一種工作于低溫環(huán)境的折射棱鏡柔性支撐結(jié)構(gòu)的制作方法
【專利摘要】一種工作于低溫環(huán)境的折射棱鏡柔性支撐結(jié)構(gòu)屬于紅外成像【技術(shù)領(lǐng)域】，目的在于解決現(xiàn)有技術(shù)存在的影響折射棱鏡面形精度和無法滿足折射棱鏡相對位置精度的要求的問題。本發(fā)明包括柔性底座、支桿和柔性壓板；柔性底座上表面安裝有三處固定的底面襯墊，柔性底座上表面和柔性壓板下表面一體加工有四處中心對稱的底板小柔性環(huán)節(jié)和三處底板大柔性環(huán)節(jié)，柔性底座三個內(nèi)側(cè)面分別設(shè)置有凹槽，每個凹槽中設(shè)置有側(cè)面定位單元，通過側(cè)面定位單元實現(xiàn)對折射棱鏡的側(cè)面定位；兩個側(cè)面的側(cè)面定位單元與柔性底座為固定連接，一個側(cè)面的側(cè)面定位單元與柔性底座為柔性連接；柔性底座通過三個支桿與柔性壓板連接，實現(xiàn)對折射棱鏡的柔性支撐。
【專利說明】一種工作于低溫環(huán)境的折射棱鏡柔性支撐結(jié)構(gòu)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于紅外成像【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及的一種工作于低溫環(huán)境的折射棱鏡柔性支撐結(jié)構(gòu)。
【背景技術(shù)】
[0002]作為天文望遠鏡焦面分系統(tǒng)中的重要部件，紅外光譜成像儀可以對太空中的紅外譜段的電磁波信息進行收集與記錄，以便觀測低溫恒星與星云等暗目標(biāo)，為天體物理學(xué)研究人員提供恒星與行星誕生的研究素材。通常構(gòu)成紅外光譜儀的基礎(chǔ)元件有狹縫、光學(xué)反射鏡、階梯光柵、折射棱鏡與紅外焦面器件。由于所有溫度高于絕對零度的物體都具有紅外光譜輻射，因此紅外焦面器件視場觀測到的所有背景與光譜儀自身的結(jié)構(gòu)都會產(chǎn)生噪聲紅外輻射。為了濾除上述電磁輻射噪聲，實現(xiàn)紅外光譜儀成像的高信噪比，需要對紅外光譜成像儀的光機結(jié)構(gòu)進行低溫液氮冷卻，并將整個結(jié)構(gòu)保持在_173°C。所有的光機結(jié)構(gòu)是在常溫20°C環(huán)境下加工、裝配、檢測的，但當(dāng)其工作時環(huán)境溫度卻要降低193°C，如此大范圍的溫度變化對光機結(jié)構(gòu)的熱穩(wěn)定性提出了嚴苛的要求。要保證所有光學(xué)器件在低溫冷卻之后的相對位置精度與自身光學(xué)指標(biāo)仍在設(shè)計允差范圍內(nèi)，所有結(jié)構(gòu)零部件不因低溫冷卻發(fā)生結(jié)構(gòu)破壞與失效，是進行低溫紅外光學(xué)結(jié)構(gòu)設(shè)計的難點。其中色散棱鏡作為折射光學(xué)器件，由于其自身的通光性要求，必須選用光學(xué)玻璃材料。而目前機械結(jié)構(gòu)可選用的材料均無法實現(xiàn)在200°C變化范圍內(nèi)與光學(xué)玻璃材料熱膨脹系數(shù)的一致性。因此設(shè)計合理的折射棱鏡支撐結(jié)構(gòu)，保證折射棱鏡在低溫冷卻環(huán)境下的面形精度與相對位置精度是保證光譜儀成像質(zhì)量的關(guān)鍵。
