主镜
- 大口径主镜的六杆硬点定位机构参数优化
大口径望远镜中，主镜的定位系统发挥了重要作用，其性能不仅关系到主镜的位姿保持精度，而且关系到主镜系统的固有频率，对望远镜的成像质量有重要影响［3-4］。大口径主镜定位系统大致可以分为以下三种类型：第一是采用实际定位点对主镜进行定位，以NTT［5］和VST［6］等望远镜为代表，在主镜的轴向和径向分别布置若干个定位点，定位点处用各种机构将主镜和镜室刚性连接，完全限制主镜的刚体位移；第二是采用虚拟定位点，以VLT［7］为代表，该方案在主镜的背部和侧面分别布置若干
光学精密工程 2023年2期2023-02-14
- 大口径主焦点式光学系统的设计与装调
baru 望远镜主镜口径达8.2 m［2］。大型巡天望远镜GMT、LSST 主镜口径均在8 m 以上［3］。随着光学元件口径的增大，系统装调难度也随之提高，主焦点式光学系统的装调需考虑主反射镜的面形精度控制、主反射镜与校正镜组的相对位置控制以及校正镜组内部透镜间的倾斜、间隔控制等环节［4-9］。Subaru 望远镜的主镜口径为8.2 m，主镜采用薄镜面技术，厚度仅有20 cm，通过多个促动器保持面形，望远镜的主焦点系统用于实现广域观测，由116 个CCD
光学精密工程 2022年23期2023-01-06
- 轻小型金属基增材制造光学系统
制造方法打印完成主镜组件、次镜组件和连接筒。利用单点金刚石车削的方法进行光学加工，针对打印表面存在的缺陷，采用镍磷改性工艺加以解决，最终完成的主镜和次镜面形精度高。最后，对光机装调后的系统性能进行了测试。2 金属反射镜拓扑优化设计拓扑优化方法本质上是对于特定的设计区间，寻求最佳的分布，以实现最优设计构型。目前常用的拓扑表达形式包括：变厚度法、均匀化方法和相对密度法等[13]。采取相对密度法进行拓扑优化设计，相对密度法是在均匀化方法的基础上改进的一种方法，以
中国光学 2022年5期2022-10-04
- 大口径光学望远镜拼接镜面关键技术综述
]，天文望远镜的主镜尺寸会影响望远镜在理想条件下的成像分辨率和对比度，同时望远镜所能观测到的最微弱天体的亮度也受其主镜有效面积的限制。因此，为改进望远镜的观测性能，其主镜直径不断增大[2-3]。但受镜坯制造、生产运输等环节的限制，目前国际上最大口径的单镜面光学望远镜为8 m 级的，更大口径的光学望远镜主镜通常采用拼接镜面技术制备[2-5]。拼接镜面技术为未来极大、甚大口径光学望远镜的主镜制备提供了一种重要的选择，它解决了光学望远镜口径无法突破8 m 级限制
中国光学 2022年5期2022-10-04
- 星载激光雷达望远镜主镜组件设计与分析
探测数据。望远镜主镜作为星载激光雷达接收系统的主要部件，其组件结构的稳定性是直接影响激光雷达探测性能。本文主要以Φ400mm星载激光雷达望远镜主镜为研究对象，从材料选择、轻量化、结构形式和固定方式等方面对主镜组件进行设计，并对其组件力学稳定性进行分析研究。1 主镜组件设计1.1 主镜超轻量化结构主镜支撑方案可分为：侧面支撑、中心支撑、背部支撑以及复合支撑。本文根据文献所设计的主镜超轻量化结构模型，如图1所示，对其支撑结构进行设计与分析。该激光雷达望远镜主镜
荆楚理工学院学报 2022年2期2022-09-16
- 卡塞格林系统结构设计与仿真
学系统成像质量，主镜装调难度及主镜支撑结构件的设计难度最高[1-3]。传统的光学结构单独仿真不准确，这是因为光学仿真中没有包括结构变形所产生的偏移、偏心和倾斜[4]。现阶段，主要分析重力因素对主镜面形的影响，极少分析温度变化对主镜面形的影响[5]。光学镜片和结构件具有不同的热膨胀系数和杨氏模量，主镜反射面会产生刚体位移、表面变形等变化，从而光轴发生偏移并使成像质量降低。光电平台是一个密闭的平台，内部存在大量的电子元器件，电子元器件工作时产生大量的热，热量无
机电工程技术 2022年5期2022-06-23
- 世界上最大的太空望远镜
总质量约11吨，主镜聚光面积约为4.3平方米。韦伯望远镜的设计草图拟作为哈勃望远镜的继任者，韦伯望远镜是目前最大的太空望远镜，其口径为6.5米，是哈勃的2.7倍。韦伯望远镜的主镜聚光面积高达25平方米，是哈勃望远镜的5倍以上。虽然韦伯望远镜比哈勃望远镜大不少，但随着近20年来技术不断进步，韦伯望远镜采用了不少轻型材料和设备，其总质量只有6.5吨，比哈勃望远镜少了约40%。观测能力如何韦伯望远镜网球场大小的遮阳罩表面近似菱形，从外观上看就像是一张帆布床。韦伯
大自然探索 2022年2期2022-04-09
- 空间相机重复展收机构薄膜防护罩设计及分析
