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TWI730666B - 具有次鏡調焦機構之光學系統 - Google Patents

具有次鏡調焦機構之光學系統 Download PDF

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TWI730666B
TWI730666B TW109108229A TW109108229A TWI730666B TW I730666 B TWI730666 B TW I730666B TW 109108229 A TW109108229 A TW 109108229A TW 109108229 A TW109108229 A TW 109108229A TW I730666 B TWI730666 B TW I730666B
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吳偉銓
郭人爵
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財團法人國家實驗研究院
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Abstract

一種具有次鏡調焦機構之光學系統，其包含有一主鏡；一次鏡，該次鏡係與該主鏡對應設置，且該次鏡係小於該主鏡；一次鏡座，該次鏡座收容該次鏡；一橫樑，其具有相對的一第一端以及一第二端；以及一致動機構，該致動機構包含有一熱變形結構以及一加熱裝置，該加熱裝置係提供熱能予該熱變形結構，使該熱變形結構產生變形；其中該橫樑之該第一端係固定於該次鏡座，該橫樑之該第二端係固定於該致動機構，且該橫樑係與該致動機構之該熱變形結構連動。藉由上述結構，可對次鏡進行調焦，以確保光學系統的成像品質。

Description

具有次鏡調焦機構之光學系統
一種光學系統，尤指一種具有次鏡調焦機構之光學系統。
於望遠鏡領域，光學成像裝置例如折射式望遠鏡或反射式望遠鏡等，可幫助觀察者或取像裝置獲得遠方物體的影像。其中，於天體的觀測方面，常使用反射式望遠鏡，請參考圖1所示，其中的光學系統，通常包含有一主鏡100a以及一次鏡200a，該次鏡係與該主鏡對應設置，且該次鏡係小於該主鏡，而被觀測物的影像所發出之光線，係透過該主鏡100a反射至該次鏡200a聚焦之後，再發射至觀察者或取像裝置。
由上可知，該主鏡100a與該次鏡200a之間的相對位置與相對的傾斜狀況，將大大地影響對焦的狀況以及後續成像的品質，因此，如何做好調整焦距的調焦工作，便是製造該光學成像裝置重要的一環。而如圖1所示，次鏡200a的調焦方面，主要有三個可調整的自由度，分別是，主鏡100a與次鏡200a於系統Z軸上的相對距離(Tz)，次鏡200a相對於系統Y軸的傾角(Ry)以及次鏡200a相對於系統X軸的傾角(Rx)。
望遠鏡於出廠前，皆會對上述的Tz、Rx、Ry進行調整與測試，但對於發射至太空的望遠鏡而言，即使出廠前已經經過調校，但發射過程中以及外太空長期使用的外力或熱脹冷縮等作用，使得次鏡200a的焦距失去出廠時 的精準度。因此，如何能再次對次鏡200a進行調焦，以確保光學系統的成像品質，成為一亟待突破及解決的問題。
為解決現有的光學系統其次鏡難以再次調焦的問題，本發明提供一種具有次鏡調焦機構之光學系統，包含有：
一主鏡；
一次鏡，該次鏡係與該主鏡對應設置，且該次鏡係小於該主鏡；
一次鏡座，該次鏡座收容該次鏡；
一橫樑，其具有相對的一第一端以及一第二端；以及
一致動機構，該致動機構包含有一熱變形結構以及一加熱裝置，該加熱裝置係提供熱能予該熱變形結構，使該熱變形結構產生變形；其中
該橫樑之該第一端係固定於該次鏡座，該橫樑之該第二端係固定於該致動機構，且該橫樑係與該致動機構之該熱變形結構連動。
其中，該致動機構更包含有一隔熱材料以及一支撐柱，該隔熱材料包覆該熱變形結構，該熱變形結構以及該隔熱材料係設置於該支撐柱之兩端，該橫樑之該第二端係固定於該支撐柱上。
其中，該加熱裝置係固定於該熱變形結構，並電性連接一控制電路。
其中，該熱變形結構係呈現「工」字型。
其中，該橫樑的數目有三個，該些橫樑係均勻地固定設置於該次鏡座之外緣，彼此相距120度。
本發明之光學系統，藉由加熱裝置提供該熱變形結構熱能，使之產生變形，並藉由橫樑與之連動，進而達到對次鏡進行調焦，以確保光學系統的成像品質。
10:次鏡座
20:橫樑
21:第一端
22:第二端
30:致動機構
31:熱變形結構
32:加熱裝置
33:隔熱材料
34:支撐柱
40:控制電路
100:主鏡
100a:主鏡
200:次鏡
200a:次鏡
Tz:相對距離
Rx、Ry:傾角
圖1係習知的折射式望遠鏡之光學系統之示意圖。
圖2係本發明之具有次鏡調焦機構之光學系統的示意圖。
圖3係本發明之具有次鏡調焦機構之光學系統的A部分的放大圖。
圖4(a)係為本發明之具有次鏡調焦機構之光學系統未被加熱前之示意圖。
圖4(b)係為本發明之具有次鏡調焦機構之光學系統加熱後之示意圖。
圖4(c)係為本發明之具有次鏡調焦機構之光學系統加熱後之示意圖。
請參考圖2及圖3所示，圖2為本發明具有次鏡調焦機構之光學系統的示意圖，圖3係本發明的具次鏡調焦機構之光學系統的A部分的放大圖。本發明的具有次鏡調焦機構之光學系統，包含有一主鏡100、一次鏡200、一次鏡座10、一橫樑20以及一致動機構30。該次鏡座10係連接並接觸該次鏡200，於本實施例中，該次鏡座10係包覆並收容該次鏡200，該橫樑20具有一第一端21以及一第二端22，該第一端21固定於該次鏡座10，該第二端22連接固定於該致動機構30。該致動機構30包含有一熱變形結構31以及一加熱裝置32，該加熱裝置32係提供熱能予該熱變形結構31，使該熱變形結構31產生變形，該橫樑20係連接於該熱變形結構31並與該熱變形結構31連動，並對應地產生變形，進而驅動該次鏡座10以及該次鏡200產生一傾角。
而該橫樑20之該第二端22與該致動機構30之連接固定的方式可以有多種，且該橫樑20與該熱變形結構31的連接方式也可以有多種。本發明列舉一些實施例，但並不以此為限。請參考圖3所示，該熱變形結構31係呈現「工」字型，該致動機構30更包含有一隔熱材料33以及一支撐柱34，該隔熱材料33包覆該熱變形結構31以避免加熱裝置32所提供給該熱變形結構31的熱能快速逸散，而使該熱變形結構31的變形量不足，該熱變形結構31以及該隔熱材料33係設置於該支撐柱34之兩端，該橫樑20之該第二端22係固定於該支撐柱34上。至於該橫樑20係如何與該熱變形結構31連動、對應地產生變形，進而驅動該次鏡座10以及該次鏡200產生一傾角，請參考如下描述。
請參考圖4(a)、圖4(b)以及圖4(c)所示，其中，圖4(a)為本發明之具有次鏡調焦機構之光學系統未被加熱前之示意圖，圖4(b)以及圖4(c)為本發明之具有次鏡調焦機構之光學系統加熱後之示意圖。首先，如圖4(b)所示，該加熱裝置32係對該熱變形結構31進行加熱，使該熱變形結構31產生變形，進而使包覆於該熱變形結構31的隔熱材料33產生變形。之後，固定於支撐柱34之該橫樑20即對應地連動，而產生變形。請再進一步參考圖4(c)所示，前述之橫樑20之變形，即可驅動該次鏡座10以及該次鏡200產生一傾角，因而可調整光學系統之焦距。是以，藉由上述方式，能再次對次鏡200進行調焦，以確保光學系統的成像品質。此外，該加熱裝置32，係可為一加熱片，其係固定於該熱變形結構31，並電性連接一控制電路40，以精準控制加熱裝置32供給的熱量。對於發射到外太空之折射式望遠鏡而言，即可透過地面發射之控制訊號，控制該控制電路40，達到遠端且精準調焦的功能。
請再參考圖2所示，較佳地，該橫樑20的數目有三個，該些橫樑20係均勻地固定設置於該次鏡座10之外緣，即該些第一端21係相距120度。如此，不僅可提供一穩定的支撐，也可較有彈性地調整次鏡200之傾角。
綜上所述，本發明之光學系統，藉由加熱裝置32提供該熱變形結構31熱能，使之產生變形，並藉由橫樑20與之連動，進而達到對次鏡200進行調焦，以確保光學系統的成像品質。
以上所述僅是本發明的較佳實施例而已，並非對本發明做任何形式上的限制，雖然本發明已以較佳實施例揭露如上，然而並非用以限定本發明，任何熟悉本專業的技術人員，在不脫離本發明技術方案的範圍內，當可利用上述揭示的技術內容做出些許更動或修飾為等同變化的等效實施例，但凡是未脫離本發明技術方案的內容，依據本發明的技術實質對以上實施例所作的任何簡單修改、等同變化與修飾，均仍屬於本發明技術方案的範圍內。
10:次鏡座
20:橫樑
21:第一端
22:第二端
30:致動機構
31:熱變形結構
34:支撐柱
100:主鏡
200:次鏡