[0003]英文書籍《TheInfrared&Electro-Optical Systems Handbook))中公開了一種名稱為 A semikinematic mounting for a right-angle prism( 一種直角折射棱鏡半運動學(xué)支撐結(jié)構(gòu))的技術(shù)方案。參見附圖1，該支撐結(jié)構(gòu)包括底板1、支撐凸臺2、定位銷3、壓條4、直角棱鏡5、棱鏡上表面6、壓板7、壓緊螺釘8和橡膠墊9 ;在底板I上一體加工出三處共面的支撐凸臺2來支撐直角棱鏡5的下表面，約束棱鏡的兩個轉(zhuǎn)動自由度與一個平動自由度。通過在底板I上安裝三處定位銷3與直角棱鏡5的兩個側(cè)表面接觸，約束另外的一個轉(zhuǎn)動自由度與兩個平動自由度。最后通過壓條4與壓板7提供兩個方向的預(yù)緊力，保持棱鏡表面與支撐凸臺2和定位銷3的接觸，實現(xiàn)對直角棱鏡5的半運動學(xué)約束安裝。這種安裝技術(shù)的缺點是:a)用于壓緊棱鏡上表面的彈性橡膠墊只能在常溫下使用，在100K低溫環(huán)境下會失效山)壓條靠機械接觸實現(xiàn)對棱鏡側(cè)面的壓緊，當(dāng)棱鏡遇冷尺寸收縮后壓緊力會消失，棱鏡無法定位。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于提出一種工作于低溫環(huán)境的折射棱鏡柔性支撐結(jié)構(gòu)，解決現(xiàn)有技術(shù)存在的影響折射棱鏡面形精度和無法滿足折射棱鏡相對位置精度的要求的問題。
[0005]為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的一種工作于低溫環(huán)境的折射棱鏡柔性支撐結(jié)構(gòu)包括柔性底座、支桿和柔性壓板；
[0006]所述柔性底座上表面安裝有三處固定的底面襯墊，同時一體加工有四處中心對稱的底板小柔性環(huán)節(jié)和三處底板大柔性環(huán)節(jié)，所述每個底板大柔性環(huán)節(jié)和每個底板小柔性環(huán)節(jié)上粘接有柔性襯墊，所述柔性底座三個內(nèi)側(cè)面分別設(shè)置有凹槽，其中與折射棱鏡的兩個通光面相接觸的兩個側(cè)面分別設(shè)置有兩處凹槽，與非通光面接觸的側(cè)面設(shè)置有一處凹槽，所述每個凹槽中設(shè)置有側(cè)面定位單元，通過所述側(cè)面定位單元實現(xiàn)對折射棱鏡的側(cè)面定位；所述兩個側(cè)面的側(cè)面定位單元與柔性底座為固定連接，一個側(cè)面的側(cè)面定位單元與柔性底座為柔性連接；
[0007]所述柔性壓板下表面與柔性底座相對位置加工有四處中心對稱的底板小柔性環(huán)節(jié)和三處底板大柔性環(huán)節(jié)；
[0008]所述柔性底座通過三個支桿與所述柔性壓板連接，實現(xiàn)對折射棱鏡的柔性支撐。
[0009]所述支桿與所述柔性底座螺紋連接，所述支桿通過柔性鎖緊單元與所述柔性壓板連接。
[0010]所述柔性鎖緊單元包括依次設(shè)置在支桿上端露出部分的墊圈1、頂面預(yù)緊彈簧、墊圈II和預(yù)緊螺母，所述預(yù)緊螺母和所述支桿螺紋連接。
[0011]所述側(cè)面定位單元包括側(cè)面襯墊和壓片，通過所述壓片將所述側(cè)面襯墊固定在所述柔性底座的凹槽中。
[0012]所述柔性底座一個側(cè)面上的側(cè)面定位單元中的側(cè)面襯墊的內(nèi)側(cè)面通過側(cè)面預(yù)緊彈簧與所述凹槽內(nèi)側(cè)面接觸。
[0013]所述柔性襯墊為聚甲醛高分子材料。
[0014]所述底板小柔性環(huán)節(jié)和底板大柔性環(huán)節(jié)結(jié)構(gòu)相同，所述底板小柔性環(huán)節(jié)包括圓柱形襯墊基體、柔性橫梁和柔性縱梁；所述兩個柔性橫梁與兩個柔性縱梁關(guān)于圓柱形襯墊基體旋轉(zhuǎn)對稱設(shè)置，所述圓柱形襯墊基體、柔性橫梁和柔性縱梁與所述柔性底座為一體式結(jié)構(gòu)。
[0015]所述柔性底座每個外側(cè)面均設(shè)置有安裝接口。
