折反式紅外成像系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】一種折反式紅外成像系統(tǒng)，屬于光學(xué)【技術(shù)領(lǐng)域】。解決了現(xiàn)有折反式紅外成像系統(tǒng)體積大、質(zhì)量大、占用空間大，不適用于目標(biāo)跟蹤的技術(shù)問題。本發(fā)明的紅外成像系統(tǒng)包括主反射鏡、次反射鏡、次鏡支架、透鏡和探測(cè)器；所述次反射鏡固定于次鏡支架的上端，所述次鏡支架的下端固定在主反射鏡的邊緣上，所述透鏡固定在主反射鏡的中心通孔內(nèi)，所述探測(cè)器固定在主反射鏡的背面，所述次反射鏡和透鏡同軸；主反射鏡的反射面將入射光線反射到次反射鏡的反射面上，次反射鏡將來自主反射鏡的光線反射入透鏡中，透鏡將來自次反射鏡的光線匯聚到探測(cè)器的成像面上。本發(fā)明的紅外成像系統(tǒng)能在滿足必要的強(qiáng)度和剛度的前提條件下，充分減小系統(tǒng)的體積和質(zhì)量。
【專利說明】折反式紅外成像系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種折反式紅外成像系統(tǒng)，屬于光學(xué)【技術(shù)領(lǐng)域】。
【背景技術(shù)】
[0002]現(xiàn)有技術(shù)中，紅外成像系統(tǒng)多采用透射式結(jié)構(gòu)，即通過多個(gè)透鏡來實(shí)現(xiàn)紅外成像功能，透射式結(jié)構(gòu)成像系統(tǒng)的長(zhǎng)度取決于第一片透鏡與探測(cè)器之間的距離，因此，透射式結(jié)構(gòu)成像系統(tǒng)會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)體積和質(zhì)量都較大，所占用的空間也較大，不能滿足目標(biāo)跟蹤的紅外成像系統(tǒng)的使用需求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的是解決現(xiàn)有技術(shù)中折反式紅外成像系統(tǒng)體積大、質(zhì)量大、占用空間大，不適用于目標(biāo)跟蹤的技術(shù)問題，提供一種折反式紅外成像系統(tǒng)。
[0004]本發(fā)明的折反式紅外成像系統(tǒng)包括主反射鏡、次反射鏡、次鏡支架、透鏡和探測(cè)器，所述次反射鏡固定于次鏡支架的上端，所述次鏡支架的下端固定于主反射鏡的邊緣上，所述透鏡固定于主反射鏡的中心通孔內(nèi)，所述探測(cè)器固定于主反射鏡的背面，所述次反射鏡和透鏡同軸；主反射鏡的反射面將入射光反射到次反射鏡的反射面上，次反射鏡將來自主反射鏡的光線反射入透鏡中，透鏡將來自次反射鏡的光線匯聚到探測(cè)器的成像面上。
[0005]進(jìn)一步的，所述次鏡支架為三翼板框架結(jié)構(gòu)，次鏡支架的上端設(shè)有小圓柱環(huán)，下端設(shè)有大圓柱環(huán)，中間為三翼板。
[0006]進(jìn)一步的，所述大圓柱環(huán)底部設(shè)有突出的圓環(huán)臺(tái)，次鏡支架通過圓環(huán)臺(tái)固定到主反射鏡的邊緣上。
[0007]進(jìn)一步的,所述小圓柱環(huán)和大圓柱環(huán)同軸。
[0008]進(jìn)一步的，所述次反射鏡與小圓柱環(huán)配合且同軸，所述主反射鏡與大圓柱環(huán)配合且同軸。
[0009]進(jìn)一步的，所述主反射鏡的背部設(shè)有凸臺(tái)，用于將探測(cè)器固定在主反射鏡上。
[0010]進(jìn)一步的，所述主反射鏡的圓周方向設(shè)有凸臺(tái)，用于將次鏡支架固定到主反射鏡的邊緣上。
[0011]本發(fā)明的有益效果:
