[实用新型]用于共轴三反光学系统相机的碳纤维复合材料镜筒

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种相机主次镜连接结构。

背景技术

在可见光长焦距的共轴三反系统中，相机分辨率指标达到米级和亚米级的水平，主次镜的放大倍数往往是数十倍，这样主次镜间微小的误差都可能被放大超出系统装配后的精度要求，从而影响整个系统的MTF(传递函数)，这就对相机主次镜连接结构的设计提出了很高的要求。

共轴三反光学系统相机主次镜的放大率为40倍，主次镜间的光轴偏心和倾斜公差(装配公差)以及三个反射镜的非球面系数误差要求非常高，从而对主次镜连接件提出了很高的要求。

主次镜对装配倾斜公差要求最为敏感。在实际的相机结构中，次镜的光轴通过次镜和次镜座的对心加工实现转化，主镜的光轴通过主镜和主镜座的对心加工实现转化，所以主次镜连接结构应保证在左端负载次镜系统，右端负载主镜系统的情况下，端面最大挠度2μm。同时从热光学的角度考虑，必须保证主次镜间隔的公差为0.01mm。通过公差分析可以看出：设计出保证主次镜间距变化量为0.01mm，主次镜光轴偏心量小于0.002mm的镜筒是保证光学系统MTF的关键之一。

发明内容

本实用新型目的是提供一种用于共轴三反光学系统相机的碳纤维复合材料镜筒，其解决了现有主次镜连接结构无法保证光学系统的传递函数的技术问题。

本实用新型的技术解决方案：

一种用于共轴三反光学系统相机的碳纤维复合材料镜筒，所述镜筒的一端负载次镜系统，其另一端负载主镜系统，其特殊之处在于：所述镜筒由层压板铺设而成，所述层压板由碳纤维复合材料单层板按照以下的铺层总数、铺设角、铺层顺序铺设而成：

铺层总数22，铺设角及铺层顺序[±45/0/±45/0/±45/0/+45/90]_S；

或铺层总数24，铺设角及铺层顺序[±45/0/±45/0/±45/0/±45/90]_S；

或铺层总数26，铺设角及铺层顺序[±45/0/±45/0/±45/0/+45/0/-45/90]_S。

上述层合板为M40J/648碳纤维复合单层板构成。

本实用新型优点：本实用新型采用高模量的M40J/648碳纤维复合单层板制成的镜筒，铺层设计合理，工艺相对简单，保证了主次镜间的精度要求，从而保证了高分辨率光学系统的性能要求。

附图说明

图1为本实用新型镜筒结构示意图；其中：1-次镜系统，2-镜筒，3-固定支点，4-主镜系统；

图2为本实用新型层压板铺层原理示意图。

具体实施方式

对于可见光共轴三反系统，镜筒的设计偏向于较高的一阶频率设计(大于200Hz)，所以设计采用碳纤维复合材料的筒式结构。

共轴三反光学系统相机结构中，次镜系统1安装于镜筒2的左端，主镜系统4安装于镜筒2的右端，镜筒2上设置有固定支点3。主次镜部件的安装结构示意图如图1。

碳纤维复合材料镜筒是由单层板按照不同的角度铺设而成的层压板，单层板厚度很薄，固化后厚度为0.125mm，呈面内正交各向异性的特性。碳纤维复合材料镜筒的设计，就是通过选择单层铺设角、铺层比、铺层顺序获得所要求达到的层合板刚度参数。

层压板由多层单层板组成，其典型的结构如图2所示，层压板的物理方程可表示为：