[发明专利]用于大尺寸拼接光学元件的支撑结构及其安装方法

说明书

本发明涉及天文光学技术领域，具体涉及一种用于大尺寸拼接光学元件的支撑结构及其安装方法。多个光学元件通过锁紧装置固定安装在框架上。光学元件在框架内排布，相邻光学元件之间的最大间隙小于1mm。光学元件具有底部定位面和侧边定位面。框架的内部设置有定位台肩。定位台肩的上端面与水平面之间具有倾角，对光学元件的底部定位面形成支撑。锁紧装置包括弹簧片。弹簧片的上端从相邻光学元件的间隙中延伸出，对光学元件的侧边形成包裹。弹簧片的侧面对侧边定位面形成定位。弹簧片的下端与定位台肩连接。该光学元件支撑结构在满足空间分配的前提下，为拼接式光学器件，提供了一种兼备高精度定位和抗冲击性能的柔性支撑结构。

技术领域

本发明涉及天文光学技术领域，具体涉及一种用于大尺寸拼接光学元件的支撑结构及其安装方法。

背景技术

天文望远镜光谱仪是一种天文望远镜的终端仪器，用于对星光进行光谱观测。为了实现大视场、多波段、高效率的天文光谱测量，采用大尺寸拼接光栅组作为色散元件，安装于望远镜焦面前，实现天文科学目标的光谱色散功能。大尺寸拼接光栅组件与前置光学系统和主焦面配合，可以对目标天区的天体开展高效率的无缝光谱巡天观测。

大尺寸拼接光栅组件由若干块光栅拼接而成，如附图1所示、且每块光栅11与主光机焦面10的距离和倾角均有差别，以实现分波段、大视场的观测要求，因此各块光栅需要相互独立的固定在光栅框中；然而光栅与光栅之间间隙最大仅有0.68mm，且需要保证光栅与焦面相对位置的精度，并尽可能的减少挡光，因此用于光栅支撑结构的空间分配极其有限；组件与焦面的距离很近，长期运行在低温环境中；同时该组件在运输时可能经受极高的冲击负载和振动，因此在保证光栅支撑结构的空间分配的要求下，要保证有足够的强度和支撑定位精度。

发明内容

本发明的目的在于提供一种兼备高精度定位和抗冲击性能的柔性支撑结构以及相应的安装方法，可以用于需经受高冲击、大幅温变、结构紧凑的光学元件的支撑方案设计中。

为实现上述目的，本发明的第一方面提出一种用于大尺寸拼接光学元件的支撑结构，包括光学元件、锁紧装置和框架，多个光学元件通过锁紧装置固定安装在框架上；

所述光学元件在框架内排布，多个光学元件在框架内形成光学元件组，相邻光学元件之间的最大间隙小于1mm，光学元件具有底部定位面和侧边定位面；

所述框架的内部设置有定位台肩，定位台肩的上端面与水平面之间具有倾角，对光学元件的底部定位面形成支撑；

所述锁紧装置包括弹簧片，弹簧片被置于光学元件与定位台肩之间，弹簧片的上端从相邻光学元件的间隙中延伸出，对光学元件的侧边形成包裹，弹簧片的侧面对侧边定位面形成定位，弹簧片的下端与定位台肩连接。

作为优选，每个光学元件的侧边定位面上设置有多个锁紧装置，每个光学元件的侧边定位面的对面上至少设置有一个锁紧装置，相邻光学元件的锁紧装置在间隙中相互交错。如此设置，能够减少安装锁紧装置的数量，进而减少锁紧装置在光学元件上覆盖的面积，有效避免了锁紧装置与光学元件发生干涉。

作为优选，弹簧片在光学元件的侧边形成C型包裹，C型包裹的一端向下延伸形成弹簧片的固定端，固定端通过紧固件与定位台肩的侧面相连。如此设置，可以有效的约束光学元件的位移，并且最大程度的保证了通光面积，避免了锁紧装置对光路的遮挡，且这种约束方式不对其施加额外的预紧力，结构受到振动时，弹簧片发生变形可以吸收能量，避免光学元件受到严重冲击破坏。

作为优选，弹簧片与光学元件之间设置有粘结胶层，弹簧片与粘结胶层的厚度之和等于相邻光学元件之间的最大间隙。通过精确控制弹簧片与粘结胶层的厚度之和，来确保光学元件的定位精度。

作为优选，定位台肩的上端面呈折线型，与水平面之间具有多个倾角，支撑同一个光学元件的定位台肩的上端面的倾角相同。如此设置，使得每个光学元件在框架中能够具有不同的空间位置，用以满足不同光学设计的要求。