專(zhuān)利名稱(chēng)：共用主次鏡的雙視場(chǎng)離軸三反集成式光學(xué)系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬航天光學(xué)遙感器技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種共用主次鏡的雙視場(chǎng)離軸三 反集成式光學(xué)系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
隨著航天光學(xué)遙感器技術(shù)的迅速發(fā)展，對(duì)于遙感器系統(tǒng)應(yīng)用水平的要求也 在不斷提高。
目前，離軸光學(xué)系統(tǒng)已經(jīng)廣泛應(yīng)用于空間光學(xué)系統(tǒng)之中，主要應(yīng)用形式采
取單視場(chǎng)、小視場(chǎng)角的成像模式，如申請(qǐng)?zhí)枮?1132129.6，名稱(chēng)為《消象散三 反射鏡光學(xué)系統(tǒng)》的專(zhuān)利公開(kāi)的一種消象散三反射鏡離軸光學(xué)系統(tǒng)，其以第二 反射鏡的光軸作為系統(tǒng)主光軸，偏視場(chǎng)使用；申請(qǐng)?zhí)枮?00710044177.1,名 稱(chēng)為《離軸三反射光學(xué)系統(tǒng)裝調(diào)中光軸變換方法》的專(zhuān)利公開(kāi)的裝調(diào)方法中也 涉及到一種三反離軸成像系統(tǒng)，該系統(tǒng)的工作原理與成#^莫式與前述專(zhuān)利相同。 這兩種光學(xué)系統(tǒng)均釆用單視場(chǎng)成像的模式，因此工作模式單一，視場(chǎng)觀(guān)測(cè)角度 相對(duì)較小，在光學(xué)系統(tǒng)的應(yīng)用方面存在著一定局限。
隨著空間遙感技術(shù)的發(fā)展，對(duì)光學(xué)系統(tǒng)的觀(guān)測(cè)范圍及清晰度有了更高的要 求。但是，現(xiàn)有的單視場(chǎng)多光學(xué)系統(tǒng)(無(wú)論同軸還是離軸光學(xué)系統(tǒng))組合立體 成像由于受到測(cè)控精度水平的限制，立體觀(guān)測(cè)同步性的精度不高；而且由于視 場(chǎng)角的限制，在觀(guān)測(cè)范圍上受到了一定局限；此外，現(xiàn)有的觀(guān)測(cè)系統(tǒng)均由多個(gè) 功能單一的分光學(xué)系統(tǒng)組合而成，每個(gè)獨(dú)立的光學(xué)系統(tǒng)在受到熱變形時(shí)會(huì)產(chǎn)生 光軸的變化和內(nèi)方位元素的不同變化，導(dǎo)致影響成像質(zhì)量，而且要想做到多功 能成像，就必須增加分光學(xué)系統(tǒng)的數(shù)量，這樣會(huì)導(dǎo)致總體結(jié)構(gòu)復(fù)雜，增加成本。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的技術(shù)解決問(wèn)題是克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供了一種大視場(chǎng)、大機(jī)高比、寬覆蓋、可同時(shí)用于立體測(cè)繪的共用主次鏡的雙視場(chǎng)離軸三反集成式 光學(xué)系統(tǒng)。
本發(fā)明的技術(shù)解決方案是共用主次鏡的雙視場(chǎng)離軸三反集成式光學(xué)系統(tǒng)， 其特征在于包括主鏡、次鏡、兩片第三反射鏡、兩片平面折轉(zhuǎn)反射鏡和兩個(gè) 接收像面，主鏡和次鏡的中心同軸并作為光學(xué)系統(tǒng)的主光軸；視場(chǎng)光線(xiàn)經(jīng)主鏡、 次鏡反射后分成兩路分別到達(dá)兩片第三反射鏡，然后分別經(jīng)兩片平面折轉(zhuǎn)反射 鏡反射至兩個(gè)接收像面。
