一种大口径多角度反射镜支撑机构

1.本发明涉及光学检测技术领域，具体为一种大口径多角度反射镜支撑机构。


背景技术：

2.主反射镜作为大口径反射式光学系统中的关键部件，决定了整个光学系统的集光能力和空间分辨力，其面形精度直接影响着整个光学系统的性能。根据瑞利判据可知，在波长一定的前提下，增大主反射镜的口径，可以提高衍射极限分辨力和集光能力，但随之引入了镜体及系统的体积和重量成倍增加的问题，这对镜体支撑结构的设计提出了一系列更为严格的要求。
3.稳定的支撑结构对于保证主反射镜的面形精度和整个光学系统的实际使用极为重要。目前，大口径主反射镜的支撑结构可分为轴向支撑和径向支撑。其中，轴向支撑有主动光学支撑、气压/液压whiffle-tree支撑、杠杆平衡重锤支撑、机械whiffle-tree支撑等；径向支撑有水银带支撑、气压/液压支撑、whiffle-tree浮动支撑和bipod浮动支撑等。
4.轴向主动光学支撑形式复杂、成本高；气压/液压whiffle-tree支撑需要驱动设备，控制难度大；杠杆平衡重锤支撑结构稳定性不好，动态性能差，仅能在光轴水平以及进行小俯仰调整时保证面形精度，此外，重锤支撑所需空间较大，对于系统所处空间大小有所要求；机械whiffle-tree支撑无论光轴方向必须与侧边支撑配合使用。
5.水银带支撑中的水银随着时间的增加容易泄露，易对主反射镜及其他光机系统造成污染破坏，并且水银带支撑为软性支撑，随着镜面的转动会引起镜面中心线的偏离；气压/液压支撑同样存在可能泄露的问题，而且需要配置专门的气压泵提供相应的压力，在系统工作时不允许突然断电；whiffle-tree浮动支撑和bipod浮动支撑形式容易产生集中应力且结构复杂。