[0016]本發(fā)明的有益效果為:本發(fā)明的一種工作于低溫環(huán)境的折射棱鏡柔性支撐結(jié)構(gòu)在柔性底座上安裝有三個固定的底面襯墊，通過這三個共面的小平面，可約束折射棱鏡的一個平動自由度與兩個轉(zhuǎn)動自由度。由三個頂面預(yù)緊彈簧預(yù)緊的柔性壓板對折射棱鏡提供了向下的預(yù)緊力，使折射棱鏡的下表面與三處底面襯墊始終保持接觸。三處通過壓片安裝于柔性底座的側(cè)面襯墊可以約束折射棱鏡的剩余兩個平動自由度與一個轉(zhuǎn)動自由度，從而將棱鏡完全定位而沒有過約束。通過一個側(cè)面上帶有側(cè)面預(yù)緊彈簧的側(cè)面襯墊對折射棱鏡施加了水平方向的預(yù)緊力，從而使得三個側(cè)面的側(cè)面襯墊與折射棱鏡的三個側(cè)面始終保持接觸。通過合理的設(shè)計側(cè)面襯墊的厚度與選擇合適的材料，實現(xiàn)對折射棱鏡與柔性底座之間的熱補償，從而保證折射棱鏡與柔性底座相對位置關(guān)系的穩(wěn)定性。為了增加折射棱鏡與支撐結(jié)構(gòu)之間的熱傳導(dǎo)，減小棱鏡在溫度變化后的熱平衡慣性，在柔性底座與柔性壓板中均一體化加工有底板小柔性環(huán)節(jié)和底板大柔性環(huán)節(jié)，每處底板小柔性環(huán)節(jié)和底板大柔性環(huán)節(jié)通過旋轉(zhuǎn)對稱的兩個柔性橫梁與兩個柔性縱梁與柔性底座連成一體并具有一定柔性。在每個底板小柔性環(huán)節(jié)和底板大柔性環(huán)節(jié)中間安裝有一片柔性襯墊，與折射棱鏡的上下表面分別接觸，以增強棱鏡的熱傳導(dǎo)面積。柔性環(huán)節(jié)的存在使得柔性襯墊相對于柔性底座具有一定的變形位移柔度，這就允許在低溫冷卻或升至室溫時，柔性襯墊與棱鏡的表面始終接觸且不會對棱鏡的安裝引入過定位，保證了折射棱鏡的安裝定位精度與通光面的面形精度。
[0017]本發(fā)明的一種工作于低溫環(huán)境的折射棱鏡柔性支撐結(jié)構(gòu)在實現(xiàn)對折射棱鏡半運動學(xué)定位安裝的同時，通過設(shè)計的預(yù)緊彈簧與側(cè)面襯墊，保證了對棱鏡的有效預(yù)緊與相對底座的位置精度，并通過在柔性底座和柔性壓板中設(shè)計的柔性襯墊大大增加了棱鏡的熱傳導(dǎo)能力，減小了棱鏡的熱慣性，有效地保證棱鏡在大溫度變化范圍內(nèi)較快實現(xiàn)熱平衡的同時，面形精度與安裝定位精度不超出光學(xué)設(shè)計的允差值，結(jié)構(gòu)簡單，加工方便，工作可靠，當(dāng)使折射棱鏡組件處于_173°C的低溫冷卻環(huán)境中時，仍能保證折射棱鏡通光面的面形精度與相對位置安裝精度在光學(xué)設(shè)計指標(biāo)范圍內(nèi)，滿足紅外光譜儀成像要求，并減小折射棱鏡支撐結(jié)構(gòu)裝配過程中的殘余應(yīng)力與低溫冷卻后的結(jié)構(gòu)應(yīng)力。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0018]圖1為現(xiàn)有技術(shù)的一種直角棱鏡半運動學(xué)支撐結(jié)構(gòu)示意圖；
[0019]圖2為本發(fā)明的一種工作于低溫環(huán)境的折射棱鏡柔性支撐結(jié)構(gòu)示意圖；
[0020]圖3為圖2中添加折射棱鏡后的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0021]圖4為圖2中裝配關(guān)系的爆炸示意圖；
[0022]圖5為圖4的右視投影示意圖；
[0023]圖6為本發(fā)明的一種工作于低溫環(huán)境的折射棱鏡柔性支撐結(jié)構(gòu)中柔性底座的正等測不意圖；
[0024]圖7為本發(fā)明的一種工作于低溫環(huán)境的折射棱鏡柔性支撐結(jié)構(gòu)中柔性底座的俯視不意圖；