所述的兩片第三反射鏡為從同 一反射鏡的兩側(cè)截取的兩個(gè)不同部分。
所述反射鏡的中心與主鏡和次鏡的中心同軸。
所述的主鏡、次鏡、第三反射鏡的面形均為非球面。
所述的主鏡、次鏡、第三反射鏡的材料為碳化硅，或鋁，或孩t晶玻璃，或 熔石英。
所述的接收像面為面陣或線(xiàn)陣CCD探測(cè)器接收面。 所述的接收像面與光學(xué)系統(tǒng)主光軸的距離小于第三反射鏡與光學(xué)系統(tǒng)主光 軸的距離。
本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比的優(yōu)點(diǎn)在于
1、 本發(fā)明采用共用同軸主、次鏡的雙視場(chǎng)離軸三反式結(jié)構(gòu)，在加工裝調(diào)方 面有著成熟的基礎(chǔ)，且可將三鏡采取對(duì)稱(chēng)設(shè)置，使雙視場(chǎng)對(duì)稱(chēng)，避免了在立體 測(cè)繪時(shí)姿控水平和星上部分熱力擾動(dòng)對(duì)多系統(tǒng)配合的影響，從而避免了因不同 載荷的熱控系統(tǒng)的差異影響立體合成圖^f象的質(zhì)量；
2、 本發(fā)明共用主、次鏡，雙^L場(chǎng)相互獨(dú)立，可分別用于不同的成傳J漠式， 實(shí)現(xiàn)雙通道獨(dú)立成像的功能，克服了現(xiàn)有技術(shù)條件下成像模式單一的弱點(diǎn)；
3、 本發(fā)明中，接收像面相對(duì)于第三反射鏡更加接近于光學(xué)系統(tǒng)的主光軸， 可以壓縮光學(xué)系統(tǒng)在平臺(tái)中所占的空間，減小光學(xué)系統(tǒng)的體積；
4、 若在本發(fā)明系統(tǒng)前端加裝擺掃指向型平面鏡組，可以實(shí)現(xiàn)雙線(xiàn)陣視場(chǎng)倍 增推掃，實(shí)現(xiàn)兩倍于原視場(chǎng)角的區(qū)域?qū)捀采w成像、克服了現(xiàn)有光學(xué)系統(tǒng)視場(chǎng)角小的缺點(diǎn)；
5、 本發(fā)明采用主、次鏡同軸的結(jié)構(gòu)，且兩個(gè)第三反射鏡由于出自同一鏡面 面形的不同位置，因此在裝調(diào)方面相比于現(xiàn)有離軸系統(tǒng)簡(jiǎn)單易行；
6、 通過(guò)改變鏡面的面型和鏡片之間的相對(duì)位置，本發(fā)明系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)機(jī)高比 為1和入射視場(chǎng)角為25度觀(guān)測(cè)的功能，可有效解決現(xiàn)有兩光學(xué)系統(tǒng)配合所帶 來(lái)的諸如測(cè)控精度低、光軸易變化等問(wèn)題。


圖1為本發(fā)明光學(xué)系統(tǒng)的組成結(jié)構(gòu)與光路工作示意圖； 圖2為本發(fā)明擺掃指向型平面鏡組的組成結(jié)構(gòu)與光路工作示意圖。
具體實(shí)施例方式
如圖1所示，為本發(fā)明共用主次鏡的雙視場(chǎng)離軸三反集成式光學(xué)系統(tǒng)的組 成結(jié)構(gòu)與光路工作示意圖，本光學(xué)系統(tǒng)包括主鏡1、次鏡2、兩片第三反射鏡3、 兩片平面折轉(zhuǎn)反射鏡4和兩個(gè)接收像面5，主鏡1和次鏡2的中心同軸并作為 光學(xué)系統(tǒng)的主光軸；視場(chǎng)光線(xiàn)經(jīng)主鏡1、次鏡2反射后分成兩路分別到達(dá)兩片 第三反射鏡3，然后分別經(jīng)兩片平面折轉(zhuǎn)反射鏡4反射至兩個(gè)接收像面5。兩 片第三反射鏡3為從同一反射鏡的兩側(cè)截取的兩個(gè)不同部分，且該反射鏡的中 心與主鏡1和次鏡2的中心同軸。接收像面5與光學(xué)系統(tǒng)主光軸的距離小于第 三反射鏡3與光學(xué)系統(tǒng)主光軸的距離。