Claims (4)

  1. 一種具有次鏡調焦機構之光學系統，包含有：一主鏡；一次鏡，該次鏡係與該主鏡對應設置，且該次鏡係小於該主鏡；一次鏡座，該次鏡座收容該次鏡；一橫樑，其具有相對的一第一端以及一第二端；以及一致動機構，該致動機構包含有一熱變形結構以及一加熱裝置，該加熱裝置係提供熱能予該熱變形結構，使該熱變形結構產生變形；其中該橫樑之該第一端係固定於該次鏡座，該橫樑之該第二端係固定於該致動機構，且該橫樑係與該致動機構之該熱變形結構連動；其中，該致動機構更包含有一隔熱材料以及一支撐柱，該隔熱材料包覆該熱變形結構，該熱變形結構以及該隔熱材料係設置於該支撐柱之兩端，該橫樑之該第二端係固定於該支撐柱上。
  2. 如請求項1所述的具有次鏡調焦機構之光學系統，其中，該加熱裝置係固定於該熱變形結構，並電性連接一控制電路。
  3. 如請求項2所述的具有次鏡調焦機構之光學系統，其中，該熱變形結構係呈現「工」字型。
  4. 如請求項3所述的具有次鏡調焦機構之光學系統，其中，該橫樑的數目有三個，該些橫樑係均勻地固定設置於該次鏡座之外緣，彼此相距120度。
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