專(zhuān)利名稱：大口徑花崗巖玻璃復(fù)合式球面與非球面反射鏡及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于應(yīng)用光學(xué)領(lǐng)域，特別是涉及大口徑花崗巖玻璃復(fù)合式球面與非球面反射鏡及其制造方法。
背景技術(shù)：
太陽(yáng)模擬器是用來(lái)產(chǎn)生模擬太陽(yáng)光的光源設(shè)備，是在生產(chǎn)線上測(cè)試高倍聚光發(fā)電組件性能中使用的關(guān)鍵設(shè)備。其產(chǎn)生的模擬太陽(yáng)光的光譜匹配性，瞬態(tài)穩(wěn)定性，均勻性，準(zhǔn)直性及光照度等與自然太陽(yáng)光的性能接近的程度需要符合相關(guān)的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)。產(chǎn)生大口徑的平行光束需要大口徑的準(zhǔn)直光學(xué)系統(tǒng)，通常是采用大口徑球面或非球面反射鏡做準(zhǔn)直物鏡。由于大尺寸光學(xué)玻璃的不易獲得及其高成本，故難以得到推廣使用。目前國(guó)外提出采用金屬鋁鑄造品為材料，利用大型數(shù)控精密車(chē)床來(lái)加工制造這種反射鏡體，并在反射表面上貼高反射膜來(lái)提高鏡面的反射率。但鋁材的表面加工性能欠佳，熱膨脹系數(shù)較高，且鋁鑄造品的成本較高。新近我們提出了使用花崗巖取代鋁材來(lái)制造平面反射鏡體，球面與非球面準(zhǔn)直反射鏡體。但是這種解決方案所能獲得的光學(xué)性能仍然有一定的局限性，還無(wú)法與光學(xué)玻璃的性能相比擬。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一個(gè)目的在于提供一種產(chǎn)品生產(chǎn)工藝穩(wěn)定可靠、產(chǎn)品合格率較高的大口徑花崗巖玻璃復(fù)合式球面與非球面反射鏡的制造方法。本發(fā)明的另一個(gè)目的在于提供一種光學(xué)性能高、成本較低的大口徑花崗巖玻璃復(fù)合式球面與非球面反射鏡。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)解決方案是
本發(fā)明是一種大口徑花崗巖玻璃復(fù)合式球面與非球面反射鏡，它由光學(xué)玻璃鏡胚和花崗巖鏡體組成；所述的光學(xué)玻璃鏡胚和花崗巖鏡體牢固地粘合成為一個(gè)整體。所述的光學(xué)玻璃鏡胚呈球殼狀，而所述的花崗巖鏡體呈球面狀，所述的球殼狀光學(xué)玻璃鏡胚與球面狀花崗巖鏡體相匹配。所述的光學(xué)玻璃鏡胚由一塊光學(xué)玻璃構(gòu)成。所述的光學(xué)玻璃鏡胚由多塊光學(xué)玻璃拼接構(gòu)成。所述的光學(xué)玻璃鏡胚由一塊平面光學(xué)玻璃或多塊平面光學(xué)玻璃構(gòu)成。本發(fā)明是一種大口徑花崗巖玻璃復(fù)合式球面與非球面反射鏡制造方法，它包括以下步驟(1)將花崗巖厚板加工成花崗巖鏡體；(2)將厚度較薄的光學(xué)玻璃板成型為與花崗巖鏡體形狀相匹配的玻璃鏡胚；(3)將成型的光學(xué)玻璃鏡胚與花崗巖鏡體用粘結(jié)膠牢固地膠合在一起；(4)用傳統(tǒng)光學(xué)玻璃加工技術(shù)將玻璃鏡胚表面加工制造成反射鏡。所述的步驟(1)將花崗巖厚板加工成所需要的球面狀的花崗巖鏡體。所述的步驟(2)將厚度較薄的光學(xué)玻璃板成型為球殼狀且與花崗巖鏡體形狀相匹配的玻璃鏡胚。所述的步驟(4)用傳統(tǒng)光學(xué)玻璃加工技術(shù)將玻璃鏡胚表面加工制造成光學(xué)球面或非球面，形成反射鏡。采用上述方案后，由于本發(fā)明將成型的光學(xué)玻璃鏡胚與花崗巖鏡體用粘結(jié)膠牢固地膠合在一起，且光學(xué)玻璃鏡胚的凹球面形狀與花崗巖鏡體的凹面形狀相匹配，避免了使用單塊大尺寸光學(xué)玻璃而又保持產(chǎn)品的高光學(xué)性能，從而為降低大口徑高性能球面與非球面光學(xué)反射鏡的成本提供了很好的解決辦法。