Узел крепления оптического зеркала и автоматический фиксатор

Авторы патента:

G02B7/182 - для зеркал (оптические устройства или приспособления с использованием подвижных или деформируемых оптических элементов для управления интенсивностью, цветом, фазой, поляризацией или направлением света G02B 26/00)

1. Узел крепления оптического зеркала, содержащий оправу с размещенными на ней осевыми и радиальными автоматическими фиксаторами и средства дистанционного управления ими, отличаю,щийся тем, что, с целью увеличения точности фиксации зеркала в оправе при действии инерционных перегрузок, он снабжен упругой цилиндрической оболочкой , размещенной коаксиально .между боковой цилиндрической поверхностью зеркала и оправой, каждый радиальный автоматический фиксатор своим основанием жестко соединен с оправой, а свободным концом шарнирно связан с упругой цилиндрической оболочкой, осевые автоматические фиксаторы размещены попарно и соосно со стороны рабочей и нерабочей поверхностей зеркала и каждый из них основанием жестко (Л соединен с оправой, а концом шарнирно связан с соответствующей поверхностью зеркала.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (19) (И) 1Я)ф G 02 В

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕ

К АВТОРСКОМЪ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3701249/24-10 (22) 13.02.84 (46) 23.12.85. Бюл. В 47 (72) С.В. Побарский и Ф.Ф. Иванович (53) 681.4 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР в 964559, кл. С .02 В 7/18, 1982.

Патент Франции В 2112562, кл. С 02 В 23/00, 1972.

Applied Optics ч. 21, В 4, р. 580-589.

Авторское свидетельство СССР

У, 688889, кл. С 02 f 1/29, 1979. . (54) УЗЕЛ КРЕПЛЕНИЯ ОПТИЧЕСКОГО

ЗЕРКАЛА И АВТОИАТИЧЕСИ4Й ФИКСАТОР ° (57) 1. Узел крепления оптического зеркала, содержащий оправу с размещенными на ней осевыми и радиальными автоматическими фиксаторами и средства дистанционного управления ими, о т л и ч а ю,шийся тем, что, с целью увеличения точности фиксации зеркала в оправе при действии инерционных перегрузок, он снабжен. упругой цилиндрической оболочкой, размещенной коаксиально .между боковой цилиндрической поверхностью зеркала и оправой, каждый радиальный автоматический фиксатор своим основанием жестко соединен с оправой, а свободным концом шарнирно связан с упругой цилиндрической оболочкой, осевые автоматические фиксаторы размещены попарно и соосно со стороны рабочей и нерабочей поверхностей зеркала и Е каждый из них основанием жестко соединен с оправой, а концом шарнирно связан с соответствующей поверхностью зеркала.

2. Узел по п.1 о т л и ч а юшийся тем, что, с целью повышения упругой податливости к радиальным усилиям, упругая цилиндрическая оболочка выполнена перфорированной.

3. Автоматический фиксатор, содержащий столбик пьеэокерамических элементов закрепленный на опоре эерJ кала, отличающийся тем, что, с целью расширения области применения путем повышения развиваемого усилия, он дополнительно снабжен последовательно установленными один внутри другого и сооснымн с первым столбиком пьеэокерамнческих элементов наружньи столбиI

1200224 ком пьезокерамических элементов, одним торцом жестко связанным с опорой, а другим вЂ” с торцом дополнительно введенного стакана, и внутренним столбиком пьезокерамических элементов, одним торцом жестко связанным с дном стакана, а другим вЂ” с торцом стакана, с дном которого жестко связан последний столбик пьезокерамических . элементов.

4. Фиксатор по п.3, о т л ич а ю шийся тем, что последний столбик выполнен из двух частей, одна из которых является датчиком развиваемого усилия, а другаявЂ” исполнительным элементом.

Изобретение относится к приборостроению, а более конкретновЂ” к устройствам крепления оптических элементов.

Целью изобретения является увеличение точности фиксации зерка- 5 ла в оправе, а также увеличение жесткости фиксации автоматического фиксатора.