主鏡1、次鏡2、第三反射鏡3的面形均為非球面，如主鏡1和次鏡2采 用拋物面，第三反射鏡3采用橢球面。主鏡1、次鏡2、第三反射鏡3的材料 可選擇碳化珪、鋁、微晶玻璃、熔石英等。接收像面5采用面陣或線(xiàn)陣CCD 探測(cè)器接收面。
當(dāng)本發(fā)明光學(xué)系統(tǒng)用于高精度立體觀(guān)測(cè)用途時(shí)，被觀(guān)測(cè)區(qū)域前側(cè)與后側(cè)的 兩束視場(chǎng)光線(xiàn)分別以對(duì)稱(chēng)的大視場(chǎng)角入射到本光學(xué)系統(tǒng)的主鏡1的不同部分， 經(jīng)次鏡2反射到達(dá)第三反射鏡3,再經(jīng)平面光路折轉(zhuǎn)鏡4到達(dá)接收像面5成像， 從而形成兩個(gè)立體像對(duì)的合成立體像。這種結(jié)構(gòu)在系統(tǒng)觀(guān)測(cè)同步性的精度和載荷高功能密度集成方面與傳統(tǒng)采用兩套相對(duì)獨(dú)立的普通光學(xué)系統(tǒng)比較而言有著 極大的優(yōu)勢(shì)和廣泛的應(yīng)用空間。
當(dāng)本發(fā)明光學(xué)系統(tǒng)用于雙通道獨(dú)立成像用途時(shí)，兩束不同譜段的視場(chǎng)光線(xiàn)
通過(guò)主鏡1、次鏡2的不同部分反射后，分別按照各自的光路經(jīng)第三反射鏡3 和平面折轉(zhuǎn)反射鏡4反射，最終不同譜段的視場(chǎng)光線(xiàn)成像到相應(yīng)的接收像面5, 實(shí)現(xiàn)雙通道獨(dú)立成#^的功能。
當(dāng)本光學(xué)系統(tǒng)用于對(duì)地寬覆蓋區(qū)域掃描監(jiān)視用途時(shí)，通過(guò)在光學(xué)系統(tǒng)前端 加裝擺掃指向型平面鏡組，將兩個(gè)視場(chǎng)設(shè)計(jì)為長(zhǎng)條形面陣視場(chǎng)，則視場(chǎng)光線(xiàn)可 以通過(guò)擺掃平面鏡組入射到主鏡1,兩路光線(xiàn)按照各自的成像路徑反射，最終 成像于兩個(gè)接收像面5。通過(guò)調(diào)整平面鏡組的擺向，可實(shí)現(xiàn)雙線(xiàn)陣視場(chǎng)倍增推 掃，進(jìn)行對(duì)地寬覆蓋區(qū)域成像，也可加載到天基飛行器平臺(tái)實(shí)現(xiàn)對(duì)空間目標(biāo)進(jìn) 4亍if艮蹤和監(jiān)^L。
若將本發(fā)明光學(xué)系統(tǒng)的兩個(gè)視場(chǎng)設(shè)計(jì)為面陣視場(chǎng)，則其可用于浮空器平臺(tái) 或靜止軌道衛(wèi)星上進(jìn)行對(duì)地靜止凝視區(qū)域成像。
擺掃指向型平面鏡組如圖2所示，包括兩片視場(chǎng)信息釆集鏡6和兩片視場(chǎng) 光路折轉(zhuǎn)鏡7,視場(chǎng)信息采集鏡6接收到視場(chǎng)信息后由視場(chǎng)光路折轉(zhuǎn)鏡7反射 至本發(fā)明光學(xué)系統(tǒng)中的主鏡1。
通過(guò)改變鏡面的面型和鏡片之間的相對(duì)位置，本發(fā)明系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)機(jī)高比(衛(wèi) 星軌道的高度和本系統(tǒng)視場(chǎng)覆蓋寬度之比)為1和入射視場(chǎng)角(入射光線(xiàn)與系 統(tǒng)主光軸的夾角)為25度觀(guān)測(cè)的功能。