[0025]其中:1、底板，2、支撐凸臺，3、定位銷，4、壓條，5、直角棱鏡，6、棱鏡上表面，7、壓板，8、壓緊螺釘，9、橡膠墊，10、柔性底座，11、折射棱鏡，12、支桿，13、柔性壓板，14、壓片，15、側(cè)面襯墊，16、墊圈I，17、頂面預(yù)緊彈簧，18、墊圈II，19、預(yù)緊螺母，20、底面襯墊，21、柔性襯墊，22、安裝接口，23、側(cè)面預(yù)緊彈簧，24、底板小柔性環(huán)節(jié)，25、底板大柔性環(huán)節(jié)，26、柔性橫梁，27、柔性縱梁。
【具體實施方式】
[0026]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的實施方式作進一步說明。
[0027]參見附圖2和附圖3，一種工作于低溫環(huán)境的折射棱鏡柔性支撐結(jié)構(gòu)包括柔性底座10、支桿12和柔性壓板13 ；
[0028]參見附圖4、附圖5、附圖6和附圖7所述柔性底座10上表面安裝有三處固定的底面襯墊20，同時一體加工有四處中心對稱的底板小柔性環(huán)節(jié)24和三處底板大柔性環(huán)節(jié)25，所述每個底板大柔性環(huán)節(jié)25和每個底板小柔性環(huán)節(jié)24上粘接有柔性襯墊21，所述柔性底座10三個內(nèi)側(cè)面分別設(shè)置有凹槽,其中與折射棱鏡11的兩個通光面相接觸的兩個側(cè)面分別設(shè)置有兩處凹槽，與非通光面接觸的側(cè)面設(shè)置有一處凹槽，所述每個凹槽中設(shè)置有側(cè)面定位單元，通過所述側(cè)面定位單元實現(xiàn)對折射棱鏡11的側(cè)面定位；所述一個長邊側(cè)面和一個短邊側(cè)面上的側(cè)面定位單元與柔性底座10為固定連接，另一個長邊側(cè)面的側(cè)面定位單元與柔性底座10為柔性連接；[0029]所述柔性壓板13下表面與柔性底座10相對位置加工有四處中心對稱的底板小柔性環(huán)節(jié)24和三處底板大柔性環(huán)節(jié)25 ；
[0030]所述柔性底座10通過三個支桿12與所述柔性壓板13連接，實現(xiàn)對折射棱鏡11的柔性支撐。
[0031]所述支桿12與所述柔性底座10螺紋連接，所述支桿12通過柔性鎖緊單元與所述柔性壓板13連接。
[0032]所述柔性鎖緊單元包括依次設(shè)置在支桿12上端露出部分的墊圈I 16、頂面預(yù)緊彈簧17、墊圈II 18和預(yù)緊螺母19，所述預(yù)緊螺母19和所述支桿12螺紋連接。
[0033]所述側(cè)面定位單元包括側(cè)面襯墊15和壓片14，通過所述壓片14將所述側(cè)面襯墊15固定在所述柔性底座10的凹槽中。
[0034]所述柔性底座10 —個側(cè)面上的側(cè)面定位單元中的側(cè)面襯墊15的內(nèi)側(cè)面通過側(cè)面預(yù)緊彈簧23與所述凹槽內(nèi)側(cè)面接觸。
[0035]所述柔性襯墊21為聚甲醛高分子材料。
[0036]所述底板小柔性環(huán)節(jié)24和底板大柔性環(huán)節(jié)25結(jié)構(gòu)相同，所述底板小柔性環(huán)節(jié)24包括圓柱形襯墊基體、柔性橫梁26和柔性縱梁27 ;所述兩個柔性橫梁26與兩個柔性縱梁27關(guān)于圓柱形襯墊基體旋轉(zhuǎn)對稱設(shè)置，所述圓柱形襯墊基體、柔性橫梁26和柔性縱梁27與所述柔性底座10為一體式結(jié)構(gòu)。
[0037]所述柔性底座10每個外側(cè)面均設(shè)置有安裝接口 22。