[0012]本發(fā)明的折反式紅外成像系統(tǒng)能在滿足必要的強(qiáng)度和剛度的前提條件下，充分減小系統(tǒng)的體積和質(zhì)量，具有輕量化、緊湊化的特點(diǎn)，能適用于對(duì)體積和質(zhì)量具有嚴(yán)格的限制并且要求結(jié)構(gòu)具備良好的力學(xué)性能的使用工況。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0013]圖1為本發(fā)明的折反式紅外成像系統(tǒng)的剖面示意圖；
[0014]圖2為本發(fā)明的折反式紅外成像系統(tǒng)的三維示意圖；
[0015]圖3為本發(fā)明的折反式紅外成像系統(tǒng)的次鏡支架的三維示意圖；[0016]圖4為本發(fā)明的折反式紅外成像系統(tǒng)的主反射鏡的剖面示意圖；
[0017]圖5為本發(fā)明的折反式紅外成像系統(tǒng)的主反射鏡背面的三維示意圖；
[0018]圖中，1-主反射鏡，2-次反射鏡，3-次鏡支架，4-次鏡固定螺釘，5-透鏡，6-透鏡壓圈，7-次鏡支架固定螺釘，8-探測(cè)器，9-探測(cè)器固定螺釘，11-入射光線，12-第一反射光線，13-第二反射光線，14-匯聚光線。
【具體實(shí)施方式】
[0019]下面結(jié)合附圖1-5對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說明。
[0020]本發(fā)明的折反式紅外成像系統(tǒng)包括主反射鏡1、次反射鏡2、次鏡支架3、透鏡5和探測(cè)器8。次反射鏡2固定到次鏡支架3的上端，次鏡支架3的下端固定到主反射鏡I的邊緣上，透鏡5固定到主反射鏡I的中心通孔內(nèi)，探測(cè)器8固定在主反射鏡I的背面，次反射鏡2與次鏡支架3的上端圓柱配合，主反射鏡I與次鏡支架3的下端圓柱配合，實(shí)現(xiàn)主反射鏡1、次反射鏡2和透鏡5三者同軸；入射光線11入射到主反射鏡I的反射面上發(fā)生第一次反射，變換為第一反射光線12，隨后，第一反射光線12投射到次反射鏡2的反射面上發(fā)生第二次反射，變換為第二反射光線13，最后，第二反射光線13投射到透鏡5上，透鏡5將第二反射光線13變換為匯聚光線14后，匯聚到探測(cè)器8的成像面上。
[0021]本發(fā)明的次鏡支架3用于支撐次反射鏡2，形狀沒有限制，只要滿足光學(xué)要求、剛度和強(qiáng)度應(yīng)用條件即可，本實(shí)施方式采用一體化三翼板框架結(jié)構(gòu)的次鏡支架2，該次鏡支架2的上端有小圓柱環(huán),下端有大圓柱環(huán)，中部為三翼板,小圓柱環(huán)和大圓柱環(huán)同軸；主反射鏡I與次鏡支架3的大圓柱環(huán)以圓柱配合且同軸，次反射鏡2與次鏡支架3的小圓柱環(huán)以圓柱配合且同軸，最終實(shí)現(xiàn)主反射鏡I與次反射鏡2之間同軸；在次鏡支架3的小圓柱環(huán)的安裝面的背面設(shè)有均布的三個(gè)沉頭螺釘孔，用以與次鏡固定螺釘4配合固定次反射鏡2，在次鏡支架3的大圓柱環(huán)的底部設(shè)有六個(gè)突出的圓環(huán)臺(tái)，圓環(huán)臺(tái)壁上加工有沉頭螺釘孔，次鏡支架固定螺釘7的錐面與該沉頭螺釘孔的錐面配合，用以將次鏡支架3固定在主反射鏡I的邊緣上，從而保證了主反射鏡I與次反射鏡2之間在光軸方向上的距離。在加工次鏡支架3時(shí)，首先在車床上一次性完成小圓環(huán)和大圓環(huán)的車削工序，然后用線切割的方式加工出三翼板結(jié)構(gòu)，這樣既保證了大圓環(huán)和小圓環(huán)之間的同軸度，又同時(shí)保證次鏡支架3的切削變形盡量減小。
[0022]本實(shí)施方式的主反射鏡I的中部設(shè)有中心通孔，該中心通孔的上端設(shè)有螺紋，用來與透鏡壓圈6配合旋緊，從而固定透鏡5 ;主反射鏡I的背部有四個(gè)凸臺(tái)，每個(gè)凸臺(tái)上都設(shè)有螺紋孔，螺紋孔與探測(cè)器固定螺釘9配合，用來將探測(cè)器8固定到主反射鏡I的背面上；主反射鏡I的圓周方向設(shè)有六個(gè)凸臺(tái)，每個(gè)凸臺(tái)上設(shè)有螺紋孔，用來與次鏡支架3的大圓柱環(huán)的六個(gè)圓環(huán)臺(tái)配合，固定次鏡支架3。主反射鏡I的背面有將冗余質(zhì)量去除的減重特征。因此，主反射鏡I除具有光線反射功能之外還同時(shí)作為透鏡座、探測(cè)器8固定座以及次鏡支架3的安裝座，主反射鏡I的功能一體化設(shè)計(jì)使得整體結(jié)構(gòu)更為緊湊、整體質(zhì)量更小。在加工主反射鏡I時(shí)，先在數(shù)控加工中心上加工出主反射鏡I的全部特征，但給反射鏡面留出超精密加工的加工余量，最好用金剛石車床對(duì)主反射鏡I的精密進(jìn)行加工。