На фиг.1 изображен узел крепления оптического зеркала за внут10 ренний обод, в разрезе, на фиг.2вЂ” узел крепления оптического зеркала эа внешний обод, в разрезе, на фиг.3 вЂ” узел крепления оптического зеркала в рабочем состоянии, фраг15 мент на фиг.4 вЂ” автоматический т фиксатор, в разрезе.

Узел крепления оптического зеркала содержит зеркало 1, оправу 2 с жестко закрепленными на ней стака- 20 нами 3, в которых крепятся автомати" ческие осевые фиксаторы 4 и радиальные фиксаторы 5, причем каждый автоматический осевой фиксатор соединен с соответственно расположенной поверхностью зеркала посредст» вом шарнира 6, а каждый радиальный автоматический фиксатор 5 соединен посредством шарнира 7 с упругой цилиндрической оболочкой 8. Управле 30 ние работой автоматических фиксаторов осуществляется средствами дистанционного управления 9, которые включают блок 10 формирования управляющих напряжений, блок 11 регистрации создаваемых автоматическими фиксаторами усилий и регистратор 12 инерционных перегрузок, установленный на оправке 2.

На лицевой и тыльной поверхности зеркала 1 имеются площадки для установки шарниров 6. Оправа 2 выполнена в виде жесткой конструкции с посадочными местами под стаканы 3.

Крепление зеркала 1 в оправе 2 можно осуществлять как за внутренний, так и за внешний его обод.

Автоматические фиксаторы 4 и 5 выполнены в виде столбиков из пьеэокерамических элементов, реагирующих на электрический сигнал, поступающий из блока 10 формирования управляющих напряжений. Часть каждого столбика, граничащая с шар-. ниром, работает в режиме регистрации создаваемых автоматическим фиксатором усилий и электрически связана с блоком 11 регистрации усилий, который связан с блоком 10 формирования управляющих напряжений а

Количество осевых 4 н радиальных автоматических фиксаторов 5 зависит от принятой схемы закрепления и требуемой для обеспечения маций), развиваемых автоматическим фиксатором.

Соединительные стаканы 18 и 19 выполнены в виде тонкостенных цилиндрических оболочек. Дпя обеспечения работы столбиков 15 и 16 необходимо, чтобы соединительные стаканы имели механическую жесткость

Ф значительно превосходящую жесткость столбиков. Это можно достичь эа счет увеличения толщины дна и фланцев соединительного стакана, а также за счет максимально возможного уменьшения зазора между опорой

13 и тыльной поверхностью дна соединительного стакана 18, между тыльной поверхностью дна соединительного стакана 19 и внутренней поверхностью соединительного стакана 18.

Телескопическая конструкция автоматического фиксатора, состоящая из трех секций, обеспечивает увеличение числа активных эле.ментов вЂ” столбиков из пьезокерамических элементов, при фиксированных осевых размерах автоматического фиксатора.

Столбик 17 соединен с фиксируемой деталью 21 посредством шарнира 20.

Столбик 17 электрически связан с блоком 24 регистрации создаваемых автоматическим фиксатором усилий, который вместе с блоком 23 формирования управляющих напряжений образует единую замкнутую систему по отработке заданных параметров закрепления.

35 з 1200224 точной фиксации зеркала 1 на всех этапах его работы суммарной величины нагрузки, создаваемой ими на поверхность зеркала.

Упругая цилиндрическая оболочка

8 выполнена из упругого материала . с фигурными отверстиями (перфора" цией). Параметры отверстий зависят от требуемого закона передачи усилий от радиальных автоматических 10 фиксаторов 5 на поверхность внутреннего или внешнего обода зеркала

1. Такая конструкция обусловлена необходимостью получения на поверхности внутреннего или внешнего 15 обода зеркала 1 распределенных усилий q, имеющих равнодействующую силу I и лежащих в плоскости о-а проходящей через центр масс зеркала точку C и перпендикулярной оп- 20 тической оси зеркала 1.