[0038]折射棱鏡11外形為五面體，高度為200mm，其水平截面形狀為等腰三角形，三邊長度為IOOmmX 150mmX 150mm,材料為紅外石英玻璃。柔性底座10邊緣厚度為25mm，中間的三角形腔底板厚度為15mm，材料為7079鋁合金。在柔性底座10的外緣一體化加工有三處支耳狀的安裝接口 22作為棱鏡支撐組件結(jié)構(gòu)的機械接口。安裝接口 22的尺寸為20mmX IlmmX 15mm,且每處均有能通過M6螺栓的通孔。在柔性底座10的三角形腔底板通過電火花線切割加工有三處底板大柔性環(huán)節(jié)25與四處底板小柔性環(huán)節(jié)24。每處底板大柔性環(huán)節(jié)25與底板小柔性環(huán)節(jié)24由中心的圓柱形襯墊基體與柔性橫梁26、柔性縱梁27組成，并連成一體。每處柔性環(huán)節(jié)的兩根寬度為Imm的柔性橫梁26與兩根寬度為Imm的柔性縱梁27分別提供了縱向與橫向的柔度，每處底板大柔性環(huán)節(jié)25與底板小柔性環(huán)節(jié)24上都粘接有一片圓形的銦金屬片用于與折射棱鏡11接觸以增大熱傳導(dǎo)。在柔性底座10上還固定有三處材料為聚酰亞胺的底面襯墊20，用于約束棱鏡的一個平動自由度與兩個轉(zhuǎn)動自由度。該材料的選用同時可以減小底面襯墊與棱鏡之間的摩擦系數(shù)，更有利于棱鏡相對柔性底座10的自由熱變形。在柔性底座10上安裝有三處固定的側(cè)面襯墊15與兩處通過側(cè)面預(yù)緊彈簧23預(yù)緊壓在棱鏡側(cè)表面的側(cè)面襯墊15，該襯墊選用聚甲醛高分子材料，以便于棱鏡相對于襯墊的相對滑移變形并對鋁質(zhì)的柔性底座10與石英材料的折射棱鏡11之間實現(xiàn)熱補償設(shè)計，保證棱鏡的相對位置精度。在溫度大范圍變化時，五處側(cè)面襯墊15實現(xiàn)了對折射棱鏡11剩余兩個平動自由度與一個轉(zhuǎn)動自由度的約束，加上柔性底座10上的三處底面襯墊20，實現(xiàn)了對折射棱鏡11六個剛體位移自由度的半運動學(xué)約束。三根支桿12尺寸為Φ IOmmX 230mm，材料為7079鋁合金。其下端經(jīng)過車削加工有螺紋，以便安裝在柔性底座10，上端同樣車削有螺紋用于安裝墊圈16、頂面預(yù)緊彈簧17、墊圈18、預(yù)緊螺母19以實現(xiàn)柔性壓板13對折射棱鏡11的預(yù)緊力。通過旋擰預(yù)緊螺母19以實現(xiàn)預(yù)緊力的調(diào)整。柔性壓板13厚度為15_，材料為7079鋁合金。在柔性壓板13上通過電火花線切割加工同底板大柔性環(huán)節(jié)25與底板小柔性環(huán)節(jié)24形狀完全相同的七處柔性環(huán)節(jié)，在每處底板大柔性環(huán)節(jié)25與底板小柔性環(huán)節(jié)24中心粘接有一片圓形的銦金屬片用于與折射棱鏡11接觸以增大熱傳導(dǎo)。
【權(quán)利要求】
1.一種工作于低溫環(huán)境的折射棱鏡柔性支撐結(jié)構(gòu)，其特征在于，包括柔性底座(10)、支桿(12)和柔性壓板(13)； 所述柔性底座(10)上表面安裝有三處固定的底面襯墊(20)，同時一體加工有四處中心對稱的底板小柔性環(huán)節(jié)(24)和三處底板大柔性環(huán)節(jié)(25)，所述每個底板大柔性環(huán)節(jié)(25)和每個底板小柔性環(huán)節(jié)(24)上粘接有柔性襯墊(21)，所述柔性底座(10)三個內(nèi)側(cè)面分別設(shè)置有凹槽，其中與折射棱鏡(11)的兩個通光面相接觸的兩個側(cè)面分別設(shè)置有兩處凹槽，與非通光面接觸的側(cè)面設(shè)置有一處凹槽，所述每個凹槽中設(shè)置有側(cè)面定位單元，通過所述側(cè)面定位單元實現(xiàn)對折射棱鏡(11)的側(cè)面定位；所述兩個側(cè)面的側(cè)面定位單元與柔性底座(10)為固定連接，一個側(cè)面的側(cè)面定位單元與柔性底座(10)為柔性連接； 所述柔性壓板(13)下表面與柔性底座(10)相對位置加工有四處中心對稱的底板小柔性環(huán)節(jié)(24)和三處底板大柔性環(huán)節(jié)(25)； 所述柔性底座(10)通過三個支桿(12)與所述柔性壓板(13)連接，實現(xiàn)對折射棱鏡(11)的柔性支撐。