一種航天光學(xué)遙感器反射式拼接分光鏡的設(shè)計(jì)方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種航天光學(xué)遙感器反射式拼接分光鏡的設(shè)計(jì)方法，屬于航天光學(xué)遙感器制造【技術(shù)領(lǐng)域】。在遙感器光學(xué)系統(tǒng)中加入一個(gè)長方體棱鏡，棱鏡上正方形表面的對角線分割面為分光鏡反射面；將遙感器每片CCD在焦平面上的位置作為遙感器光學(xué)系統(tǒng)線視場，利用光線追跡法計(jì)算每片CCD接收到的光線對應(yīng)在長方體棱鏡前表面和后表面的通光口徑；在長方體棱鏡上加工透射區(qū)，然后沿長方體棱鏡的對角線剖開，得到分光鏡。本發(fā)明先控制分光鏡加工成形前的長方體棱鏡的通光口徑，將長方體的透射區(qū)全部切除，再做分光鏡反射面的切割成形，避免了在反射面上復(fù)雜形狀的尺寸計(jì)算，而且得到的分光鏡通光口徑尺寸準(zhǔn)確。
【專利說明】一種航天光學(xué)遙感器反射式拼接分光鏡的設(shè)計(jì)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種航天光學(xué)遙感器反射式拼接分光鏡的設(shè)計(jì)方法，屬于航天光學(xué)遙感器制造【技術(shù)領(lǐng)域】。
【背景技術(shù)】
[0002]航天光學(xué)遙感器的焦面拼接方式通常有視場拼接和光學(xué)拼接兩種。如圖1、2所示。光學(xué)拼接又有透射式分光和反射式分光的區(qū)別。在透射式光學(xué)系統(tǒng)中普遍應(yīng)用半反半透棱鏡實(shí)現(xiàn)光學(xué)拼接，而反射式光學(xué)系統(tǒng)里加入透鏡將帶來較大像差，成像質(zhì)量明顯下降，因此應(yīng)用反射式分光鏡，如圖3所示。
[0003]反射式光學(xué)拼接一定會(huì)造成每片CXD重疊區(qū)附近像元都有成像光線被部分遮擋的情況，遮擋范圍主要受分光鏡位置、分光鏡上反射區(qū)與透射區(qū)分界位置影響。因此采用反射式分光鏡進(jìn)行焦面拼接，分光鏡的通光口徑尺寸計(jì)算很重要，尺寸不合適將發(fā)生不該有的擋光或漏光現(xiàn)象，即CCD接收到的光線能量不均衡。以往對分光鏡通光口徑的計(jì)算通常采用繪圖法，計(jì)算出瞳兩端點(diǎn)到焦面CCD連線在分光鏡位置上截取的線段長度，如圖4所示，CCD1、CCD3都對應(yīng)分光鏡反射區(qū)，L1、L3分別為分光鏡反射面在CCD線陣方向上的寬度。
[0004]繪圖法簡單明了，對于很窄的線視場而言，計(jì)算是準(zhǔn)確的，但對于寬視場、垂直于CCD線陣方向上也具有一定視場角的光學(xué)系統(tǒng)，到焦面的入射光線角度變化很大，每片CCD對應(yīng)在分光反射鏡上的通光口徑變得不規(guī)則且尺寸不同，所以仍然采用繪圖法必將產(chǎn)生計(jì)算誤差，CCD重疊區(qū)邊緣接收光線不均衡，造成較嚴(yán)重的漏光或擋光現(xiàn)象。本發(fā)明提出的分光鏡設(shè)計(jì)方法能有效避免這個(gè)問題，根據(jù)反射式光學(xué)系統(tǒng)的特點(diǎn)，改用光線追跡法，可以準(zhǔn)確計(jì)算各片分光鏡的通光口徑，精確分配每片CCD實(shí)際接收到的光線范圍。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的是為了克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種航天光學(xué)遙感器反射式拼接分光鏡的設(shè)計(jì)方法，該方法以反射式光學(xué)拼接分光鏡的通光口徑計(jì)算為主，能精確得到分光鏡的通光口徑尺寸。
[0006]本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的。
[0007]本發(fā)明的一種航天光學(xué)遙感器反射式拼接分光鏡的設(shè)計(jì)方法，步驟為:
[0008]I)在遙感器光學(xué)系統(tǒng)中加入一個(gè)長方體棱鏡,橫截面為正方形，棱鏡上正方形表面的對角線分割面為分光鏡反射面；
[0009]2)將遙感器每片CXD在焦平面上的位置作為遙感器光學(xué)系統(tǒng)線視場，利用光線追跡法計(jì)算CCD接收到的光線通過長方體棱鏡前表面和后表面時(shí)的通光口徑；
[0010]3)按照步驟2)得到的通光口徑在長方體棱鏡上加工透射區(qū)，然后沿長方體棱鏡的正方形表面的對角線剖開，含有棱鏡后表面的部分為所需要的分光鏡，所剖開的表面為分光鏡的反射面。
[0011]必須保證長方體棱鏡的對角線分割面與分光鏡反射面重合，且長方體棱鏡的前表面和后表面均垂直于光學(xué)系統(tǒng)主光軸。
[0012]有益效果