Автоматический фиксатор содержит опору 13, столбики из пьезокерамических элементов 14-17, соединительные стаканы 18 и 19 и шарнир 20. 25

Усилие от автоматического фиксатора передается на фиксируемую деталь

2l, а управление работой столбиков производится средствами дистанционного управления 22 которые вклюЭ 30 чают в себя блок 23 формирования управляющих напряжений, осуществляющий управление работой столбиков

14-16, блок 24 регистрации создаваемых автоматическим фиксатором усилий и регистратор 25 инерционных перегрузок, закрепленный на опоре 13.

Каждый столбик из пьезокерамических элементов и соединительный стакан образуют секцию, число которых может меняться в зависимости от требуемой величины усилий (дефорSS

В узле крепления оптического зеркала опорой является оправа 2

В а фиксируемой деталью вЂ” зеркало

Первый столбик 14 автоматического фиксатора жестко крепится одним своим концом к опоре 13, а вторымвЂ” к фланцу соединительного стакана

18 в внутри которого жестко закреплен одним концом столбик 15, второй .конец которого жестко соединен с фланцем соединительного стакана

19, внутри которого жестко крепит- 50 ся столбик 16, продолжением которого является элемент 17.

Узел крепления оптического зеркала работает следующим образом.

При подаче управляющего напряжения от средств дистанционного управления 9 на осевые и радиальные авто- матические фиксаторы, выбираются зазоры между шарнирами 6 и соответ- ствующими поверхностями зеркала 1

Э а также между упругой цилиндрической оболочкой 8 и ободом зеркала, при этом давление на поверхности зеркала со стороны фиксирующих элементов отсутствует, и в данном случае оно точно зафиксировано относительно оправы 2. Это, однако, не исключает возможность корректировки положения зеркала 1 относительно оправы 2 за счет перераспределения управляющих напряжений, подаваемых от средств дистанционного!

5 12 управления 9 на автоматические фиксаторы 4 и 5.

При возникновении в процессе эксплуатации зеркала 1 зафиксированных таким образом s узле крепления инерционных перегрузок регистрируемых блоком 12 средств дистанционного управления 9, на столбики автоматических фиксаторов 4 и 5 от блока 10 средств дистанционного управления поступает дополнительный управляющий сигнал, обеспечивающий создание жесткого силового замыкания фиксирующих элементов 9 с поверхностью зеркала. Таким образом, достигается жесткая фиксация зеркала 1 в оправе 2, не приводящая к искажениям оптической поверхности зеркала. При этом воэможность смещения зеркала относительно оправы практически исчезает.

Величины усилий, с которыми автоматические фиксаторы 4 и 5 действуют на поверхность зеркала, регистрируются блоком 11 средств дистанционного управления 9. В случае превышения значения этих усилий заданной величины, которая определяется теоретическим или экспериментальным путем, блок 11 формирует управляющий сигнал, который поступает в блок 10 средств дистанционного управления, который, в свою очередь, корректирует управляющие сигналы, поступающие на столбики автоматических фиксаторов.

Таким образом, в процессе эксплуатации на зеркало 1 со стороны элементов узла крепления действуют усилия, изменяющиеся в строго ограниченном диапазоне, нижний предел которого обуславливается величиной усилия, достаточного для точной фиксации зеркала относительно оправы, находящейся в неподвижном положении, верхний - усилия, достаточ. ного для точной фиксации зеркала в оправе при действии инерционных перегрузок. Номинально укаэанные величины зависят от конструкции зеркала и элементов узла крепления.

Автоматический фиксатор работает следующим образом.

При подаче управляющего напряжения от блока 23 формирования управляющих напряжений средств дистанционного управления 22 на стол15

55 бики 14-16, которые жестко связаны с опорой 14, они изменяют свой размер, выбирая зазоры н шарнире

20 и зазор между шарниром 20 н фиксируемой деталью 21. При этом расстояние между опорой и фиксируемой деталью имеет строго определенное значение, т.е. деталь зафиксирована относительно опоры.

