作者单位
摘要
1 长春理工大学 机电工程学院,吉林 长春 130022
2 东莞市宇瞳光学科技股份有限公司,广东 东莞 523000
在玻塑混合定焦安防镜头中塑胶镜片、玻璃镜片、镜框的材料性质差异较大,复杂温度环境下,镜头机械结构热变形与光学消热设计会共同影响像质。为保证镜头复杂温度环境下成像稳定,根据安防镜头?40 ℃~80 ℃的测试温度,对镜头进行光机热一体化分析。在Ansys workbench中建立镜头热结构有限元模型,计算镜头的热弹性变形;使用Zernike多项式拟合镜面的面型变化,将拟合结果导入Zemax中,判断温度载荷对像质的影响。光机热一体化分析结果表明:在极限测试温度载荷下,镜头底座的材料为聚碳酸酯混合20%玻璃纤维时,有效补偿了Zemax中模拟光学系统本身的热离焦量;镜框材料为聚碳酸酯混合30%玻璃纤维时,塑胶镜片所受挤压应变最大为2.36×10?3 mm;镜框材料为聚碳酸酯混合20%玻璃纤维时,塑胶镜片所受挤压应变最大为0.53×10?3 mm,第二种镜框材料可以使镜头像质保持稳定。最后通过对镜头高低温法兰焦距测量试验,验证了镜头的温度适应能力和光机热一体化分析的准确性。
光机热一体化分析 玻塑混合 定焦镜头 主镜框 Zernike多项式 optical-mechanical-thermal integration analysis glass-plastic mix fixed-focus lens main frame Zernike polynomial 
应用光学
2023, 44(5): 959
作者单位
摘要
中国科学院长春光学精密机械与物理研究所,吉林 长春 130033
提出了一种空间相机用摆镜轻量化优化设计方法,并对尺寸为360 mm×560 mm 的空间相机用摆镜进行了轻量化优化设计。以镜体厚度、切角大小、镜面厚度和轻量 化筋的厚度为设计变量,以最小重量为设计目标,以面形峰值(Peak Value, PV)和均方根值(Root-Mean-Square, RMS)不大于55 nm和11 nm为边界条件 进行了优化,并将整体反射镜重量从初始模型的4 kg减到了1.72 kg (其面密度为8.0 kg/m2)。 然后以微重力变形条件下的最小面形为目标,对轻量化处理后的反射镜进行了侧边支撑点位置优 化,其面形PV为54 nm。采用有限元分析方法对反射镜在微重力、旋转惯性和温度载荷条件下的变形及反射镜模态 进行了计算和校核,其结果均满足空间使用要求。最后采用光机热集成仿真方法 对空间环境条件综合作用下产生的变形对像质的影响进行了分析。结果表明,由于该空间相机用 摆镜产生变形,摆扫式光学遥感器系统的传递函数下降,在70 lp/mm处由设计值0.735降至0.703, 相对降幅约为4.4%,满足设计要求。
空间摆镜 优化设计 轻量化 光机热集成仿真 space pointing mirror design optimization lightweight optical-mechanical-thermal integration analysis 
红外
2014, 35(12): 23

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