本發(fā)明說(shuō)明書(shū)中未作詳細(xì)描述的內(nèi)容屬本領(lǐng)域技術(shù)人員的公知技術(shù)。
權(quán)利要求
1、共用主次鏡的雙視場(chǎng)離軸三反集成式光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于包括主鏡(1)、次鏡(2)、兩片第三反射鏡(3)、兩片平面折轉(zhuǎn)反射鏡(4)和兩個(gè)接收像面(5)，主鏡(1)和次鏡(2)的中心同軸并作為光學(xué)系統(tǒng)的主光軸；視場(chǎng)光線(xiàn)經(jīng)主鏡(1)、次鏡(2)反射后分成兩路分別到達(dá)兩片第三反射鏡(3)，然后分別經(jīng)兩片平面折轉(zhuǎn)反射鏡(4)反射至兩個(gè)接收像面(5)。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的共用主次鏡的雙視場(chǎng)離軸三反集成式光學(xué)系統(tǒng)， 其特征在于所述的兩片第三反射鏡(3)為從同一反射鏡的兩側(cè)截取的兩個(gè)不 同部分。
3、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的共用主次鏡的雙視場(chǎng)離軸三反集成式光學(xué)系統(tǒng)， 其特征在于所述反射鏡的中心與主鏡(1 )和次鏡(2)的中心同軸。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的共用主次鏡的雙視場(chǎng)離軸三反集成式光學(xué)系統(tǒng)， 其特征在于所述的主鏡(1)、次鏡(2)、第三反射鏡(3)的面形均為非球 面。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的共用主次鏡的雙視場(chǎng)離軸三反集成式光學(xué)系統(tǒng)， 其特征在于所述的主鏡(1)、次鏡(2)、第三反射鏡(3)的材料為碳化硅， 或鋁，或微晶玻璃，或熔石英。
6、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的共用主次鏡的雙視場(chǎng)離軸三反集成式光學(xué)系統(tǒng)， 其特征在于所述的接收像面(5)為面陣或線(xiàn)陣CCD探測(cè)器接收面。
7、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的共用主次鏡的雙視場(chǎng)離軸三反集成式光學(xué)系統(tǒng)， 其特征在于所述的接收像面(5 )與光學(xué)系統(tǒng)主光軸的距離小于第三反射鏡(3 ) 與光學(xué)系統(tǒng)主光軸的距離。
全文摘要
共用主次鏡的雙視場(chǎng)離軸三反集成式光學(xué)系統(tǒng)，包括主鏡、次鏡、兩片第三反射鏡、兩片平面折轉(zhuǎn)反射鏡和兩個(gè)接收像面，主鏡和次鏡的中心同軸并作為光學(xué)系統(tǒng)的主光軸；視場(chǎng)光線(xiàn)經(jīng)主鏡、次鏡反射后分成兩路分別到達(dá)兩片第三反射鏡，然后分別經(jīng)兩片平面折轉(zhuǎn)反射鏡反射至兩個(gè)接收像面。本發(fā)明系統(tǒng)具有大視場(chǎng)、大機(jī)高比、寬覆蓋、可同時(shí)用于立體測(cè)繪等特點(diǎn)。
文檔編號(hào)G01S7/481GK101303449SQ20081011648
公開(kāi)日2008年11月12日 申請(qǐng)日期2008年7月10日 優(yōu)先權(quán)日2008年7月10日
發(fā)明者傅丹膺, 濤 張, 穎 黃 申請(qǐng)人:北京空間機(jī)電研究所