При напичии возмущающих факторов (например, знакопеременных инерционных воздействий, регистрируемых блоком 25 средств дистанционного управления 22) необходим гарантированный контакт шарнира 20 автоматического фиксатора с поверхностью . фиксируемой детали. Для этого на столбики 14-16 подается дополнительное управляющее напряжение от блока 23 формирования управляющих напряжений средств дистанционного управления 22, пропорциональное электрическому сигналу, поступающему иэ регистратора 25 инерционных перегрузок. В результате этого автоматический фиксатор создает дополнительное усилие на фиксируемую деталь и столбик 17, с которого информация о величине созданной нагрузки поступает в блок 24 регистрации создаваемых автоматическим фиксатором усилий средств 22 дистанционного управления. На этом основании происходит формирование сигнала для корректировки создаваемых автоматическим фиксатором усилий до требуемой величины.

Технико-экономическая эффективность крепления предлагаемых оптического зеркала и автоматического фиксатора по сравнению с известным узлом заключается в том, что изобретение обеспечивает точную фиксацию зеркала н оправе на всех этапах его эксплуатации, при этом исключается возможность появления ударов зеркала об упоры (фиксаторы), в 2-3 раза меньшими по сравнению с известным узлом являются искажения оптической понерхности при закреплении зеркала в предлагаемом узле крепления, допускается воэможность антоматической корректировки положения зеркала н оправе на всех этапах его эксплуатации, при этом в 2 раза уменьшается время на установку зеркала н оправку для контроля его во время изготовления.

Фиг. У

7 12

Использование автоматических фиксаторов телескопической конструкции в узле крепления оптического зеркала обеспечивает расширение диапаВНИИПИ Заказ 7862/51

Тираж 525 Подписное

Филиал ППП "Патент", г.ужгород, ул.Проектная, 4

00224 8 зона действия прижимных усилий в 22,5 раза и увеличение диапазона автоматической корректировки положения зеркала в оправе в2 раза(на 0: 02 мм1.

Узел крепления оптического зеркала и автоматический фиксатор

Способ управления кривизной адаптивного зеркала и адаптивное зеркало для его осуществления // 2073268

Изобретение относится к оптическому приборостроению, а именно к оптическим отражающим системам, и может быть использовано в качестве управляемого зеркала с изменяемой кривизной поверхности, например устройства для концентрации лучистой энергии, телескопа, прожекторной установки и т

Устройство для фиксации оптического элемента // 2014642

Узел крепления фацет гелиостата // 1273698

Оправа для оптического элемента с центральным отверстием // 1697038

Изобретение относится к оптическому приборостроению и может быть использовано при создании объективов и других оптических приборов, содержащих оптический элемент с центральным отверстием

Устройство для фиксации астрономического зеркала в радиальном направлении // 1831706

Способ сборки зеркального модуля рентгеновского телескопа, содержащего n коаксиальных вкладышей, образующих элементарные зеркала // 2541438

Способ включает последовательную вклейку в пазы основания вкладышей с предварительным их позиционированием относительно основания и контролем топографических характеристик каждого вкладыша, юстировку основания и вкладышей и контроль оптических характеристик каждого вкладыша. Ввод вкладышей в пазы основания осуществляют с помощью транслятора оптической скамьи стенда для вклейки, на котором их фиксируют удерживающим узлом с возможностью наклона, вертикального и горизонтального перемещения. Контроль топографических характеристик проводят до позиционирования вкладышей относительно основания, которое осуществляют над ним без касания. Юстировку основания и вкладышей осуществляют относительно пучка лазерного излучения видимого спектрального диапазона с квазиплоским волновым фронтом и расходимостью θ≤3·10-5 рад. Контроль оптических характеристик осуществляют путем регистрации фокального пятна зеркала на детекторе, которое совмещают с перекрестьем, фиксирующим оптическую ось пучка. Технический результат - обеспечение точности сборки за счет выставления основания, запирающей оболочки и зеркала с точностью Δφ1≤ ±3” без многократно повторяющихся операций. 4 з.п. ф-лы, 4 ил.

