具有中空結構的輕鏡體的製作方法

2023-06-12 21:23:41 1

專利名稱：具有中空結構的輕鏡體的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及光學反射鏡的輕量化，特別是一種具有中空結構的輕鏡體，適用於需 要減重而又能對其實施主動光學變形技術的大型鏡體，屬於光學元件的結構領域。
技術背景大型反射鏡常用於軍用及天文望遠鏡上，為了能減輕設備的整體重量，往往先要減輕 其大反射鏡的重量。常用的減重措施是採用具有蜂窩結構的鏡體。然而蜂窩鏡體在受到主 動光學技術的外力來調整鏡體形狀時，鏡體不能達到平滑滿意的面形，這是因為蜂窩製作工藝較複雜從而蜂窩數目通常還不夠多所致，這就限制了將主動光學技術應用於蜂窩鏡 體。此外，與蜂窩較大的尺寸有關的蜂窩鏡體的面板尚具有相當的厚度和熱容量，使得鏡 坯的溫度不能隨環境溫度的起伏而迅速響應，結果是蜂窩鏡體的能抵抗環境溫度起伏而引 起鏡體變形的性能不夠理想。另外，蜂窩鏡體與環境具有的氣溫差將在鏡體表層上產生空 氣的對流性擾動。空氣的這種擾動會對大望遠鏡的成像質量帶來有害影響。 發明內容本實用新型為克服現有技術之缺點，提供一種具有中空結構的輕鏡體，可以既減輕鏡 體的重量又可以使鏡體在受到主動光學技術的外力時，能大致產生像實心鏡體受外力時所 發生的平滑變形。本實用新型的上述目的是這樣實現的一種具有中空結構的輕鏡體，包括平行的反射面板及底板，其特徵是在反射面板與 底板之間設置多層疊合聯結的中空結構，每一層的中空結構為一排各自獨立、相互平行的 通道，兩相鄰層通道的方向交叉。通道可為圓管或無上下底的等腰梯形。 一排通道中，兩兩之間設有間隔，通道壁面可 設有通孔，在相鄰兩層中空結構之間可設有隔層板，在隔層板上設有通孔，通道為圓管時， 隔層板上的通孔與圓管底壁的通孔對應貫通；通道為無上下底的等腰梯形時，隔層板上的 通孔位於通道內。本實用新型的優點及效果(1) 由於採用眾多互為平行的圓管或等腰梯形通道連通了鏡體的兩側，鏡體周圍的空 氣就能夠自由流通。必要時也易於實施風扇通風，因此在通風性能上比傳統的蜂窩鏡體優 越。(2) 數目眾多的通道意味著每個通道的跨度很小，因而可以採用較薄的反射鏡體面板； 薄面板既可以使面板的溫度能更快地跟上環境溫度的起伏(如恆溫室剛通電的前幾小時) 而且也有效地降低了面板與周圍空氣的溫度差，從而減輕了對成像質量不利的鏡體上小氣團 的擾動。(3) 大型鏡體在使用前和加工中的各次檢驗前都要一段相當長的等待時間，以使大鏡 體中各處的溫度都能與環境溫度達到平衡；本實用新型由於其小的熱容量和良好的通風 性，可以大大縮短大鏡體在使用前或檢驗前的等待時間。(4) 當大幅度增加通道和隔板數量時，此種輕鏡體的受外力變形的特性會很接近於實 心鏡體的變形特性，從而能對這種具有長通孔結構的輕鏡體應用主動光學變形技術。

