[发明专利]两维大口径快速控制反射镜

说明书

技术领域

本发明涉及一种适用于天文望远镜、激光通讯、图象稳定系统、自适应光学系统、跟踪瞄准和激光发射系统中的反射镜结构，具体的说，是一种基于直线驱动装置驱动的两维大口径快速转向反射镜结构。

背景技术

快速控制反射镜在各种光学系统中用来驱动和稳定光束，作为灵敏元件的设备，其主要性能包括跟踪范围、谐振频率和有效孔径。跟踪范围即反射镜偏转的最大范围，确定能补偿校正的范围；谐振频率直接关系到控制系统带宽和响应速度；有效孔径是反射镜的通光孔径，其大小影响结构谐振频率的提高。当前国内外都在大力开展快速反射镜的研制，也有多种结构形式，但绝大多数都集中在口径小于200mm的快速反射镜。对于口径大于250mm的快速反射镜更是没有报道。因此，对于口径大于250mm快速控制反射镜，其结构设计研究具有挑战意义和现实意义。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：提供一种两维大口径快速控制反射镜结构，该结构通过直线驱动装置，满足反射镜口径大于250mm的要求，能有效地改善和提高反射镜的倾角范围和谐振频率。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：两维大口径快速控制反射镜，其特征在于：由轻质反射镜、支撑镜框、直线驱动装置、弹性悬浮支撑、微位移位置传感器和底座组成；轻质反射镜通过螺钉与支撑镜框连接，直线驱动装置的动子通过螺钉与支撑镜框连接，有轻质反射镜、支撑镜框和直线驱动装置的动子一起构成快速控制反射镜的转动体；转动体通过支撑镜框与弹性悬浮支撑连接，弹性悬浮支撑将转动体和底座连接起来；直线驱动装置的定子和微位移位置传感器固定在底座上；轻质反射镜的口径大于250mm；弹性悬浮支撑由中心球铰、弹簧座和四片弹簧片组成。

所述的轻质反射镜背部支撑面内有胶粘内嵌的殷钢螺母，实现从轻质反射镜背部对其进行固定。

所述的轻质反射镜横截面成双“拱型”，在保证反射面完整和反射镜刚度的情况下，去除反射镜背部中间和边缘材料，来减轻反射镜重量和减小其绕重心的转动惯量。

所述的轻质反射镜横截面成双“拱型”，在轻质反射镜背部中间的“拱型”空间，将转动体旋转的两轴交点和转动体的重心重合。

所述的支撑镜框材料选用比刚度以及传热/散热及热容合适的铝合金，结构上通过合理布筋，设计成有一定厚度的四边内凹正方形板。

所述的中心球铰，做成万能圆形铰链，实现对转动体在两个旋转方向的弹性变形和轴向刚性位置保持；所述的弹簧座为一个在圆环上伸出四个对称、等高的凸台的结构，以利于保证4个弹簧片距离底座等高；四块弹簧片通过螺钉分别固定在弹簧座的四个凸台上，中心球铰布置在弹簧座圆环中央位置；所述的四个弹簧片，在综合考虑结构空间以及驱动力的情况下，分开对称布置在轻质反射镜背部中间的“拱型”空间，在径向实现对转动体在两个横向和一个绕光轴旋转的位置保持，在轴向实现转动体两轴旋转中心和重心合一；中心球、弹簧片通过支撑镜框上的螺孔与转动体连结，实现对转动体两维转动的弹性支撑。

本发明的两维大口径快速反射镜结构的优点：1)结构布局紧凑，外形尺寸小；2)反射镜和支撑镜框轻量化设计，以及对轻质反射镜固定改进，使得结构重量轻；3)实现转动体重心和旋转中心的重合，转动惯量小；4)利用直线驱动装置驱动，实现两维大行程转动；5)能够对口径大于250mm的快速控制反射镜，做到机械谐振频率高。

附图说明

图1为两维大口径快速控制反射镜结构主视图；

图2为图1的结构俯视图；

图3为本发明中弹性悬浮支撑结构主视图；

图4为本发明中轻质反射镜剖视图；

图5为本发明中轻质反射镜固定局部放大图；

图6为本发明中支撑镜框结构主视图；

图7为图6的剖视图N-N；

图8为本发明中中心球铰结构图；

图9为本发明中弹簧座结构主视图；

图10为图9的俯视图。

图11为本发明中弹簧片结构图；

图12为本发明中底座结构图；

图中：1为轻质反射镜，2为支撑镜框，3为直线驱动装置，4为弹性悬浮支撑，5为微位移位置传感器，6为底座，7为中心球铰，8为弹簧座，9为弹簧片。

具体实施方式

下面结合附图及具体实施方式详细介绍本发明。