[发明专利]一种无热化高精度光学折转棱镜系统及设计方法

说明书

本发明公开了一种无热化高精度光学折转棱镜系统及设计方法，其中，该系统包括光学传导棱镜组件、非全约束支撑组件和复材外框组件；其中，所述光学传导棱镜组件通过所述非全约束支撑组件和复材外框组件相连接；所述光学传导棱镜组件包括平面反射镜、光学传导棱镜和可调节平面反射镜；其中，光学传导棱镜的一端为平面，与平面反射镜相连接；光学传导棱镜的另一端为球面，与可调节平面反射镜相连接；入射光束经过平面反射镜穿过光学传导棱镜的中空部分，到达可调节平面反射镜并射出，以实现光束高精度折转。本发明解决了高精度测量元件不受在轨热环境影响，保证了相机与星敏感器之间的光学层面关联的稳定性。

技术领域

本发明属于空间光学遥感器技术领域，尤其涉及一种无热化高精度光学折转棱镜系统及设计方法。

背景技术

随着商业遥感卫星的发展，对无控制点定位精度的提升需求越来越高，星敏感器作为星上姿态测量精度最高的设备，一般要求与相机一体化安装并采取精密控温，以减小星敏感器指向相机视轴传递的低频误差。考虑到材料退化等因素，在轨定期对相机与星敏感器之间夹角进行标校是必要的环节。为了提高相机设计灵活性和在轨易用性，在相机与星敏感器之间建立光学层面关联是必要的，而采用光学传导棱镜对者进行关联，是重要的实现途径。考虑到测量元件的高精度特性，必须保证其在轨不受热环境影响，目前现有的控温精度并不能满足要求，所以对无热化的高精度光学折转棱镜系统的设计是亟需的。

发明内容

本发明解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供了一种无热化高精度光学折转棱镜系统及设计方法，解决了高精度测量元件不受在轨热环境影响，保证了相机与星敏感器之间的光学层面关联的稳定性。

本发明目的通过以下技术方案予以实现：根据本发明的一个方面，提供了一种无热化高精度光学折转棱镜系统，包括：光学传导棱镜组件、非全约束支撑组件和复材外框组件；其中，所述光学传导棱镜组件通过所述非全约束支撑组件和复材外框组件相连接；所述光学传导棱镜组件包括平面反射镜、光学传导棱镜和可调节平面反射镜；其中，光学传导棱镜的一端为平面，与平面反射镜相连接；光学传导棱镜的另一端为球面，与可调节平面反射镜相连接；入射光束经过平面反射镜穿过光学传导棱镜的中空部分，到达可调节平面反射镜并射出，以实现光束高精度折转。

上述无热化高精度光学折转棱镜系统中，所述非全约束支撑组件包括弹簧压块、弹簧限位柱、弹簧、弹簧镶套、弹簧镶套调节垫片、第一棱镜外框、第二棱镜外框、第一棱镜内框、第二棱镜内框、棱镜框调节垫片、限位螺钉、棱镜压框、第一紧固件和第二紧固件；其中，第一棱镜内框通过光学结构胶固定在光学传导棱镜上；第一棱镜外框与棱镜内框相压接，弹簧镶套通过弹簧镶套调节垫片嵌设于第一棱镜外框和第一棱镜内框，弹簧压块设置于弹簧镶套内并与光学传导棱镜压接，弹簧设置于弹簧镶套内并与弹簧压块压接，弹簧限位柱穿过复材外框组件与弹簧相压接；第二棱镜内框通过光学结构胶固定在光学传导棱镜上，第二棱镜外框通过棱镜压框、棱镜框调节垫片、第一紧固件和第二紧固件与第二棱镜内框相连接；若干个限位螺钉穿过复材外框组件与第二棱镜外框相压接。

上述无热化高精度光学折转棱镜系统中，所述复材外框组件包括复材外框、镶套、复材外框支架、复材外框垫片、通光筒镶套、通光筒、结构胶、第三紧固件和第四紧固件；其中，镶套设置于复材外框开设的孔中，弹簧限位柱穿过镶套与弹簧相压接；若干个限位螺钉穿过复材外框垫片和复材外框与第二棱镜外框相压接；复材外框垫片粘在复材外框上，通光筒镶套通过结构胶粘在复材外框上，通光筒通过第四紧固件与通光筒镶套连接，复材外框支架通过第三紧固件与复材外框相连。

上述无热化高精度光学折转棱镜系统中，所述的平面反射镜、光学传导棱镜和可调节平面反射镜均采用零膨胀微晶玻璃材料制成。

上述无热化高精度光学折转棱镜系统中，入射光束的入射角度为0°，射出的光束的出射角度为0°。

上述无热化高精度光学折转棱镜系统中，平面反射镜和光学传导棱镜的夹角为45°。