此外，本發(fā)明采用花崗巖為鏡體，其與玻璃膨脹系數(shù)大致相同，大尺寸花崗巖材料的較易獲取且有成熟的成型加工技術(shù)，加上光學(xué)玻璃極好的表面加工性能，這使得本發(fā)明的產(chǎn)品生產(chǎn)工藝穩(wěn)定可靠、產(chǎn)品合格率較高，為獲得高性能大口徑球面與非球面光學(xué)反射鏡提供了一種新穎的技術(shù)途徑。下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的說(shuō)明。


圖1是本發(fā)明的俯視圖； 圖2是本發(fā)明的側(cè)視圖3是本發(fā)明花崗巖鏡體的軸測(cè)圖； 圖4是本發(fā)明光學(xué)玻璃鏡胚的軸測(cè)圖； 圖5是本發(fā)明反射鏡的光路圖。
具體實(shí)施例方式如圖1所示，本發(fā)明是一種大口徑花崗巖玻璃復(fù)合式球面與非球面反射鏡的制造方法，它包括以下步驟(1)將花崗巖厚板中部加工成所需要的球面狀的花崗巖鏡體2 (如圖3所示)；(2)采用“玻璃平板彎沉”的工藝將有一定厚度的光學(xué)玻璃板成型為球殼狀的光學(xué)玻璃鏡胚1 (如圖4所示)，且光學(xué)玻璃鏡胚1球殼凸面形狀與球面狀花崗巖鏡體2的形狀相匹配；(3)將球殼狀光學(xué)玻璃鏡胚1與花崗巖鏡體2用合適的粘結(jié)膠牢固地膠合在一起(如圖2所示)；(4)用傳統(tǒng)光學(xué)玻璃加工技術(shù)將光學(xué)玻璃鏡胚1上表面加工制造成光學(xué)球面或非球面反射鏡。如圖1、圖2所示，本發(fā)明是一種大口徑花崗巖玻璃復(fù)合式球面與非球面反射鏡， 它由光學(xué)玻璃鏡胚1和花崗巖鏡體2組成。所述的光學(xué)玻璃鏡胚1的中部11呈球殼形狀(如圖4所示)，花崗巖鏡體2的中部 21呈球面形狀(如圖3所示)。所述的光學(xué)玻璃鏡胚1中部11球殼形狀與花崗巖鏡體2的中部21的球殼形狀相匹配。所述的光學(xué)玻璃鏡胚1可以由一塊較大的光學(xué)玻璃構(gòu)成，也可以由多塊較小的拼接形式的光學(xué)玻璃構(gòu)成。此外，本發(fā)明的反射鏡也可以為平面狀，S卩所述的花崗巖鏡體和光學(xué)玻璃鏡胚皆呈平面狀，所述的平面狀光學(xué)玻璃鏡胚與平面狀花崗巖鏡體相匹配，平面狀的光學(xué)玻璃鏡胚和平面狀的花崗巖鏡體牢固地粘合成為一個(gè)整體。本發(fā)明這種光學(xué)玻璃鏡胚1與花崗巖鏡體2組合成的球面與非球面反射鏡可用來(lái)產(chǎn)生大口徑光束的聚焦或準(zhǔn)直(光路圖如圖5所示)。尤其是它可作為太陽(yáng)能應(yīng)用領(lǐng)域所需要的高倍聚光發(fā)電模組組件性能測(cè)試設(shè)備太陽(yáng)模擬器的關(guān)鍵部件一高性能的光學(xué)準(zhǔn)直物鏡。也可望用作大口徑反射式望遠(yuǎn)鏡的物鏡；或其它光學(xué)與激光儀器中需要用球面與非球面反射鏡來(lái)產(chǎn)生光束聚焦或準(zhǔn)直的應(yīng)用場(chǎng)合。本發(fā)明的重點(diǎn)就在于采用與光學(xué)玻璃鏡胚玻璃膨脹系數(shù)大致相同的花崗巖材料制成的鏡體。以上所述，僅為本發(fā)明較佳實(shí)施例而已，故不能以此限定本發(fā)明實(shí)施的范圍，凡采用與光學(xué)玻璃鏡胚玻璃膨脹系數(shù)大致相同的材料作為鏡體，并采用膠結(jié)方法與玻璃膠合成一個(gè)整體的情況，皆應(yīng)仍屬本發(fā)明專(zhuān)利涵蓋的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種大口徑花崗巖玻璃復(fù)合式球面與非球面反射鏡，其特征在于它由光學(xué)玻璃鏡胚和花崗巖鏡體組成；所述的光學(xué)玻璃鏡胚和花崗巖鏡體牢固地粘合成為一個(gè)整體。