本發(fā)明涉及低溫紅外
技術(shù)領(lǐng)域：
，具體涉及一種冷光學(xué)技術(shù)中透鏡的安裝定位裝置。
背景技術(shù)：
：隨著紅外技術(shù)的不斷發(fā)展，地基以及空間大口徑望遠(yuǎn)鏡上的紅外成像終端等設(shè)備的應(yīng)用也越來越廣泛，與此同時，人們對紅外探測儀器性能的要求也越來越高，當(dāng)探測的目標(biāo)信號十分微弱、信號距離相對較遠(yuǎn)以及溫度較低時，紅外探測儀器中光學(xué)系統(tǒng)及其相關(guān)支撐部件的熱輻射和雜散光就會影響探測性能。為了減小這些方面的影響，一般采用制冷技術(shù)將光學(xué)系統(tǒng)和相關(guān)支撐部件的溫度降低，以有效地減少背景光子通量，發(fā)揮背景極限探測器的作用，從而提高靈敏度。為了實現(xiàn)這一目的，主要是將光學(xué)系統(tǒng)、相關(guān)支撐部件和紅外探測儀器一起放入紅外杜瓦中，紅外杜瓦內(nèi)的溫度根據(jù)紅外探測器探測波段的不同而不同。一般而言，對于短波、中波、長波紅外探測器，紅外杜瓦內(nèi)的溫度應(yīng)分別控制在100K、77K、60K左右。在冷光學(xué)的光機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計中，光學(xué)系統(tǒng)的準(zhǔn)直和最終性能一般直接通過設(shè)計精度、誤差分析和材料分析等保證，而不采用傳統(tǒng)的修磨墊片等手段。一方面，紅外杜瓦的每一次降溫和升溫都需要很長時間，20小時左右，時間周期很長；另一方面，每一次在室溫下的裝調(diào)結(jié)果在低溫工作條件下還會由于應(yīng)力釋放、熱脹冷縮等原因發(fā)生變化，而在低溫條件下，光學(xué)系統(tǒng)及其相關(guān)支撐部件處于密閉的真空環(huán)境下，很難再對其進(jìn)行調(diào)整。對于透射式冷光學(xué)系統(tǒng)，透鏡的安裝及定位，既要滿足光學(xué)設(shè)計的位置誤差要求，又要滿足在冷卻過程中200K左右的溫差變形條件下透鏡不會因變形導(dǎo)致的應(yīng)力而發(fā)生破壞。如果按照現(xiàn)有的透鏡安裝方法，使用帶螺紋的壓圈進(jìn)行固定，由于金屬的熱脹系數(shù)遠(yuǎn)高于透鏡玻璃材料的熱脹系數(shù)，由于熱變形不匹配所導(dǎo)致的應(yīng)力將導(dǎo)致透鏡發(fā)生不可恢復(fù)性破壞。技術(shù)實現(xiàn)要素：為了解決大溫度變化范圍內(nèi)(溫度變化一般不低于200K)的透鏡安裝固定問題，本發(fā)明提供一種冷光學(xué)技術(shù)中透鏡的安裝定位裝置，以滿足大溫度變化范圍內(nèi)透鏡安裝的技術(shù)要求。本發(fā)明為解決技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案如下：本發(fā)明的一種冷光學(xué)技術(shù)中透鏡的安裝定位裝置，包括：前端內(nèi)壁上設(shè)有斜面、前端圓周上設(shè)有通孔的主鏡筒；安裝在主鏡筒前端的透鏡一，通過主鏡筒前端內(nèi)壁上的斜面與透鏡一前端的斜面配合實現(xiàn)對透鏡一的定位；端部插入主鏡筒前端圓周通孔中的細(xì)牙調(diào)節(jié)螺釘；粘接在細(xì)牙調(diào)節(jié)螺釘端部的四氟乙烯墊，通過調(diào)節(jié)粘有四氟乙烯墊的細(xì)牙調(diào)節(jié)螺釘來調(diào)節(jié)透鏡一的位置；前端斜面壓在透鏡一后端斜面上的鏡間隔圈；前端斜面壓在鏡間隔圈后端斜面上的透鏡二，通過鏡間隔圈保證透鏡一與透鏡二之間的光學(xué)間隔；前端斜面壓在透鏡二后端斜面上的透鏡壓圈，通過透鏡壓圈對透鏡二進(jìn)行壓緊；安裝在透鏡壓圈中的壓緊彈簧；穿過壓緊彈簧旋入主鏡筒中的壓緊螺釘，通過壓緊彈簧和壓緊螺釘調(diào)節(jié)透鏡二與透鏡壓圈之間的壓緊力大小；通過緊固螺釘固定在主鏡筒后端面上的壓蓋。