技术实现要素：

6.本发明的目的在于：提供一种大口径多角度反射镜支撑机构及其检测方法，以解决以上缺陷。
7.为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
8.一种大口径多角度反射镜支撑机构，包括圆盒状镜室以及安装在圆盒状镜室内部的反射镜，所述圆盒状镜室内底面与反射镜之间设置有若干个支撑块；所述圆盒状镜室轴心处设置有镜室中心孔，所述反射镜轴心处设置有反射镜中心孔，所述镜室中心孔与反射镜中心孔位置对应且所述镜室中心孔、反射镜中心孔中安装有中心球头；所述反射镜圆周上设置有若干个侧边支撑组件，所述侧边支撑组件固定在圆盒状镜室外壁上设置的镜室侧边窗口处；所述反射镜外侧设置有钢带，所述钢带两端均通过螺柱收紧机构固定于圆盒状镜室上。
9.优选地，所述圆盒状镜室内底面设置有若干个盲孔，所述盲孔中均安装有调节螺丝，所述支撑块固定在调节螺丝上，且所述支撑块通过调节螺丝控制高度。
10.优选地，所述中心球头从圆盒状镜室外侧贯穿镜室中心孔并嵌入在反射镜中心孔中，且所述中心球头通过螺钉与圆盒状镜室固定连接，所述中心球头与反射镜中心孔内壁之间填充有聚四氟乙烯垫块。
11.优选地，所述侧边支撑组件包括侧支撑、侧支撑架、调节螺钉，所述侧支撑架通过螺钉固定在圆盒状镜室外壁上设置的镜室侧边窗口处，所述侧支撑设置在镜室侧边窗口内，且所述侧支撑与侧支撑架之间通过调节螺钉进行固定，所述侧支撑前端贴合在反射镜外壁上。
12.优选地，所述钢带与反射镜下半圆弧面相接触，所述螺柱收紧机构包括固定螺柱和调节螺母，所述钢带两端均通过固定螺柱固定在圆盒状镜室上设置的平台上，且调节螺母安装在固定螺柱上，通过调节螺母能够调节钢带的松紧度。
13.优选地，所述侧支撑为u型结构，所述钢带卡合在u型结构的侧支撑的两竖板之间。
14.本发明的有益效果在于：
15.本发明一种大口径多角度反射镜支撑机构，结构简单，布局紧凑，通过反射镜底部设置的支撑块，来调节其高度；通过反射镜圆周上设置的侧边支撑组件以及通过螺柱收紧机构固定的钢带的调节，实现反射镜在不同角度放置下的高面形精度要求，制造成本低，控制方便，稳定性好。
附图说明
16.图1：本发明的结构主视图；
17.图2：本发明的结构侧面剖视图；
18.图3：本发明的反射镜的侧边支撑结构示意图。
具体实施方式
19.结合附图1-3，对本发明的具体实施方式作如下说明：
20.如图1、2、3所示，一种大口径多角度反射镜支撑机构，包括圆盒状镜室1以及安装在圆盒状镜室1内部的反射镜2，圆盒状镜室1内底面设置有若干个盲孔，盲孔中均安装有调节螺丝，圆盒状镜室1内底面与反射镜2之间设置有若干个支撑块3，支撑块3固定在调节螺丝上，且支撑块3可通过调节螺丝控制高度，以保证反射镜2处于水平状态。其中，支撑块3采用经典的三圈布局分布：即内圈6点、中圈12点、外圈18点，共36个点支撑块3共同作用于反射镜2，实现其多点支撑。
21.圆盒状镜室1轴心处设置有镜室中心孔，反射镜2轴心处设置有反射镜中心孔，镜室中心孔与反射镜中心孔位置对应且镜室中心孔、反射镜中心孔中安装有中心球头4。中心球头4从圆盒状镜室1外侧贯穿镜室中心孔并嵌入在反射镜中心孔中，且中心球头4通过螺钉与圆盒状镜室1固定连接，中心球头4与反射镜中心孔内壁之间填充有聚四氟乙烯垫块。
22.反射镜2外侧设置有多个侧边支撑结构，侧边支撑结构包括侧边支撑组件6和钢带5。
23.反射镜2外侧设置有钢带5，钢带5两端均通过螺柱收紧机构固定于圆盒状镜室1上。钢带5与反射镜2下半圆弧面相接触，螺柱收紧机构包括固定螺柱和调节螺母，钢带5两端均通过固定螺柱固定在圆盒状镜室1上设置的平台上，且调节螺母安装在固定螺柱上，通
过调节螺母在固定螺柱上的调节，能够调节钢带5的松紧度。
24.反射镜2圆周上设置有若干个侧边支撑组件6，侧边支撑组件6固定在圆盒状镜室1外壁上设置的镜室侧边窗口处；侧边支撑组件6包括侧支撑61、侧支撑架62、调节螺钉63，侧支撑架62通过螺钉固定在圆盒状镜室1外壁上设置的镜室侧边窗口处，侧支撑61设置在镜室侧边窗口内，且侧支撑61与侧支撑架62之间通过调节螺钉63进行固定，侧支撑61前端贴合在反射镜2外壁上。侧支撑61为u型结构，钢带5卡合在u型结构的侧支撑61的两竖板之间。通过调节螺钉63的旋转，能够调节侧支撑61前端与反射镜2外壁的贴合松紧度，以此来通过侧边支撑组件6来实现对反射镜2的固定。
25.反射镜光轴垂直时，只有底部36点支撑块3支撑作用于反射镜以分担重力，通过分析可以得知此时rms≤λ/60(λ＝632.8nm)。
26.反射镜光轴水平时，钢带5及侧边支撑组件6共同作用于反射镜以分担重力，中心球头4及底部36点支撑块3进行辅助，通过分析可以得知此时rms≤λ/100(λ＝632.8nm)。
27.反射镜光轴倾斜30
°
时，所有支撑共同作用于反射镜，根据力的分解方向分摊重力。通过分析可以得知此时rms≤λ/90(λ＝632.8nm)。
28.本发明一种大口径多角度反射镜支撑机构，结构简单，布局紧凑，通过反射镜底部设置的支撑块3，来调节其高度；通过反射镜2圆周上设置的侧边支撑组件6以及通过螺柱收紧机构固定的钢带5的调节，实现反射镜2在不同角度放置下的高面形精度要求，制造成本低，控制方便，稳定性好。
29.上述结合附图对发明进行了示例性描述，显然本发明具体实现并不受上述方式的限制，只要采用了本发明的方法构思和技术方案进行的这种非实质改进，或未经改进将发明的构思和技术方案直接应用于其他场合的，均在本发明的保护范围之内。