jié)和平動自由度的調(diào)節(jié)一、旋轉(zhuǎn)調(diào)整機(jī)構(gòu)結(jié)合標(biāo)校和使用要求，折軸反射鏡部件要求具有平移(沿光軸方向)及旋轉(zhuǎn)(沿反射面X、Y方向)的調(diào)節(jié)功能。為了使得調(diào)整時自由度間串?dāng)_(即調(diào)整某一個自由度時，調(diào)整環(huán)節(jié)對其余自由度的干擾)最小，設(shè)計要求保證在旋轉(zhuǎn)調(diào)整折軸反射鏡的時候能夠保持住 反射面中心不會跑離，要求各旋轉(zhuǎn)配合面的中心位于鏡面中心。如圖10所示，如果弧形運(yùn)動配合面的圓心正好在反射鏡中心，則無論如何旋轉(zhuǎn)反射鏡部件，反射鏡中心始終在光軸上。這樣可以避免因反射鏡跑偏可能帶來的漏光等問題，并且極大的方便了光學(xué)裝調(diào)。為了達(dá)到這種目的，要求運(yùn)動配合零件在加工時其曲率需要嚴(yán)格的保證(機(jī)械加工后適量對研球頭球窩，依靠加工保證精度)，而且在反射鏡與運(yùn)動件之間增加修研環(huán)節(jié)(增加修切墊片)，保證結(jié)構(gòu)旋轉(zhuǎn)中心正好位于反射鏡面上。折軸反射鏡組件可實現(xiàn)2個旋轉(zhuǎn)自由度及I個軸向自由度的調(diào)節(jié)。如上圖10. a所示,如果運(yùn)動配合面的球心正好在反射鏡中心,貝U無論如何旋轉(zhuǎn)反射鏡部件，反射鏡中心始終在光軸上。對于旋轉(zhuǎn)中心不在反射鏡中心的情況，如圖10. b所示，當(dāng)旋轉(zhuǎn)反射鏡時，入射光線會落在反射鏡面的不同位置，這樣在將出射光與入射光的夾角調(diào)整為90度后，光軸會有距離為D的偏移，因此還需要調(diào)整軸向位置，于是增加了調(diào)校的難度。本實用新型中通過修切墊4，保證調(diào)節(jié)頭與配合頭的配合面(球配合)的球心位于折軸反射鏡的中心點(diǎn)，于是在調(diào)節(jié)設(shè)置在螺紋孔內(nèi)的鎖緊螺釘時，始終能夠保證折軸反射鏡始終在繞反射面中心旋轉(zhuǎn)。這樣將折軸反射鏡的轉(zhuǎn)動與軸向運(yùn)動分離開，在調(diào)整旋轉(zhuǎn)時避免進(jìn)行軸向位移的調(diào)節(jié)。二、平動調(diào)整機(jī)構(gòu)(軸向調(diào)節(jié))軸套9通過左側(cè)4個螺釘孔將整個反射鏡調(diào)整機(jī)構(gòu)固定在反射鏡支架上；軸套內(nèi)孔與芯軸7精密滑動配合；芯軸與前后鎖緊螺母采用細(xì)牙螺紋配合。進(jìn)行軸向調(diào)整時，松開鎖緊圈10，通過對前鎖緊螺母8，后鎖緊螺母11的松放，實現(xiàn)芯軸相對于軸套9的微量調(diào)整。調(diào)整完畢后，旋緊壓在鎖緊圈上的螺釘可對芯軸進(jìn)行夾持固緊。如下圖所示，左側(cè)為折軸反射鏡組件的三維效果圖，右側(cè)為沿主鏡光軸方向看到的折軸反射鏡組件角度圖，可以看出，折軸反射鏡背部的結(jié)構(gòu)件隱藏在反射鏡陰影中，基本不會對平行光管的光攔造成影響。滿足線性遮攔IOOmm的要求。三、鎖緊機(jī)構(gòu)方便可靠的鎖緊部件，是光機(jī)系統(tǒng)穩(wěn)定工作的前提，旋轉(zhuǎn)調(diào)整機(jī)構(gòu)的鎖緊部分，采用4個沿45度向右施加的預(yù)緊力完成對球頭、球窩的固定。球頭上的受力點(diǎn)(螺釘頂?shù)奈恢?低于工作面，防止由于長期受力導(dǎo)致配合面變形影響結(jié)構(gòu)的調(diào)整精度和穩(wěn)定性。軸向調(diào)整機(jī)構(gòu)的鎖緊采用鎖緊壓圈受力夾持的方式，鎖緊壓圈采用銅質(zhì)材料，芯軸為鋼件，選擇不同材料的配合，避免了相同材料受力擠壓而粘合抱死。受壓圈夾持部分尺 寸小于芯軸與軸套的配合尺寸，避免長期、多次夾持對面型的破壞，提高了調(diào)整機(jī)構(gòu)的耐用性。
