[发明专利]一种透射式大口径红外透镜、加工工装及加工方法

说明书

本发明涉及一种透射式大口径红外透镜、加工工装及加工方法，解决了大口径透射式主镜难拼接和加工的问题。一种透射式大口径红外透镜，包括镜框、设置在镜框内的多个子镜，子镜包括一个圆形子镜和八个扇形子镜。本发明能够稳定、可靠地完成主镜的拼接及加工，结构件的挡光面积仅占主镜口径的8％，大大降低拼接难度，大幅降低结构件挡光程度，节约成本，易于控制研制周期，防止镜与镜框接触面造成破坏，防止影响主镜面型,加工过程平稳、可靠,能达到较好的平面度和粗糙度,最大尺寸达φ600mm。

技术领域

本发明涉及光学应用技术领域，特别是涉及一种大口径红外透镜及其工装和加工方法。

背景技术

红外系统具有全天候的监视能力，所以其在航空、航天、军工及民用等领域有着十分广泛的应用。

但是透射式红外光学系统由于受限于镜坯材料的尺寸，所以目前的透射式红外系统较可见光系统口径要小的多，欧美等国家的在轨侦查红外系统，口径也一般只做到400mm。

二元光学元件是将周期性的衍射结构制作在基底上，相比传统透镜，二元光学元件具有体积小、重量轻、可折叠、设计自由度多、材料选择性宽等优点。上述特点使得拼接可折叠式二元光学系统成了空间大口径望远镜实施的可行之路。大口径是高成像质量和高分辨率的基本要求，所以各国都在极力地研发自己的大口径二元光学红外系统。

以往传统的拼接主镜的思路是先将各子镜加工好，然后将各子镜按照设计好的拼接形式逐个拼接在一起，这种方法在反射式主镜的拼接中有广泛应用。；虽然这种传统的拼接主镜的思路在透射式主镜拼接时理论上可行，然而透射式主镜的拼接不同于反射式主镜的拼接，透射主镜的拼接需要考虑遮挡，所以主镜镜框设计不能太复杂，这样拼接后的精度直接依赖加工的精度，而由于光学加工误差、结构加工误差及拼接误差累积在一起往往造成拼接主镜不能满足实际成像要求。然而，大口径透射式主镜的拼接和加工的难题却一直没能得到解决。

发明内容

为了克服上述现有技术的不足，本发明提供了一种大口径红外透镜的拼接与加工方法，该发明能够稳定、可靠地完成主镜的拼接及加工工作，结构件的挡光面积仅占主镜口径的8％，而且结构件的刚度和强度都满足使用要求。

为实现上述目的，本发明所采用的技术解决方案如下：

一种透射式大口径红外透镜，包括镜框、设置在镜框内的多个子镜；其特殊之处是，所述镜框外设置有镜框法兰，所述镜框上设置有多个注胶孔；所述镜框内设置有镜框沉台；所述镜框法兰上设置有多个安装孔；所述子镜边缘设置有子镜沉台；所述镜框沉台与子镜沉台相匹配；所述多个子镜与镜框粘接且一体加工成型。

进一步地，上述子镜包括一个圆形子镜和八个扇形子镜。

进一步地，上述加工工装具体包括平面加工工装和衍射面加工工装；所述平面加工工装包括平面加工工装法兰、设置在法兰内的平面加工工装凹面、设置在法兰上的多个圆周均布的通孔；平面加工工装法兰上的通孔与透射式大口径红外透镜的安装孔一一对应；所述平面加工工装凹面与红外透镜衍射面面型相匹配；所述衍射面加工工装包括衍射面加工工装法兰、设置在法兰内的平面加工工装平面、设置在法兰上的多个圆周均布的通孔；衍射面加工工装法兰上的通孔与透射式大口径红外透镜的安装孔一一对应。

进一步地，上述平面加工工装和衍射面加工工装的背面均设置有动平衡调节装置。

进一步地，上述平面加工工装的背面设置有加强筋；所述衍射面加工工装背面设置有减重结构。

上述透射式大口径红外透镜的加工方法，包括以下步骤：

步骤1：子镜毛坯通过沉台方式搭接在镜框内并粘接，要求：所有子镜毛坯沿镜框轴向的一个端面共面，形成主镜平面；另一个端面形成主镜衍射面，即衍射面；

步骤2：对步骤1所形成的主镜平面和主镜衍射面进行车削加工，形成透射式大口径红外透镜。