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種工作于低溫環(huán)境的折射棱鏡柔性支撐結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述支桿(12)與所述柔性底座(10)螺紋連接，所述支桿(12)通過柔性鎖緊單元與所述柔性壓板(13)連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種工作于低溫環(huán)境的折射棱鏡柔性支撐結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述柔性鎖緊單元包括依次設(shè)置在支桿(12)上端露出部分的墊圈I (16)、頂面預(yù)緊彈簧(17)、墊圈II (18)和預(yù)緊螺母(19)，所述預(yù)緊螺母(19)和所述支桿(12)螺紋連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種工作于低溫環(huán)境的折射棱鏡柔性支撐結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述側(cè)面定位單元包括側(cè)面襯墊(15)和壓片(14)，通過所述壓片(14)將所述側(cè)面襯墊(15)固定在所述柔性底座(10)的凹槽中。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或4所述的一種工作于低溫環(huán)境的折射棱鏡柔性支撐結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述柔性底座(10) —個側(cè)面上的側(cè)面定位單元中的側(cè)面襯墊(15)的內(nèi)側(cè)面通過側(cè)面預(yù)緊彈簧(23)與所述凹槽內(nèi)側(cè)面接觸。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種工作于低溫環(huán)境的折射棱鏡柔性支撐結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述柔性襯墊(21)為聚甲醛高分子材料。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種工作于低溫環(huán)境的折射棱鏡柔性支撐結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述底板小柔性環(huán)節(jié)(24)和底板大柔性環(huán)節(jié)(25)結(jié)構(gòu)相同，所述底板小柔性環(huán)節(jié)(24)包括圓柱形襯墊基體、柔性橫梁(26)和柔性縱梁(27);所述兩個柔性橫梁(26)與兩個柔性縱梁(27)關(guān)于圓柱形襯墊基體旋轉(zhuǎn)對稱設(shè)置，所述圓柱形襯墊基體、柔性橫梁(26)和柔性縱梁(27)與所述柔性底座(10)為一體式結(jié)構(gòu)。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種工作于低溫環(huán)境的折射棱鏡柔性支撐結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述柔性底座(10)每個外側(cè)面均設(shè)置有安裝接口(22)。
【文檔編號】G01J3/02GK103995340SQ201410188013
【公開日】2014年8月20日 申請日期:2014年5月5日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月5日
【發(fā)明者】李宗軒, 金光, 張雷, 安源, 解鵬 申請人:中國科學(xué)院長春光學(xué)精密機械與物理研究所