2］，空间相机的主镜由伸展机构支撑，在发射前折叠收拢，到达空间轨道后展开锁定，工作时进行多次展收［3-4］。机构展开后会受到微重力、热真空等环境条件的影响，为保证相机的成像质量，需要严格控制机构展开后的精度［5］。空间中来自太阳和地球的辐射、地球阳光反照的交替冷却和加热以及空间的杂散光等都对光学相机伸展机构的精度有影响［6］，合理的热控方案对于提高相机伸展机构的精度至关重要。常用的热控方式可分为主动式热控和被动式热控，主动热控的优点是效果好、见效快，但是需
光学精密工程 2021年12期2022-01-24
- 星载激光雷达望远镜主镜超轻量化结构设计
趋势[2-4]。主镜作为星载激光雷达接收系统的主要部件，既是星载激光雷达接收系统的主要质量来源，也是影响星载激光雷达探测性能的关键。在主镜轻量化设计方面，国内外对空间反射镜轻量化设计研究已有很多成功的案例。Kihm等[5]选用多目标遗传算法对Φ1 000 mm反射镜进行轻量化设计，可快速求解获得设计域；Genberg等[6]利用光机热集成方法建立光学模型，以空间相机光学参数系统波前误差作为设计目标，对系统进行优化设计；Riva等[7]运用光机热集成技术和耦
洛阳理工学院学报(自然科学版) 2021年3期2021-10-23
- 某机载光电系统主镜的轻量化设计与分析
度的补偿。其中,主镜是卡式系统的重要部件,其光、机、热性能直接决定了整个光学系统的成像质量,进而影响整机的探测性能。而Φ445 mm主镜尺寸较大,若使用实心镜体形式,将引起整个组件重量的增大,从而增大镜面变形量[3]。为了减少自重过大给系统带来的不利影响,本文对该主镜进行了详细的轻量化设计与仿真分析,对比实物检测结果,验证各项性能参数满足设计要求,为本领域的反射镜轻量化设计提供了一定的借鉴价值。2 主镜的轻量化设计主镜的镜面变形量将直接影响光学系统的成像质
激光与红外 2021年5期2021-06-21
- 薄膜衍射消热差红外光学系统设计
用薄膜衍射镜作为主镜，厚度为微米量级，具有口径大、重量轻的优点，解决了现有红外光学系统重量和口径无法调和的矛盾。利用含有衍射面的折衍混合透镜进行校正主镜带来的强色散，有效解决薄膜衍射主镜成像视场小、谱段范围窄等问题。采用薄膜衍射主镜、折衍混合透镜，很好地利用了衍射面良好的消热差特性，再结合透镜材料的选择，对光学系统消热差起到了良好的作用，并且，衍射面的使用为系统设计优化过程中增加了自由度。薄膜衍射消热差红外光学系统重量轻、成像质量好、消热差性能优良，在红外
红外技术 2021年5期2021-05-29
- 临近空间816 mm 口径望远镜复合支撑主镜组件设计
收环境适应能力。主镜组件作为望远镜的关键部件，口径达到816 mm，并且在观测过程中存在0°～65°的俯仰角度变化，给主镜组件的设计、加工和装调工艺带来了难度。本文从反射镜的传统支撑原理、轻量化结构设计等方面入手完成了主镜镜体的设计，再通过研究大口径反射镜的支撑原理制定了复合支撑解耦标准，采用功能分配和指标分配的设计方法完成了主镜支撑结构的设计，根据质心测试结果和装配公差要求设计了主镜组件装配工装及装配工艺，并通过有限元仿真和试验验证的手段验证了各工况下主
光学精密工程 2021年3期2021-04-22
- 主三镜一体化离轴三反光学天线设计
学装调过程中，将主镜固定到镜筒上并以主镜为基准，依次调节次镜、三镜的平移和倾斜，装调自由度共12个。由于装调基准与光学加工基准不同，基准误差的传递会造成装调难度大，装调周期长，因此降低离轴三反射光学系统的装调难度很有必要。2010年，亚利桑那大学的Tuell，Michael T 等人[8]设计了三反式大口径巡天望远镜（LSST），并完成了反射镜加工，主镜和三镜为一个基板上的2个同心非球面反射镜，在加工过程中控制主三镜光学轴的倾斜和同心参数以保证基准精度，并
应用光学 2021年1期2021-04-11
- 基于光程变化量的反射式光学系统敏感度理论分析与降敏设计方法
通用的。2.2 主镜偏心平移失调如图3所示，同轴两镜反射式光学系统结构由主镜（Primary mirror，PM）与次镜（Secondary mirror，SM）组成，其中主镜作为光学系统的孔径光阑，光学系统位于右手坐标系中，主镜的顶点位于坐标系原点（0，0，0），z轴是系统光轴，光线沿着光轴方向传播。光线由物方无穷远发出，入射到主镜镜面M1（x1，y1，z1）点，经主镜反射后，光线入射到次镜镜面M2（x2，y2，z2）点，再经次镜反射后，光线成像于像面M
光学精密工程 2021年1期2021-03-23
- “高分四号”卫星相机在轨温度分析及热设计优化
到资源优化。3）主镜背面安装高发射率辐射板，辐射板上布置主动控温加热回路，通过控制辐射板温度达到控制主镜温度的目的。4）午夜前后卫星进行姿态调整，调整策略根据遮光罩长度设计，避免光学系统接受太阳照射。1.2.3 电子设备散热设计1）中波红外通道电子设备选用散热条件较好的±Y面散热面；白天开机的可见光近红外通道电子设备选用+Z面散热面。2）采用槽道热管将±Y面散热面连通，提升散热面的散热效率。3）合理设计散热路径，采用内部热管与高导热材料将分散热量集中后再排