權(quán)利要求1.一種緊湊型萬向調(diào)節(jié)折軸反射鏡機(jī)構(gòu)，其特征在于包括旋轉(zhuǎn)調(diào)整組件、平移調(diào)整組件以及安裝組件， 所述安裝組件包括轉(zhuǎn)向板、固定在轉(zhuǎn)向板的中心且與主反射鏡光軸重合的安裝軸以及固定在安裝軸另一端的連接頭，所述轉(zhuǎn)向板的另一端與折軸鏡背板固定連接，所述轉(zhuǎn)向板的幾何中心與折軸反射鏡的光學(xué)中心在一條直線上， 所述旋轉(zhuǎn)調(diào)整組件包括調(diào)節(jié)軸、壓環(huán)、設(shè)置在調(diào)節(jié)軸與安裝軸配合一端的固定頭、至少三個鎖緊螺釘以及設(shè)置在調(diào)節(jié)軸另一端的調(diào)節(jié)球頭，所述固定頭與連接頭固定連接， 所述平移調(diào)整組件包括與折軸反射鏡支架固連的軸套、與軸套內(nèi)孔相適配的芯軸以及套接在芯軸上且位于軸套兩側(cè)的前鎖緊螺母和后鎖緊螺母，所述軸套的中心線和芯軸的中心線均與主反射鏡的光軸重合，所述芯軸與調(diào)節(jié)軸配合的一端設(shè)置有球窩狀配合頭， 所述壓環(huán)的外圓周側(cè)與配合頭固定連接，所述壓環(huán)上靠近調(diào)節(jié)球頭的一端設(shè)置有至少三個圓周均布且與主反射鏡的光軸成45°夾角的螺紋孔，所述鎖緊螺釘穿過所述螺紋孔后作用于調(diào)節(jié)球頭外側(cè)面從而將調(diào)節(jié)球頭壓緊在配合頭上，所述調(diào)節(jié)球頭在配合頭內(nèi)配合旋轉(zhuǎn)； 所述調(diào)節(jié)軸與主反射鏡的光軸重合，所述球窩狀配合頭的球心與折軸反射鏡的中心重口 ο
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的緊湊型萬向調(diào)節(jié)折軸反射鏡機(jī)構(gòu)，其特征在于所述配合頭上圓周均布有多個防滑槽，所述防滑槽的位置與螺紋孔的位置相對，所述防滑槽的數(shù)量與螺紋孔數(shù)量一致。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的緊湊型萬向調(diào)節(jié)折軸反射鏡機(jī)構(gòu)，其特征在于所述固定頭和連接頭之間設(shè)置有與主反射鏡的光軸垂直的修切墊。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的緊湊型萬向調(diào)節(jié)折軸反射鏡機(jī)構(gòu)，其特征在于所述轉(zhuǎn)向板與折軸鏡背板通過三個螺釘固定連接，所述螺釘與轉(zhuǎn)向板之間設(shè)置有球形墊片。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的緊湊型萬向調(diào)節(jié)折軸反射鏡機(jī)構(gòu)，其特征在于所述固定頭上圓周均布有多個凸起，所述壓環(huán)接觸調(diào)節(jié)球頭一端圓周均布有多個可供凸起穿過的豁□。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的緊湊型萬向調(diào)節(jié)折軸反射鏡機(jī)構(gòu)，其特征在于所述螺紋孔為4個。
專利摘要本實用新型涉及一種緊湊型萬向調(diào)節(jié)折軸反射鏡機(jī)構(gòu)，包括旋轉(zhuǎn)調(diào)整組件、平移調(diào)整組件以及安裝組件，安裝組件包括轉(zhuǎn)向板、固定在轉(zhuǎn)向板的中心且與主反射鏡光軸重合的安裝軸以及固定在安裝軸另一端的連接頭，轉(zhuǎn)向板的另一端與折軸鏡背板固定連接，轉(zhuǎn)向板的幾何中心與折軸反射鏡的光學(xué)中心在一條直線上。本實用新型解決了現(xiàn)有折軸反射鏡的調(diào)節(jié)方式耗費(fèi)時間和人力的技術(shù)問題，提供一種具備萬向調(diào)節(jié)的緊湊型反射鏡調(diào)整機(jī)構(gòu)，省去了墊片，避免了反復(fù)的修研工作，而且不需拆卸折軸反射鏡本身，僅僅通過簡單的調(diào)整，即可完成反射鏡的精密定位。
文檔編號G02B7/198GK202710830SQ20122025373
公開日2013年1月30日 申請日期2012年5月31日 優(yōu)先權(quán)日2012年5月31日
發(fā)明者吳萌源, 李英才, 許家隆, 胡永明, 李燕 申請人:中國科學(xué)院西安光學(xué)精密機(jī)械研究所