[0023]本實(shí)施方式中，主反射鏡1、次反射鏡2和次鏡支架3的材料均采用硬鋁2A12。
[0024]結(jié)合圖1和圖2說明折反式紅外成像系統(tǒng)的裝配過程，第一步，先用次鏡固定螺釘4將次反射鏡2與次鏡支架3進(jìn)行固定聯(lián)接；第二步，用透鏡壓圈6將透鏡5與主反射鏡I壓緊固定；第三步，用次鏡支架固定螺釘7將主反射鏡I與次鏡支架3進(jìn)行固定聯(lián)接；第四步，用探測(cè)器固定螺釘9將探測(cè)器8與主反射鏡I進(jìn)行固定聯(lián)接。
【權(quán)利要求】
1.折反式紅外成像系統(tǒng)，其特征在于，包括主反射鏡(I)、次反射鏡(2)、次鏡支架(3)、透鏡(5)和探測(cè)器⑶； 所述次反射鏡(2)固定于次鏡支架(3)的上端，所述次鏡支架(3)的下端固定于主反射鏡⑴的邊緣上，所述透鏡(5)固定于主反射鏡⑴的中心通孔內(nèi)，所述探測(cè)器⑶固定于主反射鏡(I)的背面，所述次反射鏡(2)和透鏡(5)同軸； 主反射鏡(I)的反射面將入射光反射到次反射鏡(2)的反射面上，次反射鏡(2)將來自主反射鏡⑴的光線反射入透鏡(5)中，透鏡(5)將來自次反射鏡⑵的光線匯聚到探測(cè)器(8)的成像面上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的折反式紅外成像系統(tǒng)，其特征在于，所述次鏡支架(3)為三翼板框架結(jié)構(gòu)，次鏡支架(3)的上端設(shè)有小圓柱環(huán)，下端設(shè)有大圓柱環(huán)，中間為三翼板。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的折反式紅外成像系統(tǒng)，其特征在于，所述大圓柱環(huán)底部設(shè)有突出的圓環(huán)臺(tái)，次鏡支架(3)通過圓環(huán)臺(tái)固定到主反射鏡(I)的邊緣上。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的折反式紅外成像系統(tǒng)，其特征在于，所述小圓柱環(huán)和大圓柱環(huán)同軸。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的折反式紅外成像系統(tǒng)，其特征在于，所述次反射鏡(2)與小圓柱環(huán)配合且與小圓柱環(huán)同軸，所述主反射鏡(I)與大圓柱環(huán)配合且同軸。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的折反式紅外成像系統(tǒng)，其特征在于，所述主反射鏡(I)的背部設(shè)有凸臺(tái)，用于將探測(cè)器(8)固定于主反射鏡(I)上。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的折反式紅外成像系統(tǒng)，其特征在于，所述主反射鏡(I)的圓周方向設(shè)有凸臺(tái)，用于將次鏡支架(3)固定到主反射鏡(I)的邊緣上。
【文檔編號(hào)】G02B17/08GK103645554SQ201310517062
【公開日】2014年3月19日 申請(qǐng)日期:2013年10月28日 優(yōu)先權(quán)日:2013年10月28日
【發(fā)明者】黃劍波, 王健, 鄭黎明, 趙建, 孫強(qiáng) 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院長(zhǎng)春光學(xué)精密機(jī)械與物理研究所