北京航空航天大学学报 2021年1期2021-02-05
- 施密特与望远镜的故事
满意的结果：一架主镜口径为48厘米、改正镜口径为36厘米、主镜口径与焦距之比为2：1的折反射式望远镜，创造了天文学家多年以来梦寐以求的奇迹。施密特设计的这种折反射式望远镜的光路非常巧妙，它用一块球面反射镜作为主镜，放在镜筒的后端，用一块波浪形的折射透镜放在主镜前适当的位置，作为改正镜。改正镜与主镜的口径比例大约为2：3。望远镜的焦点不是聚焦在一个平面上，而是聚焦在一个曲面上。这个光学结构的设计，完美地把折射改正镜的光线与反射主镜的光线结合为一个整体，成像在
军事文摘·科学少年 2021年1期2021-02-04
- 检测测绘仪器用平行光管的安装与调校问题研究
50mm的抛物面主镜、折转光路的马蹄形转向镜、焦面微调机构等。其中的主镜使用的是微晶材料,而且通过将吊带式结构安装在主镜室内的机械微调支撑结构中可以实现相应的调节动作。而且由于上述两种结构的下安装面之间不存在间隙,因此还可以在平面上进行调节。在其中的焦面连接组件中还可以与不同的分划板、高斯目镜以及摄像镜头等检测结构相互接触。在使用此种平行光管开展检测过程中,将分划目标放置在平行光管抛物面主镜的顶点位置,此部位是主镜抛物函数曲线的焦点,在此主镜上获得平行光束
探索科学(学术版) 2020年6期2021-01-28
- Φ1.05 m轻量化反射镜设计与制造
m空间光学系统主镜的设计指标要求，提出了轻量化反射镜结构优化设计的新方法，并建立了反射镜结构自动化仿真分析与优化设计平台，基于此平台确定了性能优异的主镜结构设计方案。主镜重量小于50 kg，轻量化率已接近国外先进水平；主镜在三球铰支撑下的第一阶模态频率为361.2 Hz，自由状态下的一阶非零模态频率为501.9 Hz；在1 ℃均匀温度变化下，不去离焦和去除离焦之后的面形RMS分别为0.55 nm和0.10 nm；主镜在30g过载加速度作用下的最大应力为1
光电工程 2020年10期2020-12-11
- 激光通信地面站600 mm主镜径向支撑设计
信车载地面光端机主镜采用微晶材料。考虑到成本等问题，由于光端机对质量等指标没有严格要求，因此主镜未做轻量化处理，质量较大，且随着光学天线的转动，主镜光轴方向与重力方向之间的角度将不断发生变化。为保证主镜面形质量，支撑结构需同时满足轴向和径向上的重力卸载要求[1-2]。重力在光轴方向上的分力通过多点背部支撑卸载，其设计方法较为成熟并已得到大量应用；重力在径向上的分力需采用径向支撑卸载，常用的径向支撑有多点支撑、水银支撑、带支撑、滚轮链式支撑等支撑方式[3]。
光电工程 2020年9期2020-09-29
- 共轴三反光学系统卧式装调技术
调思路是，先建立主镜-次镜系统测试一次像[1-2]，调整主镜-次镜系统并使其达到一定的指标要求，然后调整三镜位姿使系统满足指标要求。这种装调方式较为明显的弊端有，一是主镜-次镜系统残留较大像差，从而导致测试精度降低，以该系统为例，一次像球差约为0.2λ(@632.8 nm)，一般情况下，球差可通过补偿器或者相位平板[3]补偿，但对于同轴系统而言，一次像一般在主镜通光孔内，架设补偿器难度较大，可行性较差；二是由于三镜滞后调整，在其调整阶段一般以补偿像差为主，
应用光学 2020年5期2020-09-29
- 2 m环形地基太阳望远镜系统杂散光分析
参数设置，对系统主镜、次镜、光阑面、主镜室前表面以及桁架等散射面进行光线追迹，最终计算得到2 m环形地基太阳望远镜系统的点源透过率PST，完成对系统杂散光的分析。1 2 m 环形地基太阳望远镜系统组成2 m环形地基太阳望远镜光学系统指标：系统焦距为13 060 mm，主镜焦比为1.5∶1，视场为 5′×5′，工作波段为 0.390～2.300 μm（中心波长为0.656 μm）。该系统采用同轴的格里高利光学结构，主镜M1有效口径2 000 mm，主镜镜面环
光学仪器 2020年3期2020-07-10
- 拼接式望远镜主镜衍射效应研究
秘。增大望远镜的主镜口径是提高观测分辨率和集光能力的有效手段[1-2]。然而随着主镜口径的不断增大，给望远镜的制造、加工、检测、集成装调等技术都带来了巨大的挑战[3]。为了解决这一技术难题，科学家提出采用拼接式主镜代替单块主镜的方案[4-5]。其中，地基望远镜KECK I/II、GTC、GMT[6]、TMT[7]、E-ELT[8]、天基望远镜JWST[9]等皆采用拼接式主镜的设计方案。虽然拼接式主镜的设计具有很多优势，但如何选择合适的构型以及如何检测和调整
应用光学 2020年3期2020-06-16
- 1.25m口径宽波段测试设备设计