進(jìn)一步的，所述主鏡筒前端內(nèi)壁上的斜面、透鏡一前端的斜面、透鏡二前后端的斜面、鏡間隔圈前后端的斜面、透鏡壓圈前端的斜面，角度均為40°～50°。進(jìn)一步的，所述主鏡筒內(nèi)壁和外壁上均設(shè)置有階梯結(jié)構(gòu)，后端設(shè)置有法蘭。進(jìn)一步的，所述主鏡筒前端內(nèi)壁上的斜面與透鏡一前端斜面的角度相同。進(jìn)一步的，所述鏡間隔圈前端斜面與透鏡一后端斜面的角度相同。進(jìn)一步的，所述透鏡二前端斜面與鏡間隔圈后端斜面的角度相同。進(jìn)一步的，所述透鏡壓圈前端斜面與透鏡二后端斜面的角度相同。進(jìn)一步的，所述透鏡一圓周與主鏡筒內(nèi)壁之間留有間隙，以適應(yīng)透鏡一的徑向熱變形。進(jìn)一步的，所述鏡間隔圈前端面與主鏡筒內(nèi)部側(cè)壁之間留有間隙，以適應(yīng)透鏡一和透鏡二的徑向熱變形。進(jìn)一步的，所述壓蓋前端面與主鏡筒后端面之間留有間隙，以適應(yīng)透鏡一和透鏡二的軸向熱變形。工作原理說明：由于熱脹冷縮是材料本身的固有屬性，加上200K左右的大溫度變化范圍所導(dǎo)致的材料變形量已經(jīng)不能忽視。表1為冷光學(xué)中幾種常用的紅外透鏡材料和機(jī)械支撐材料的變形量(由常溫降到77K時)。所以為了適應(yīng)材料這種固有的變形量，應(yīng)保證透鏡在安裝定位后能夠具有相應(yīng)的自由度以適應(yīng)其變形。表1不同材料300K與77K之間的熱脹冷縮相對變形量材料熱脹冷縮的相對變形量CaF2-0.284％Fusedsilica0.001％ZnSe-0.115％鋁合金6061-0.4％為了保證在溫度變化過程中，透鏡不會因為機(jī)械支撐材料相對很大的收縮量將透鏡壓碎，透鏡與主鏡筒之間在徑向上要預(yù)留出足夠的間隙，以適應(yīng)材料的大溫度變化范圍下的徑向熱變形，在有間隙的條件下，透鏡位置精度通過鏡筒、透鏡、鏡間隔圈和透鏡壓圈之間的斜面保證，斜面的角度一般為40°～50°，斜面在保證透鏡徑向位置的同時，在軸向上通過壓緊彈簧來實現(xiàn)透鏡的軸向相對位置，同時壓緊彈簧可以放開透鏡在軸向方向的自由度，以適應(yīng)材料的大溫度變化范圍下的軸向熱變形。透鏡組件的特點是常溫下(293K左右)裝調(diào)，低溫下(100K以下)工作，在常溫下裝調(diào)時，透鏡的位置可以通過定心儀進(jìn)行確定，調(diào)節(jié)粘有四氟乙烯墊的細(xì)牙調(diào)節(jié)螺釘調(diào)節(jié)透鏡，待透鏡調(diào)好后，拆掉粘有四氟乙烯墊的細(xì)牙調(diào)節(jié)螺釘，以保證在降溫過程中透鏡具有足夠的徑向變形適應(yīng)空間。本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明的一種冷光學(xué)技術(shù)中透鏡的安裝定位裝置，通過透鏡一與主鏡筒之間的斜面配合、鏡間隔圈與兩個透鏡之間的斜面配合、透鏡壓圈與透鏡二之間的斜面配合以及壓緊彈簧和壓緊螺釘實現(xiàn)透鏡的安裝定位，可以適應(yīng)大溫度變化范圍內(nèi)(溫度變化一般不低于200K)的透鏡與其支撐結(jié)構(gòu)的熱變形，在保證透鏡不會產(chǎn)生不可恢復(fù)性破壞的同時保證了透鏡鏡面的面形精度，本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡單、透鏡定位精度高，便于光機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計和安裝。附圖說明圖1為本發(fā)明的一種冷光學(xué)技術(shù)中透鏡的安裝定位裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。