[发明专利]一种反射镜组件及其制作方法

说明书

本发明提供了一种反射镜组件，包括反射镜和支撑结构，反射镜包括镜面体和位于镜面体背面的镜面体支撑部，镜面体支撑部外侧设置为外圆柱面；支撑结构为分体式结构，包括外支撑环和均匀分布在外支撑环内侧的至少三个连接块；外支撑环上设置有至少一层柔性臂，柔性臂沿外支撑环的周向延伸设置；外支撑环上设置有机身接口。本发明提供的反射镜组件，不仅可以满足温度适应性对径向的低刚度需求，而且可以满足反射镜周向往复运动对周向的高刚度需求。

技术领域

本发明涉及光学元件结构技术领域，尤其涉及一种反射镜组件。

背景技术

随着用户对航空光学成像载荷性能要求的提升，光学口径和系统焦距不断增加。在载机平台所能提供的有限设计空间和系统重量等强约束条件下，系统设计难度大幅提升。轻小化设计已成为高性能航空光学成像载荷研制过程中的重要工作之一。

反射镜是航空光学成像系统的关键元件之一，其重要性主要体现在两个方面：(1)反射镜的光学面型、结构刚度和温度适应能力，对系统传函和环境敏感性起着决定性作用；(2)反射镜组件的空间布局和结构重量，会对整机的结构尺寸和机械惯量有着直接影响，从而会对系统工作性能造成间接影响。

目前，航空光学反射镜通常采用的支撑方法主要包括背部三点支撑和中心单点支撑。背部三点支撑是在反射镜背部均匀布置三个支撑孔，在支撑孔处设置金属嵌套作为外部机械接口，然后通过三个柔性部件将反射镜与背板相连，形成反射镜组件。这种支撑方式的主要缺点包括：

1)在空间布局上，反射镜和背板在厚度方向是迭加关系。组件结构尺寸大，减重优势不明显；

2)为满足温度适应性要求，柔性部件需要具有足够的柔度来协调反射镜和背板之间的温度变形差异。此外，为了保证反射镜在运动过程中的刚度需求，柔性部件的柔度又不能太大。这一对矛盾的存在，使设计过程中的材料选择和反射镜的温度适应能力受到了较大的局限；

3)实施过程中，配研反射镜背部三处支撑孔时，需要对支撑孔轴线的相互平行度和它们相对于反射镜背部基准的垂直度，以及三处嵌套里面与柔性部件接口面的共面度进行严格控制。在进行三个柔性部件的加工时，三个柔性部件的等高、与嵌套的接触面(简称“上面”)的共面度、与背板的接触面(简称“下面”)的共面度，以及“上面”与“下面”的平行度需要得到严格控制。在进行背板加工时，需要控制背板连接三个柔性部件的接口面的共面度。这一过程需要进行控制的环节比较多，而且每个环节的精度要求都比较高。从而，实施成本相对较高。

中心支撑多用于数十毫米的小口径反射镜支撑。通常是在反射镜背部加工一支撑孔，将轴对称结构的支撑套通过胶粘方式与反射镜相连，然后将支撑套通过螺钉与机身紧固联接。支撑套和反射镜的材料选择时需要遵循线膨胀系数差最小化原则。这种支撑方式的优点是结构简单、易于实现。假若将这种方式移植到数百毫米的反射镜结构支撑上，组件减重优势不够明显。

发明内容

本发明旨在至少解决上述技术问题之一，提供一种适合于周向往复运动应用场景的低成本结构反射镜组件，克服现有技术所存在的控制环节多、精度要求高、实施过程复杂、设计空间利用率低、组件重量大、温度适应范围窄等不足之处。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

本发明提供了一种反射镜组件，包括反射镜和支撑结构，所述反射镜包括镜面体和位于镜面体背面的镜面体支撑部，所述镜面体支撑部的外侧设置为外圆柱面；所述支撑结构为分体式结构，包括外支撑环和均匀分布在所述外支撑环内侧的至少三个连接块，所述外支撑环套设在所述镜面体支撑部外侧，所述连接块位于所述外支撑环的内侧面和所述镜面体支撑部的外圆柱面之间，所述连接块与所述镜面体支撑部的外圆柱面接触并固定连接，所述连接块与所述外支撑环固定连接；所述外支撑环上设置有至少一层柔性臂，所述柔性臂沿所述外支撑环的周向延伸设置；所述外支撑环上设置有机身接口。