精度，必须要保证主镜有较高的面形精度。由于口径较大，主镜重量较大，所以必须设计合理的支撑结构使主镜在重力作用下变形最小。主要的径向支撑方式有水银带支撑，径向余弦推力支撑，柔性切向杆机构支撑和芯轴支撑等[5-8]。根据研制的某光测设备的需求，首先简单介绍了系统组成和原理，然后对该系统结构设计进行了较为详细的论述，最后经试验验证，设计符合预期的要求。2 系统组成及原理2.1 系统组成大口径平行光管为卡塞格林式，分光镜将光路分成两路，透射光路由衰减片，探测器（激
机械设计与制造 2020年5期2020-05-21
- 大口径衍射望远系统初始结构研究
望远系统包括衍射主镜和校正镜两大部分。利用Schupmann提出的消色差理论，即任何一个有色差的元件的色差校正均可通过将另外一个与其有相同色散、相反光焦度的元件放在第一个元件的共轭像位置来实现，从而消除衍射元件的严重色差，进行宽光谱成像。这种系统的基本结构虽然简单，但是其口径大、长度长、同时包含着两个衍射元件，在进行系统设计时，如果初始结构的参数选取不当，则根本无法构建系统。美国弗莫尔国家实验室虽然进行了衍射望远系统的设计工作，但是给出的是基于离轴三反校正
中国光学 2019年6期2020-01-10
- 一种双层浮筏式南极望远镜运输减振方案设计*
谱密度图2 南极主镜包装箱双层浮筏式减振设计南极巡天望远镜是一台全自动无人值守望远镜，数据可以通过卫星传送至国内，实现越冬远程观测任务。该望远镜的主镜直径为680 mm[3]。由于在南极地区现场装调时间紧张，要克服低温、低气压等不利的气候条件，在设计减振方案中需要将望远镜主镜及其支撑结构一起设计。在确保主镜安全的同时，需要主镜支撑结构也不被破坏，保证主镜的面型不发生变化，这样直接装在望远镜上就能使用，以节约现场的装调时间。因此，望远镜主镜及其支撑结构是整个
振动、测试与诊断 2019年6期2019-12-31
- RGB三通道衍射望远镜光学成像系统设计
所以非常适合作为主镜构建大口径望远镜系统[1-4]，但衍射元件具有很强的色散能力[5]，以至于它不能直接用于构建宽波段衍射望远镜系统，大大限制了它的应用范围。1999年，Roderick A. Hyde提出用Schupmann系统构建大口径望远镜的方案以解决衍射主镜的色散问题，该方案引入了另外一个衍射元件——菲涅尔校正板，从理论上来讲，通过匹配菲涅尔校正板和衍射主镜的参数可以完全地消除衍射元件带来的色差[1]。衍射元件色散问题解决后，关于衍射望远镜的研究越
应用光学 2019年3期2019-05-24
- 1m口径微晶玻璃主镜的单芯轴支撑方法研究
度发展的象征，其主镜位于仪器水平轴中心，主要作用是反射会聚光线、缩小光束，使次镜光学系统尺寸重量减少[1]。经纬仪主镜作为接受信息的首要环节，其对信息接受转化的正确率是经纬仪接受信息准确性的基础，故主镜的成像质量非常重要，是第一光学系统的关键部件。决定主反射镜成像质量主要因素有主反射镜的本身性质、结构形式、制造质量、安装方式、安装质量及所受载荷等因素[2]。随着对深空探索的需求越来越大，人们对主镜口径要求越来越大，大口径主镜自身重量（例如，1000mm口径
机械设计与制造 2018年8期2018-08-28
- 1 m口径空间相机主望远镜组件设计
须对大口径望远镜主镜进行轻量化，同时又要保证必要的结构刚度，确保光学系统的成像质量不变[1].望远镜主镜作为空间光学系统的重要部件，其材料选取、结构形式和支撑方案不仅直接决定主镜面形精度和整个光学系统的光学性能，而且影响项目的研制成本和研制周期[2].因此，根据大口径望远镜地面环境和在轨运行环境的差异，对望远镜及其支撑结构进行设计与优化，增强望远镜抵抗由自重和温度变化引起的镜面变形的能力，是空间光学遥感器研制的关键技术之一.笔者对1 m口径主望远镜组件进行
郑州大学学报（工学版） 2018年3期2018-05-03
- 大口径红外光学系统方案设计
代表三反系统中的主镜、次镜和三镜，其结构参量共有8个：三个反射面的半径(R1、R2和R3)，主镜到次镜的距离d1，次镜到三镜的距离d2，三个非球面的二次非球面系数(-e1)2、(-e2)2、(-e3)2。引入新参数，次镜对主镜的遮拦系数为:α1=l2/(f1)′≈h2/h1；三镜对次镜的遮拦系数为:α2=l3/(l2)′≈h3/h2;次镜的放大率为:β1=(l2)′/l2=u2/(u2)′；三镜的放大率为:β2=(l3)′/l3=u3/(u3)′。将上述参
上海航天 2018年1期2018-03-23
- 近距离激光武器光学系统特性分析
行优化。分析采用主镜为椭球镜,次镜为抛物面镜的光学结构。激光先经抛物面次镜反射,在焦点处形成完善像点,再入射至椭球面主镜,以近似平行光出射,对1.5 km的目标精确聚焦。这种结构形式,理论上能在近距离目标处很好地聚焦,从而提高在这些距离下,系统的毁伤能力,最大限度地发挥了高能激光的毁伤能力。光学系统结构原理参照图1,椭球面反射镜有一对共轭几何焦点F1和F2,由F2发出的光线将严格会聚于F1,没有像差[2]。非球面的方程为:参照图2,抛物面反射镜有一对共轭几