圖中：1、主鏡筒，2、透鏡一，3、四氟乙烯墊，4、細(xì)牙調(diào)節(jié)螺釘，5、鏡間隔圈，6、透鏡二，7、透鏡壓圈，8、壓緊彈簧，9、壓緊螺釘，10、壓蓋，11、緊固螺釘。具體實施方式以下結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說明。如圖1所示，本發(fā)明的一種冷光學(xué)技術(shù)中透鏡的安裝定位裝置，是一種軸對稱結(jié)構(gòu)，主要包括主鏡筒1、透鏡一2、四氟乙烯墊3、細(xì)牙調(diào)節(jié)螺釘4、鏡間隔圈5、透鏡二6、透鏡壓圈7、壓緊彈簧8、壓緊螺釘9、壓蓋10、緊固螺釘11。主鏡筒1內(nèi)部用于放置兩個透鏡，主鏡筒1前端內(nèi)壁上設(shè)置有斜面，主鏡筒1前端圓周上設(shè)置有兩個通孔，主鏡筒1內(nèi)壁上設(shè)置有階梯結(jié)構(gòu)，主鏡筒1外壁上也設(shè)置有階梯結(jié)構(gòu)，主鏡筒1后端設(shè)置有法蘭。安裝透鏡一2時，先將透鏡一2安裝在主鏡筒1前端，然后將四氟乙烯墊3粘接在細(xì)牙調(diào)節(jié)螺釘4的端部，將細(xì)牙調(diào)節(jié)螺釘4連同四氟乙烯墊3插入主鏡筒1前端圓周上的通孔中，通過調(diào)節(jié)粘有四氟乙烯墊3的細(xì)牙調(diào)節(jié)螺釘4來調(diào)節(jié)透鏡一2的位置，通過定心儀確定透鏡一2的位置，待透鏡一2調(diào)好后，拆掉粘有四氟乙烯墊3的細(xì)牙調(diào)節(jié)螺釘4，以保證在降溫過程中透鏡一2具有足夠的徑向變形適應(yīng)空間。通過主鏡筒1前端內(nèi)壁上的斜面與透鏡一2前端的斜面配合實現(xiàn)對透鏡一2的定位，主鏡筒1前端內(nèi)壁上的斜面與透鏡一2前端的斜面的角度相同。透鏡一2圓周與主鏡筒1內(nèi)壁之間留有一定的間隙，以適應(yīng)透鏡一2在大溫度變化范圍下的徑向熱變形。鏡間隔圈5與兩個透鏡的配合方式均采用斜面配合方式，鏡間隔圈5前后兩端均設(shè)置成斜面形式，將鏡間隔圈5前端斜面壓在透鏡一2后端斜面上，再將透鏡二6前端斜面壓在鏡間隔圈5后端斜面上，鏡間隔圈5前端斜面與透鏡一2后端斜面的角度相同，透鏡二6前端斜面與鏡間隔圈5后端斜面的角度相同。鏡間隔圈5用于保證透鏡一2與透鏡二6之間的光學(xué)間隔。鏡間隔圈5前端面與主鏡筒1內(nèi)部側(cè)壁之間留有一定的間隙，以適應(yīng)透鏡一2和透鏡二6在大溫度變化范圍下的徑向熱變形。透鏡壓圈7前端設(shè)置有斜面，將壓緊彈簧8安裝在透鏡壓圈7的槽內(nèi)，然后將透鏡壓圈7前端斜面壓在透鏡二6后端斜面上，最后將壓緊螺釘9穿過壓緊彈簧8旋入主鏡筒1中，透鏡壓圈7前端斜面與透鏡二6后端斜面的角度相同。通過透鏡壓圈7對透鏡二6進(jìn)行壓緊，透鏡二6與透鏡壓圈7的壓緊力通過壓緊彈簧8來實現(xiàn)，壓緊螺釘9與主鏡筒1連接用于調(diào)節(jié)壓緊力的大小。上述構(gòu)件安裝完成后，將壓蓋10通過緊固螺釘11固定在主鏡筒1后端的法蘭上，壓蓋10前端面與主鏡筒1后端面之間留有一定的間隙，以適應(yīng)透鏡一2和透鏡二6在大溫度變化范圍下的軸向熱變形，壓蓋10可以起到防護(hù)作用，緊固螺釘11用于固定壓蓋10。本實施方式中，主鏡筒1、透鏡一2、透鏡二6、鏡間隔圈5和透鏡壓圈7上的斜面的角度一般為40°～50°。以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對于本
技術(shù)領(lǐng)域：
的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和潤飾，這些改進(jìn)和潤飾也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。當(dāng)前第1頁1 2 3