圖l 是本實用新型等腰梯形通道結構示意圖； 圖2a、 2b分別是圖l的兩層橫截面圖； 圖3 是本實用新型圓管形通道結構示意圖。
具體實施方式
參看圖l及圖2a、 2b，為兩層結構的中空鏡體，鏡體由l塊隔板均勻隔成2層，l為 反射面板，2為底板，3為等腰梯形通道，4為隔層板。增加通道和隔板數量時，此種輕 鏡體的受外力變形的特性會很接近於實心鏡體的變形特性，從而能對這種具有長通孔結構 的輕鏡體應用主動光學變形技術。以一個具有4塊隔板，5層結構，直徑520亳米的的輕 鏡體為例直徑520毫米；外形總厚度90毫米；反射面板厚度7毫米；鏡體底板厚7毫 米；隔板厚2毫米；各等腰梯形通道由2毫米厚的對稱斜壁形成，斜壁與隔層板的夾角可 取45度。每層中的等腰梯形通道孔數可取22左右，上述參數的輕鏡體的重量只有相同外 形實心鏡體的23%，也即減重達77%。反射面板、底板以及各斜壁和隔層板可以是平面 也可以是凹面或凸面，反射面板、底板和隔層板之間需平行或凹凸方向一致；鏡體的外形 可以做成六角形、矩形或扇形。圖3是兩層結構中空鏡體的另一種實施結構，l為反射面板，2為底板，3-l為圓管形 通道，4為隔層板。與等腰梯形通道實施例一樣，反射面板、底板和隔層板可以是平面也 可以是凹面或凸面。輕鏡體的材料可採用低膨脹係數的玻璃(如PYREX)或熔石英。輕鏡體的所有組成 部分都應由膨脹係數相同的同一材料(甚至同一生產批次的原材料)製成。各部組合成輕 鏡體後，在加熱爐中加熱以使各部相互熔合成一體然而仍能保持住各部分本來的形狀。此 熔合成一體的輕鏡體然後在加熱爐中緩慢冷卻(精密退火)以消除輕鏡體坯中之殘餘內應 力。冷卻至室溫後的輕鏡體可經過光學冷加工而獲得精確的光學鏡體。在此後的應用中， 此輕鏡體由於已幾無內應力，故而能長期保持其磨製好的精確面形。
權利要求1、一種具有中空結構的輕鏡體，包括平行的反射面板及底板，其特徵是在反射面板與底板之間設置多層疊合聯結的中空結構，每一層的中空結構為一排各自獨立、相互平行的通道，兩相鄰層通道的方向交叉。
2、 根據權利要求1所述的具有中空結構的輕鏡體，其特徵是通道為圓管。
3、 根據權利要求1所述的具有中空結構的輕鏡體，其特徵是通道為無上下底的等 腰梯形。
4、 根據權利要求1或2或3所述的具有中空結構的輕鏡體，其特徵是 一排通道中， 兩兩之間設有間隔，通道壁面設有通孔。
5、 根據權利要求4所述的具有中空結構的輕鏡體，其特徵是在相鄰兩層中空結構 之間設有隔層板。
6、 根據權利要求5所述的具有中空結構的輕鏡體，其特徵是在隔層板上設有通孔， 通道為圓管時，隔層板上的通孔與圓管底壁的通孔對應貫通。
7、 根據權利要求5所述的具有中空結構的輕鏡體，其特徵是在隔層板上設有通孔， 通道為無上下底的等腰梯形時，隔層板上的通孔位於通道內。
專利摘要一種具有中空結構的輕鏡體，在反射面板與底板之間設置多層疊合聯結的中空結構，每一層的中空結構為一排各自獨立、相互平行的通道，兩相鄰層通道的方向交叉。通道可為圓管或無上下底的等腰梯形。通道兩兩之間設有間隔，通道壁面可設有通孔。在相鄰兩層中空結構之間可設有隔層板。在隔層板上設有通孔，通道為圓管時，隔層板上的通孔與圓管底壁的通孔對應貫通；通道為無上下底的等腰梯形時，隔層板上的通孔位於通道內。上述輕鏡體的通風性能和對環境溫度起伏的熱響應性能均優於傳統的蜂窩結構輕鏡體，當大幅度增加梯形平行槽板的數量和隔板數量時，此種輕鏡體的受外力變形的特性會很接近於實心鏡體的變形特性。
文檔編號G02B5/08GK201387492SQ200920040589
公開日2010年1月20日 申請日期2009年5月8日 優先權日2009年5月8日
發明者胡寧生, 鍾念椿 申請人:胡寧生;鍾念椿