激光与红外 2018年1期2018-01-30
- 中波红外发射系统光机结构设计与主镜的分析和检测
统光机结构设计与主镜的分析和检测周学顺，白素平，王鑫（长春理工大学 光电工程学院，长春 130022）激光准直扩束系统被广泛应用在光通信、光测量等领域，可实现对出射激光准直和扩束，减小激光发散角，增强远场激光辐射强度。根据设计要求和光学系统特点，设计了口径为290mm的卡塞格林式中波红外发射系统，设计了主、次镜装调结构，并完成主镜支撑结构、次镜支撑结构、透射目镜支撑结构及其他部分的结构设计。用ANSYS Workbench对主镜支撑结构进行分析。主镜面形精
长春理工大学学报（自然科学版） 2017年5期2017-11-29
- 经纬仪主镜在支撑系统下的面形变化
0049)经纬仪主镜在支撑系统下的面形变化赵天骄1,2, 乔彦峰1*, 孙 宁1, 谢 军1,2(1.中国科学院长春光学精密机械与物理研究所，吉林 长春 130033；2.中国科学院大学，北京 100049)为研究在重力作用下主镜支撑系统对经纬仪主镜处于不同工作角度时面形误差的影响，以600 mm口径主镜为研究对象，利用Abaqus软件分别建立了600 mm主镜在加工状态下和工作状态下的有限元支撑模型，并进行了重力变形分析，然后借助4D干涉仪对在不同支撑系
中国光学 2017年4期2017-08-01
- 大型望远镜主镜位置采集系统设计*
器应用大型望远镜主镜位置采集系统设计*栾红民1，2，张 斌1*，李玉霞1，吴庆林1，王 晶1，2，曲云昭1，2(1.中国科学院长春光学精密机械与物理研究所，长春130033;2.中国科学院大学，北京101400)对大型望远镜主镜位置进行高精度实时采集是实现主镜位置控制，提高望远镜成像质量的前提。设计了大型望远镜主镜位置采集系统，包括位置采集模块和上位机软件。位置采集模块对位移传感器信号进行调理后使用24 bit的ADC芯片ADS1259实现模数转换，采用D
传感技术学报 2017年2期2017-04-13
- 大口径胶粘主镜装调的有限元分析
94）大口径胶粘主镜装调的有限元分析陆玉婷 王伟之（北京空间机电研究所，北京 100094）文章针对采用胶粘工艺的轻量化大口径主镜装调过程中涉及的几种典型受力状态进行了研究。首先，建立了包含胶层的主镜组件精确的有限元模型，并考虑了胶斑的径厚比较大时对其弹性模量参数的修正；其次，利用有限元法结合Zernike拟合程序分析了强迫位移、1gn自重、均匀温升、胶层收缩、主镜两点支撑检测状态下主镜面形的变化，其中采用温度载荷等效的方法对胶层收缩在Patran/Nas
航天返回与遥感 2017年1期2017-04-11
- 2 m SiC主镜Kinematic侧支撑方法设计与优化
2 m SiC主镜Kinematic侧支撑方法设计与优化刘 博1,2，张景旭1，王富国1，刘祥意1( 1. 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所，长春 130033；2. 中国科学院大学，北京 100049 )基于运动学原理的支撑结构在大口径望远镜的底支撑中早已得到广泛运用，但是在主镜侧支撑中的应用还不成熟。本文首先解释了一种基于运动学原理的侧支撑结构的特点，然后针对一个直径2.04 m的主镜, 使用有限元软件ANSYS中的参数化设计语言进行了具体的结
光电工程 2016年12期2017-01-17
- 大口径主镜位置的实时检测
033)大口径主镜位置的实时检测李剑锋*，吴小霞，李玉霞，刘昌华(中国科学院 长春光学精密机械与物理研究所 光电探测部，吉林 长春 130033)由于望远镜主镜位置的调整与主镜位置的实时监测相关，本文设计了基于位移传感器的主镜位置监测系统。重点考虑镜室重力变形的影响，利用解析几何方法得到了解算主镜位置的算法。以实验室的1.2 m SiC主镜作为试验镜进行了主镜位置实时监测试验。在主镜绕支撑架做俯仰转动时，通过布置在主镜背部和侧向的6个位移传感器，实时采集
光学精密工程 2016年11期2016-12-19
- 一种星敏感器光机系统结构设计与杂光分析
统，该系统结构由主镜、次镜反射镜和两片透镜组成的［2］。为降低加工和检测成本，主次镜均为球面，未选择非球面镜。用附加透镜组的方式校正像差。1 光机系统结构设计1.1 主镜固定方式研究在光机系统实际应用过程中，成像效果会受到主镜因自重产生变形导致主镜面型改变的影响。所以在结构设计中应尽可能的采用柔性结构，以缓解主镜由于自重变形产生的影响。同时，星敏感器光学系统的工作环境是自然环境，由于外界环境温度的改变，主镜与结构材料的热膨胀系数不一致，使主镜面型因内部热应