Способ сборки рентгеновской оптической системы, содержащей n зеркальных модулей // 2629693

Изобретение относится к оптическому приборостроению, рентгеновской астрономии и может быть использовано при разработке способов сборки зеркальной системы телескопов, предназначенных для наблюдения астрономических объектов в рентгеновском диапазоне спектра электромагнитного излучения, в частности касается способа сборки оптической системы рентгеновского телескопа, содержащей N зеркальных модулей. Заявленный способ включает последовательное выставление с помощью монтажно-юстировочного стенда на общей опорной плите модулей, состоящих из нескольких коаксиально расположенных вкладышей, образующих элементарные зеркала скользящего падения, объединенных на едином основании. При этом ориентацию каждого модуля относительно общей опорной плиты осуществляют с использованием лазерного излучения видимого спектрального диапазона по ориентации внешней торцовой поверхности его единого основания, которую предварительно выполняют зеркальной, для чего формируют широкоапертурный монохроматическиий пучок с квазиплоским волновым фронтом, расходимостью θ, выбранной из условия θ≤3⋅10-5 рад, и направляют его на зеркальную поверхность основания, контролируя положение модуля на приемной площадке ПЗС-камеры по отраженному сигналу относительно заранее заданной реперной метки, фиксирующей оптическую ось пучка, обеспечивая требуемую угловую точность выставления каждого модуля на общей опорной плите. При необходимости производят корректировку возможных угловых отклонений. Технический результат - процессы юстировки и сборки зеркальной системы выполнены с точностью, не превышающей 1'. 4 ил.

Однозеркальный внеосевой объектив // 2639995

Объектив может быть использован для создания объективов зеркальных коллиматоров и телескопов, работающих в широком диапазоне температур. Объектив включает корпус из продольных и поперечных элементов, расположенные в нем на оптической оси узел фокусировки, установленную на корпусе беззазорную линейную подвижку с кареткой, установленное на каретке зеркало, стержневой привод подвижки, одним концом связанный с корпусом, а другим с кареткой, и закрепленное на корпусе главное зеркало. Узел фокусировки также установлен на каретке, направляющие подвижки установлены под углом ϕ к оптической оси объектива, найденном из соотношения, приведенного в формуле изобретения, а стержень привода подвижки выполнен из материала с большим коэффициентом линейного расширения и закреплен так, что обеспечивает перемещение каретки, компенсирующее термическое изменение размеров корпуса. Технический результат - одновременная стабилизация положения фокуса и визирной оси при изменении температуры и упрощение конструкции узла термокомпенсатора при сохранении рабочего диапазона температур. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

Оптический телескоп дистанционного зондирования земли высокого разрешения для космических аппаратов микро-класса // 2646418

Телескоп содержит зеркально-линзовый осевой объектив с некруглой апертурой, включающий собирающую входную линзу, в центре которой расположено выпуклое вторичное зеркало, вогнутое главное зеркало-линзу и предфокальный двухлинзовый корректор, и оптомеханическую конструкцию. Плоскость изображения находится вблизи задней поверхности крепежной системы главного зеркала. Корректор размещен в центре главного зеркала-линзы. В главном и вторичном зеркалах установлены внутренние бленды. Оптомеханическая конструкция содержит боковые стойки, шпангоут, размещенный на нем держатель, внутри которого размещен корректор, а на внешней стороне закреплены главное зеркало-линза и бленда. Сборки входной линзы с вторичным зеркалом и главного зеркала-линзы с корректором соединены боковыми стойками, закрепленными со стороны главного зеркала-линзы на шпангоуте, а со стороны входной линзы - на ее держателе. Вторичное зеркало закреплено на входной линзе посредством держателя вторичного зеркала и его бленды. Фотоприемник закреплен на внешнем торце держателя главного зеркала-линзы. Технический результат - обеспечение высокодетальной космической съемки поверхности Земли при размещении телескопа на КА микрокласса за счет уменьшения габаритов. 11 з.п. ф-лы, 8 ил.