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的大口徑花崗巖玻璃復(fù)合式球面與非球面反射鏡，其特征在于所述的光學(xué)玻璃鏡胚呈球殼狀，而所述的花崗巖鏡體呈球面狀，所述的球殼狀光學(xué)玻璃鏡胚與球面狀花崗巖鏡體相匹配。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的大口徑花崗巖玻璃復(fù)合式球面與非球面反射鏡，其特征在于所述的光學(xué)玻璃鏡胚由一塊光學(xué)玻璃構(gòu)成。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的大口徑花崗巖玻璃復(fù)合式球面與非球面反射鏡，其特征在于所述的光學(xué)玻璃鏡胚由多塊光學(xué)玻璃拼接構(gòu)成。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的大口徑花崗巖玻璃復(fù)合式球面與非球面反射鏡，其特征在于所述的光學(xué)玻璃鏡胚由一塊平面光學(xué)玻璃或多塊平面光學(xué)玻璃構(gòu)成。
6.一種大口徑花崗巖玻璃復(fù)合式球面與非球面反射鏡的制造方法，其特征在于它包括以下步驟(1)將花崗巖厚板加工成花崗巖鏡體；(2)將厚度較薄的光學(xué)玻璃板成型為與花崗巖鏡體形狀相匹配的玻璃鏡胚；(3)將成型的光學(xué)玻璃鏡胚與花崗巖鏡體用粘結(jié)膠牢固地膠合在一起；(4)用傳統(tǒng)光學(xué)玻璃加工技術(shù)將玻璃鏡胚表面加工制造成反射鏡。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種大口徑花崗巖玻璃復(fù)合式球面與非球面反射鏡的制造方法，其特征在于所述的步驟(1)將花崗巖厚板加工成所需要的球面狀的花崗巖鏡體。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種大口徑花崗巖玻璃復(fù)合式球面與非球面反射鏡的制造方法，其特征在于所述的步驟(2)將厚度較薄的光學(xué)玻璃板成型為球殼狀且與花崗巖鏡體形狀相匹配的玻璃鏡胚。
9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種大口徑花崗巖玻璃復(fù)合式球面與非球面反射鏡的制造方法，其特征在于所述的步驟(4)用傳統(tǒng)光學(xué)玻璃加工技術(shù)將玻璃鏡胚表面加工制造成光學(xué)球面或非球面，形成反射鏡。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種大口徑花崗巖玻璃復(fù)合式球面與非球面反射鏡及其制造方法，它將成型的光學(xué)玻璃鏡胚與花崗巖鏡體用粘結(jié)膠牢固地膠合在一起并用傳統(tǒng)光學(xué)玻璃加工技術(shù)將光學(xué)玻璃鏡胚上表面加工制造成光學(xué)平面、球面或非球面反射鏡。由于本發(fā)明主要由光學(xué)玻璃鏡胚與花崗巖鏡體兩部分組成，避免了使用單塊大尺寸光學(xué)玻璃而又保持產(chǎn)品的高光學(xué)性能，從而為降低大口徑高性能平面，球面與非球面光學(xué)反射鏡的成本提供了很好的解決辦法。此外，本發(fā)明采用花崗巖為鏡體，其與玻璃膨脹系數(shù)大致相同，這使得本發(fā)明的產(chǎn)品生產(chǎn)工藝性好、產(chǎn)品的穩(wěn)定性與可靠性均與全玻璃的接近。
文檔編號(hào)G02B5/10GK102360089SQ201110311668
公開(kāi)日2012年2月22日 申請(qǐng)日期2011年10月14日 優(yōu)先權(quán)日2011年10月14日
發(fā)明者廖延俤, 李新南, 王新橋 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院國(guó)家天文臺(tái)南京天文光學(xué)技術(shù)研究所, 日芯光伏科技有限公司