长春理工大学学报（自然科学版） 2016年5期2016-11-30
- 1.2 m微晶主镜的新型支撑
1.2 m微晶主镜的新型支撑邵亮*，赵勇志，明名，吕天宇，刘昌华, 王洪浩(中国科学院 长春光学精密机械与物理研究所，吉林 长春 130033)针对1.2 m微晶主镜, 提出了基于6套柔性切向杆机构的侧向支撑与基于18点半柔性Whiffletree机构的轴向支撑相结合的新型主镜支撑方案，用于保证该主镜在较大温差范围以及不同俯仰角度下始终保持良好的面形精度及较高的系统刚度。 分析了该机构的工作原理，实验测试了主镜的面形精度及支撑系统的模态。机构分析表明该支
光学精密工程 2016年10期2016-11-15
- 基于ISIGHT平台的大型空间望远镜主镜主动光学系统研究
的大型空间望远镜主镜主动光学系统研究张立浩，张远清，董吉洪，孙阳（中国科学院长春光学精密机械与物理研究所，长春130033）为了实现大型空间望远镜的高成像质量，建立了主镜主动光学系统模型。对主镜面形校正的算法、主镜面形校正的精度以及主镜面形校正能力等进行研究。首先，对主镜面形校正的算法进行研究。对主镜的镜体结构和支撑方案进行设计，建立了主镜有限元模型。构造了单位主动力矩阵和主镜面形响应矩阵。采用广义逆矩阵法求得了主镜面形校正矩阵。接着，采用多学科分析平台I
长春理工大学学报（自然科学版） 2016年4期2016-11-02
- 空间遥感器反射镜组件的设计与有限元分析
支撑结构等方面对主镜组件进行了详细的设计。并利用有限元分析技术对设计的反射镜组件进行分析验证，得到了比刚度高、面形精度符合要求的轻量化反射镜组件，对今后的工程实践具有重要的指导意义。1 主反射镜结构设计1.1主镜的物理参数本文针对同轴光学系统展开研究，图1为空间遥感器的主镜和次镜相对位置关系示意图。该光学系统结构紧凑，主镜和次镜间距为660mm。根据光学系统的设计指标要求，有效通光口径为700mm，中心口径为176mm，镜面曲率半径是1683mm。考虑实际
长春理工大学学报（自然科学版） 2016年4期2016-11-02
- 中型主镜的柔性半运动学支撑
0033)中型主镜的柔性半运动学支撑范磊，张景旭*，赵勇志，李宏壮，司丽娜(中国科学院 长春光学精密机械与物理研究所，吉林 长春 130033)针对中型反射镜提出了一种柔性半运动学支撑方式，以便简化主镜的支撑结构，降低安装应力对主镜的影响，以及提高主镜支撑对温度变化的适应性。对比小口径主镜的刚性半运动学支撑，详细阐述了柔性半运动学支撑的特点和优势。运用该原理对一口径为710 mm的主反射镜的支撑进行了设计、分析、和检测， 其中反射镜的轴向采用6点带有柔性
光学精密工程 2016年8期2016-10-10
- “高分四号”卫星相机装调中高精度在线测量技术
外备份三个光路。主镜组件调心与系统装配是相机装调工作的重要环节，传统的调心方法需要与主镜口径相匹配的高精度转台，不仅条件保障昂贵且调心周期长；基于结构孔位定位的装配方法也无法适应相机光路多，结构复杂紧凑的特点。因此“高分四号”卫星相机装调工作中引入了高精度在线测量技术，文章介绍了该技术在主镜组件调心与系统装配两个环节里的应用案例。通过引入激光跟踪仪、关节臂测量仪和点云拟合算法，提高了主镜组件调心速度，且调心后角度失调量优于 10"，平移失调量优于0.1mm
航天返回与遥感 2016年5期2016-02-23
- 1 m口径非球面主镜面型检测结果分析
1 m口径非球面主镜面型检测结果分析孙宁1，于帅北1，赵天骄1，2（1.中国科学院长春光学精密机械与物理研究所，吉林长春130033；2.中国科学院大学，北京100039）介绍了三种常用非球面镜片面型精度的检测方法。在用干涉仪对非球面大口径主反射镜进行检测时，由于使用了辅助平面镜，得到的检测结果并不是主镜的真实面型精度。综合考虑干涉仪测量结果和辅助平面镜面型精度的Zernike多项式，得到了某1m口径抛物面主镜的实际面型精度。非球面；主反射镜；辅助平面镜；
现代工业经济和信息化 2015年23期2015-10-17
- 恐龙巨镜的自白
天文望远镜，我的主镜直径足足有30米，而圆顶的直径更是达到了66米，因此，我也获得了一个很霸气的昵称——恐龙巨镜。我预计将于2023年正式与大家见面，届时我将会是世界上最先进的光学天文望远镜，很荣幸在开建之初能有机会在这里向各位介绍自己。我最初的概念是由美国加州理工学院、加州大学和加拿大大学天文研究联盟的科学家们共同提出的。不过，在他们提出之后，世界上的很多国家都对我产生了非常浓烈的兴趣，如美国、加拿大、日本、中国、巴西和印度等。在多个大学和科研机构的众多
中学科技 2015年7期2015-07-03
- 卡塞格林系统光学装调技术研究