[0013]本發(fā)明的方法沒有直接計(jì)算在分光鏡反射面上復(fù)雜的通光口徑，而是結(jié)合實(shí)際的光學(xué)加工工藝，先控制分光鏡加工成形前的長方體棱鏡的通光口徑，將長方體的透射區(qū)全部切除，再做分光鏡反射面的切割成形，避免了在反射面上復(fù)雜形狀的尺寸計(jì)算，而且得到的分光鏡通光口徑尺寸準(zhǔn)確。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0014]圖1為視場拼接的CXD排列方式；
[0015]圖2為光學(xué)拼接的CXD排列方式；
[0016]圖3為采用反射式拼接的光學(xué)系統(tǒng)；
[0017]圖4a為繪圖法計(jì)算示意圖；
[0018]圖4b為繪圖法計(jì)算示意圖的放大圖；
[0019]圖5為切除透射區(qū)的長方體棱鏡；
[0020]圖6為由長方體棱鏡剖開得到的分光鏡。
【具體實(shí)施方式】
[0021]下面結(jié)合實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步說明。
[0022]實(shí)施例
[0023]I)在遙感器光學(xué)系統(tǒng)中加入一個(gè)長方體棱鏡，其正方形表面的對角線分割面為分光鏡反射面；長方體棱鏡尺寸為400cm*50cm*50cm ；
[0024]2)遙感器第I片至第8片CXD邊緣上端點(diǎn)在遙感器的焦平面上的位置坐標(biāo)分別為(-200，60)，(-150，60)，(-100，60)，(-50，60)，(0，60)，(50，60)，(100，60)，(150，60)，(200，60)；
[0025]下端點(diǎn)坐標(biāo)分別為(-200，50)，(-150，50)，(-100,50),(-50,50), (0,50), (50，50)，(100,50),(150,50), (200,50)；
[0026]將這些坐標(biāo)分別作為遙感器光學(xué)系統(tǒng)線視場，利用光線追跡法計(jì)算CXD邊緣上端點(diǎn)接收到的光線對應(yīng)長方體棱鏡前表面的通光口徑中心坐標(biāo)分別為(-190，58 )，( -140，
58)，(-92,58),(-45,58), (0,58), (45,58), (-92,58), (140,58), (190,58)；
[0027]上端點(diǎn)接收到的光線對應(yīng)長方體棱鏡后表面通光口徑中心坐標(biāo)分別為(-192，
59)，(-142,59),(-94,59), (-47,59), (0,59), (47,59),(94,59),(142,59),(192,59)；
[0028]下端點(diǎn)接收到的光線對應(yīng)長方體棱鏡前表面通光口徑中心坐標(biāo)分別為(-190，
48)，(-140,48),(-92,48), (-45,48), (0,48), (45,48), (-92,48), (140,48), (190,48)；
[0029]下端點(diǎn)接收到的光線對應(yīng)長方體棱鏡后表面通光口徑中心坐標(biāo)分別為(-192，
49)，(-142,49),(-94,49), (-47,49), (0,49), (47,49),(94,49),(142,49),(192,49)；
[0030]3) 8片CXD中的第1、3、5、7片為一組，對應(yīng)分光鏡的透射區(qū)，按照步驟2)計(jì)算的CXD邊緣上下端點(diǎn)在長方體棱鏡前后表面通光口徑中心坐標(biāo)值加工透射區(qū)，都為矩形，如圖5所示，然后沿長方體棱鏡的正方形表面的對角線剖開，含有棱鏡后表面的部分為所需要的分光鏡，所剖開的表面為分光鏡的反射面，如圖6所不。[0031]必須保證長方體棱鏡的對角線分割面與分光鏡反射面重合，且長方體棱鏡的前表面和后表面均垂直于光學(xué)系統(tǒng)主光軸。
[0032]本發(fā)明可以準(zhǔn)確計(jì)算反射式拼接分光鏡的通光口徑，不但可應(yīng)用于航天遙感器反射式拼接分光鏡的設(shè)計(jì)，而且其原理可以廣泛應(yīng)用于其他領(lǐng)域的光學(xué)元件的通光口徑計(jì)
算、加工。
【權(quán)利要求】
1.一種航天光學(xué)遙感器反射式拼接分光鏡的設(shè)計(jì)方法，其特征在于步驟如下: 1)在遙感器光學(xué)系統(tǒng)中加入一個(gè)長方體棱鏡，橫截面為正方形，棱鏡上正方形表面的對角線分割面為分光鏡反射面； 2)將遙感器每片CCD在焦平面上的位置作為遙感器光學(xué)系統(tǒng)線視場，利用光線追跡法計(jì)算每片CCD接收到的光線對應(yīng)在長方體棱鏡前表面和后表面的通光口徑； 3)按照步驟2)得到的通光口徑在長方體棱鏡上加工透射區(qū)，然后沿長方體棱鏡的正方形表面的對角線剖開，含有長方體棱鏡的后表面的部分為所需要的分光鏡，所剖開的表面為分光鏡的反射面； 步驟I)中長方體棱鏡的前表面和后表面均垂直于光學(xué)系統(tǒng)主光軸。
【文檔編號】G02B27/10GK103869476SQ201410067839
【公開日】2014年6月18日 申請日期:2014年2月27日 優(yōu)先權(quán)日:2014年2月27日
【發(fā)明者】栗孟娟, 呂冀懷, 廖志波, 王偉奇, 周于鳴 申請人:北京空間機(jī)電研究所