專利名稱：空間用的輕量化橢圓雙面掃描鏡的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及光學元件，具體是指航天遙感儀器光學系統(tǒng)中的橢圓雙面掃描鏡。
背景技術(shù)：
航天遙感儀器按成像方式可分為推掃、搖掃和多元并掃。
搖掃采用45°鏡掃描，但45°鏡在掃描過程中會產(chǎn)生像面旋轉(zhuǎn)現(xiàn)象，直接采用該掃描方式會造成軸外視場隨掃描角的變化而旋轉(zhuǎn)，從而無法配準視場。所以采用45°鏡搖掃方式限制了多元線列或面陣探測器在儀器中的使用，從而使得系統(tǒng)的探測靈敏度無法通過采用多元探測器來獲得提高，這一顯著缺點致使45°鏡搖掃方式在多元探測器系統(tǒng)中的應(yīng)用受到限制。
多元并掃采用橢圓雙面鏡掃描，多元并掃不存在像面旋轉(zhuǎn)現(xiàn)象，但當掃描角度較大時，橢圓雙面鏡的長軸將變得十分長，對加工和檢測帶來難度。而且隨著雙面鏡的面積增大，不僅會增加掃描鏡的重量、轉(zhuǎn)動慣量和驅(qū)動功率，還可能使雙面鏡無法承受發(fā)射時的振動和沖擊。另外雙面鏡在軌運行時的鏡面熱變形、力學變形會影響光學系統(tǒng)的成像質(zhì)量，而這些都與雙面鏡的結(jié)構(gòu)有直接關(guān)系，因此航天遙感界一直在積極研究空間用的雙面掃描鏡。

發(fā)明內(nèi)容
本實用新型的目的就是要提供一種可降低加工和檢測難度，降低重量和轉(zhuǎn)動慣量的輕量化空間用的橢圓雙面掃描鏡。
本實用新型的橢圓雙面掃描鏡由鈹材料加工制成，正反二鏡面1、2均為反射面，二鏡面之間開有為減輕掃描鏡自重的多個輕量化通孔3，其特征在于在橢圓雙面掃描鏡的長軸方向的上下兩端各有一切除端，構(gòu)成非標準橢圓雙面掃描鏡，切除端直線4與橢圓圓弧的交點處以弧線5過渡，切割部分面積不超過掃描鏡面積的5％。所說的輕量化通孔3為正三角形，邊線交點以小圓弧6過渡。輕量化通孔以橢圓短軸為中心，對稱排列，并與橢圓短軸平行。沿著橢圓短軸開有半圓加矩形的用于裝配系統(tǒng)轉(zhuǎn)軸的通孔7，在矩形通孔一側(cè)的鏡面中心開有矩形盲孔8，通孔7和盲孔8用于裝配光學系統(tǒng)的轉(zhuǎn)軸。
本實用新型的優(yōu)點是1.橢圓雙面掃描鏡的部分切除，對光學系統(tǒng)影響甚微。但可以大大地減小掃描鏡的重量、轉(zhuǎn)動慣量和驅(qū)動功率等，同時對掃描鏡的加工和檢測帶來方便。
2.輕量化通孔采用與掃描鏡橢圓短軸方向排列，對鏡面形變非常小，相對于其轉(zhuǎn)軸中心基本對稱，質(zhì)心與幾何中心的偏差非常小，可忽略靜平衡和動平衡的影響，運轉(zhuǎn)時鏡面的力學變形小、鏡面熱梯度也非常小。


圖1為橢圓雙面掃描鏡的剖面結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為橢圓雙面掃描鏡的平面示意圖。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖對本實用新型的具體實施方式
作詳細介紹首先根據(jù)航天遙感儀器的主光學口徑和掃描視場，確定橢圓雙面掃描鏡的長軸和短軸的長度，短軸的長度為主光學口徑，長軸的長度為 其中Φ為主光學口徑，即短軸的長度，θ為系統(tǒng)半掃描視場角，在長、短軸長度確定后，二端各加4-5mm余量，以利于鍍膜。由于航天遙感儀器中掃描鏡之后的望遠鏡系統(tǒng)是個能量系統(tǒng)，所以對掃描鏡上下兩端進行局部切割，切割部分面積不超過掃描鏡鏡面的5％，這對光學系統(tǒng)的影響甚微。然后根據(jù)光學系統(tǒng)的轉(zhuǎn)軸直徑和掃描鏡的線度，確定掃描鏡的厚度。輕量化通孔的尺寸要保證不影響鏡面面形。
下面我們提供一個經(jīng)過力學、熱學分析，設(shè)計參數(shù)優(yōu)化的實施例系統(tǒng)主光學口徑Φ為200mm，半掃描視場角θ為30°，光學系統(tǒng)的轉(zhuǎn)軸直徑為20mmmm，那么雙面鏡橢圓長軸長度為400mm，短軸長度為200mm。長短軸二端各加5mm余量，則長短軸分別為410mm和210mm。然后在橢圓雙面掃描鏡的長軸方向的上下二端加以切割，使其長軸為360mm，這對光學系統(tǒng)的影響很小，系統(tǒng)可以接受。雙面鏡鏡面1、2的厚度各為3.5mm，減輕孔形狀為正三角形，邊長為26.5mm，三角形邊與邊的過渡圓角R＝2mm，切割直線與橢圓圓弧的過渡圓角為2mm。
輕量化設(shè)計后，雙面鏡的外形體積減小12％，重量減小58％，繞轉(zhuǎn)軸的轉(zhuǎn)動慣量減小66％，同時可極大地減小其驅(qū)動功率等，方便掃描鏡的加工和檢測，而對光學成像的影響很小。
權(quán)利要求1.一種空間用的輕量化橢圓雙面掃描鏡，其正反二鏡面(1、2)均為反射面，二鏡面之間開有為減輕掃描鏡自重的多個輕量化通孔(3)，其特征在于在橢圓雙面掃描鏡的長軸方向的上下兩端各有一切除端，構(gòu)成非標準橢圓雙面掃描鏡，切割部分面積不超過掃描鏡面積的5％；所說的輕量化通孔(3)為正三角形，輕量化通孔以橢圓短軸為中心，對稱排列，并與橢圓短軸平行。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的一種空間用的輕量化橢圓雙面掃描鏡，其特征在于所說的輕量化通孔(3)的正三角形邊線交點以小圓弧(6)過渡。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的一種空間用的輕量化橢圓雙面掃描鏡，其特征在于所說的切除端直線(4)與橢圓圓弧的交點處以弧線(5)過渡。
專利摘要本實用新型公開了一種空間用的輕量化橢圓雙面掃描鏡，其特征在于在橢圓雙面掃描鏡的長軸方向的上下兩端各有一切除端，構(gòu)成非標準橢圓雙面掃描鏡。橢圓雙面掃描鏡的部分切除，對光學系統(tǒng)影響甚微。但可以大大地減小掃描鏡的重量、轉(zhuǎn)動慣量和驅(qū)動功率等，同時對掃描鏡的加工和檢測帶來方便。
文檔編號G02B26/10GK2702331SQ200420036628
公開日2005年5月25日 申請日期2004年6月22日 優(yōu)先權(quán)日2004年6月22日
發(fā)明者姚志雄, 張寶龍, 劉銀年, 王建宇 申請人:中國科學院上海技術(shù)物理研究所