塞格林光学系统中主镜的装调质量会极大地影响整个系统的成像水平。本文具体研究了粘接主镜的胶层中内应力产生的影响，并提出新的粘接与光学定中心方案。卡塞格林系统具有接近衍射极限的成像质量，装调的工艺技术水平会极大地影响系统的成像质量，传统的装调方法周期长，成像质量无法保证，本文利用计算机辅助装调技术来确保系统的成像质量，产品的成像分辨率可达1″以内。1 卡塞格林系统的光学结构卡塞格林光学系统是最广泛的两镜系统之一，主镜为凹的抛物面，次镜为凸的双曲面，该光学系统属
应用光学 2015年4期2015-05-29
- 享受深空摄影的乐趣（器材篇）
——谈谈器材的一体化配置
要由几部分组成：主镜系统：望远镜或镜头，相机，制冷CCD等跟踪系统：赤道仪，导星设备辅助系统：电调马达，滤镜轮，笔记本等以上部分设备需要电脑来控制，而目前常见的就是便携笔记本电脑了。各种设备的连接也造成了整套系统布线繁琐，在拍摄过程中很容易出现问题，比如线绕在赤道仪上，冬天线缆变硬影响精度等。图1~图3就是笔者前几年的器材配置，也拍了不少片子，每次大包小包带出门，繁杂的线缆环绕着器材，有时候晚上一不注意就会踢到线，有时候忘记带一根线就无功而返，教训多多。本
天文爱好者 2015年4期2015-04-17
- 红外离轴系统金属反射镜设计与分析
中口径最大的离轴主镜，按照各设计要素建立了金属反射镜结构模型；最后采用有限元仿真分析方法，在各种工况下，对该主反射镜进行了详细的分析，结果均满足光学设计要求。离轴反射系统；金属镜；柔性结构；Kinematic定位；有限元方法0 引言近年来，随着数控单刃金刚石车削（SPDT）技术的不断提高，越来越多的红外系统采用金属作为反射镜材料[1]。和玻璃等非金属相比，金属具有低成本、易加工且可以直接安装等优点。红外离轴反射光学系统具有遮拦比小，焦距长，视场大等优点，同
红外技术 2015年5期2015-04-03
- 大口径反射镜轻量化及其支撑结构设计
(1)式即可得到主镜的厚度t=93mm。支撑点数量对反射镜镜面变形影响较大，定义最少支撑点数为N，有如下规律［7］:将主镜各参量代入(2)式中，可推算出N=3.4。由于上述经验公式计算的结果未考虑反射镜镜体的轻量化，且根据反射镜半运动学安装原理中支撑点分布、自由度约束以及结构支撑的稳定性等因素，若选用4点支撑方式，必须采用多层支撑形式以满足自由度约束要求，造成支撑结构刚度低、质量大、装配难度高等缺点，因此，本文中选用背部3点支撑方式，以满足主镜对支撑结构尺
激光技术 2015年3期2015-03-18
- 3.5 m 口径空间望远镜单块式主镜技术展望
于3.5 m口径主镜技术的空间望远镜设想。2 超大口径空间望远镜的发展趋势目前世界上已经发射入轨和计划发射的超大口径空间望远镜光学探测谱段主要集中在红外与可见光波段。对宇宙中在两个主要谱段所呈现信息日益迫切的观测需求，驱使着空间望远镜的口径不断朝着越来越大的方向发展。在针对红外谱段的空间望远镜中，由欧洲空间局(ESA)建造并发射入轨的赫歇尔空间天文台(Herschel Space Observatory)是其中的翘楚。2009年发射入轨后，它便具有人类已发
中国光学 2014年4期2014-11-26
- 2.4米望远镜主镜镀膜工艺的研究
)2.4米望远镜主镜镀膜工艺的研究伦宝利1，2，3，秦松年1，2，王建国1，2，范玉峰1，2，3，徐文博1，2，彭焕文1，2，3，常亮1，2，王传军1，2，辛玉新1，2，易为敏1，2，3，许玥姮1，2，王雪利1，2，张居甲1，2，李建1，2，和寿圣1，2(1.中国科学院云南天文台，云南 昆明 650011；2.中国科学院天体结构与演化重点试验室，云南 昆明 650011；3.中国科学院大学，北京 100049)利用国内首个自上向下热蒸发反射膜的大型镀膜机Z
天文研究与技术 2014年2期2014-05-13
- 多光轴校轴仪调校关键技术研究
轴仪的内部结构由主镜、次镜、陶瓷基靶板、照明装置、扩束棱镜组、双光楔镜组和保护玻璃等组成。如图1所示，主镜和次镜构成一个卡赛格林系统，陶瓷基靶板位于卡赛格林系统的焦面处。被测光电系统发射一束激光，激光光束经保护玻璃入射到扩束棱镜组的第1块反射镜折转90°后反射到双光楔镜组中，经双光楔镜组多次折射后入射到扩束棱镜组的第2块反射镜折转90°后入射卡赛格林系统中，经卡赛格林系统主镜第1次反射和次镜第2次反射后汇聚到陶瓷基靶板上，激光能量使靶面产生明亮的热闪光点。
应用光学 2014年4期2014-03-27
- 地基大口径望远镜主镜热控的设计原则及方式
度的影响［1］。主镜视宁度是局部视宁度中尤为受关注的一种。由于地基望远镜对自然观测条件要求很高，因此观测站址往往建立在海拔比较高、大气视宁度比较好的高原或者高山地区［2］。这些地方昼夜温差比较大，尤其是晨昏线附近的几个小时环境温度变化尤为明显。当环境温度变化较快时，主镜的温度就会由较高的热惯性导致温度高于环境温度，如果主镜的温度与环境的温度差较大，望远镜的图像质量就是严重下降［3］。造成望远镜图像质量下降的原因主要有两个:一方面是主镜视宁度的影响，因为镜子
激光与红外 2014年8期2014-03-20
- 九子镜多镜望远镜系统仿真方法的研究
的子镜来代替整块主镜。多望远镜望远镜系统是将多个小口径的子望远镜排列组合成一个大口径的成像系统，通过相干叠加各子望远镜的成像光束，获得整个系统的成像。制造和安装误差是影响系统像质的重要原因［4］，研究多镜望远镜、多望远镜望远镜系统仿真方法，能为降低系统误差、提高系统的有效性奠定技术基础。目前国内外关于实际稀疏孔径系统仿真方法的报道还比较少见。本文运用ZEMAX光学设计软件扩展编程功能，研究和给出仿真多镜望远镜系统方法。仿真九子镜多镜望远镜系统的主镜为球面，
常州工学院学报 2013年3期2013-01-15
- 1.2 m 轻量化SiC 主镜支撑系统优化设计
光学天文望远镜的主镜材料主要为微晶及超低膨胀系数( ULE) 材料，该类材料具有热膨胀系数低、弹性模量小等特点。采用该类材料的镜面受热效应影响较小，但受自身重力影响变形较大。多镜面望远镜( MMT) 采用了硼硅酸作为主镜材料，该材料受热效应影响及自身重力影响均较大，需采用主动力校正。相比于其他镜面材料，SiC 材料具有自身重力影响变形小、强度高、反射率高等优良性能，是制造反射镜的理想材料;另外，轻量化结构可以大大降低主镜本身自重，进而降低系统控制难度以及造
中国光学 2012年3期2012-10-30
- 大口径主镜轻量化结构参数的优化设计
言在空间相机中，主镜不仅直接决定空间相机的光学性能，而且关系到空间相机的力学特性、热稳定性以及相机的制造难度和成本［1］。由于主镜设计的重要性，国内外的科研工作者为此倾注了大量精力。欧美先进国家已经能够制备口径＞2 m的主镜［2］，而国内由于起步相对较晚，虽然也取得了一定的成果，但是相关研究都是针对口径为250 ～1 000 mm 的主镜［3-5］。对于更大口径的主镜，由于镜体重量、支撑结构及加工工艺等诸多因素的限制，难以达到镜面面形精度的要求。为了提高主
中国光学 2012年3期2012-10-30
- 空间遥感器中大口径SiC主镜的轻量化设计
器中大口径SiC主镜的轻量化设计董吉洪，王克军，李延春，王海萍（中国科学院长春光学精密机械与物理研究所，吉林长春130033）考虑到反射镜质量、尺寸对载荷敏感度、加工困难程度和总成本的影响，阐述了对空间遥感器大口径主镜进行轻量化设计与优化的必要性。叙述了主镜轻量化技术的一般规律，对几种轻量化方式进行了比较并给出了网格筋大小的确定公式。结合具体工程的主镜设计，针对SiC材料的空间反射镜提出了一种背部半封闭、三角形孔的轻量化形式，用迭代方法完成了轻量化设计，并
中国光学 2011年2期2011-05-11
- 1 m口径主反射镜支撑系统的优化设计
着决定性的作用。主镜支撑系统合理与否,在一定程度上影响着主镜的面形以及望远镜的成像质量。当望远镜处于不同俯仰角时,主镜的自重方向与主镜光轴夹角也不同,因此支撑系统必须包括轴向支撑和侧支撑两部分。早在上世纪 60至 70年代,就有了经典的平板理论和动态应力释放法等被用于预先分析支撑系统对主镜面形的影响[1～4]。随着光学技术的不断发展,人们对光电经纬仪的口径要求越来越大,主镜的口径、重量也随之增大,用传统经验对大口径镜面进行设计存在很大风险[5]。目前采用较
中国光学 2010年6期2010-11-06
- 敏感器主镜支撑结构的设计与分析
反射镜（以下简称主镜）是光学系统的关键部件，主镜的支撑技术是主镜工程应用的关键技术之一。本文研究的主镜形状是敏感器相机部件的平背形小口径主镜，采用石英玻璃材料，外部圆周孔径为Φ162mm，中心孔径Φ46mm。主镜支撑结构是相机整个结构中极其重要的部分，支撑结构设计的合理与否，直接关系到主镜在各种载荷作用下的面形精度的好坏。因为主镜支撑结构在对主镜进行有效定位的同时卸载它的自重，以达到减小镜面变形的目的。在力的传递过程中，应尽量避免较大的集中力的产生，使力尽
制造业自动化 2010年9期2010-07-07
- 人类的巨眼
院共同出资。它的主镜由7块直径为8 4米的镜片组成，其物理直径为25 4米，而等效口径为21 4米(也就是说观测能力相当于台物镜口径为21 4米的望远镜)。GMT具有自适应光学系统，能够精确抵消大气畸变，从而提供比哈勃太空望远镜的分辨率还高10倍的图像。天文学家预计，GMT能够接收到数十亿年前发出的光线，足以找到宇宙大爆炸后形成的第一代恒星以及太阳系外的行星。30米望远镜镜如其名，同样有望于2016年首次投入使用的30米望远镜(ThIHvMeter丁ele
微型计算机·Geek 2009年3期2009-12-11