一種應(yīng)用于穩(wěn)像系統(tǒng)的精太陽敏感器的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種應(yīng)用于穩(wěn)像系統(tǒng)的精太陽敏感器，包括濾光系統(tǒng)、聚焦透鏡以及PSD探測器；其中，所述濾光系統(tǒng)至少包括初級濾光片與次級濾光片；初級濾光片位于精太陽敏感器的正前端，用于反射太陽光熱量，并衰減觀測波段的入射光線能量；聚焦透鏡安裝在初級濾光片的后方，將初級濾光后的太陽光匯聚到所述聚焦透鏡的焦點位置上；次級濾光片安裝在聚焦透鏡的焦平面的正前方，對匯聚光線進(jìn)行二次濾光；PSD探測器安裝在聚焦透鏡的焦點位置上，用于將太陽光斑能量信號轉(zhuǎn)變成電信號，并由獲得的四象限電信號實現(xiàn)入射光線角偏移量的識別。
【專利說明】一種應(yīng)用于穩(wěn)像系統(tǒng)的精太陽敏感器
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及太陽活動監(jiān)測衛(wèi)星領(lǐng)域，特別涉及一種應(yīng)用于太陽高分辨成像儀器穩(wěn)像系統(tǒng)的精太陽敏感器。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著空間科學(xué)的發(fā)展以及空間態(tài)勢感知的探測需求，迫切需要發(fā)展太陽監(jiān)測衛(wèi)星和高分辨太陽活動成像技術(shù)，而用于消除衛(wèi)星平臺抖動引起圖像模糊的圖像穩(wěn)定系統(tǒng)是高分辨對日成像觀測儀器的重要組成部分。高性能圖像穩(wěn)定系統(tǒng)的核心結(jié)構(gòu)就是高分辨率的精太陽敏感器。
[0003]縱觀SOHO、SoIar-B、TRACE、STEREO、SDO等國際上先進(jìn)的太陽觀測衛(wèi)星，其圖像穩(wěn)定系統(tǒng)的精太陽敏感器從技術(shù)的實現(xiàn)方式上可以歸結(jié)為兩類:(I)基于CCD相關(guān)跟蹤算法的精太陽敏感器；(2)基于四象限邊緣傳感器(Limb Sensor)的精太陽敏感器。基于CCD相關(guān)跟蹤算法的精太陽敏感器缺點十分明顯，它的相關(guān)性算法較復(fù)雜、運算量大、需要額外的硬件支撐且不能應(yīng)用于短波成像系統(tǒng)；基于Limb Sensor的精太陽敏感器統(tǒng)需要額外的導(dǎo)星鏡光路系統(tǒng)，Limb Sensor的分立光電二極管對一致性、器件水平和裝配工藝要求苛刻。所以發(fā)展新型的、輕小型化、高精度、低成本的精太陽敏感器是太陽成像觀測的客觀需求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)中的精太陽敏感器所存在的缺陷，從而提供一種高精度、低成本、小型化的精太陽敏感器。
[0005]為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種應(yīng)用于穩(wěn)像系統(tǒng)的精太陽敏感器，包括濾光系統(tǒng)、聚焦透鏡2以及PSD探測器4;其中，所述濾光系統(tǒng)至少包括初級濾光片I與次級濾光片3 ；
[0006]所述初級濾光片I位于精太陽敏感器的正前端，用于反射太陽光熱量，并衰減觀測波段的入射光線能量；所述聚焦透鏡2安裝在所述初級濾光片I的后方，將初級濾光后的太陽光匯聚到所述聚焦透鏡2的焦點位置上；所述次級濾光片3安裝在所述聚焦透鏡2的焦平面的正前方，對匯聚光線進(jìn)行二次濾光；所述PSD探測器4安裝在所述聚焦透鏡2的焦點位置上，用于將太陽光斑能量信號轉(zhuǎn)變成電信號，并由獲得的四象限電信號實現(xiàn)入射光線角偏移量的識別。
[0007]上述技術(shù)方案中，所述濾光系統(tǒng)還包括第三級濾光片，所述第三級濾光片位于所述次級濾光片3之后，其用于對經(jīng)過二次濾光的光線做進(jìn)一步的濾光。
[0008]上述技術(shù)方案中，所述聚焦透鏡2采用雙透鏡結(jié)構(gòu)，透鏡焦距為10cm，其在所述PSD探測器4的表面匯聚成直徑1_左右的太陽光斑。
[0009]上述技術(shù)方案中，所述PSD探測器4為四象限PSD探測器。
[0010]本發(fā)明的優(yōu)點在于
[0011]1.本發(fā)明的應(yīng)用于太陽觀測穩(wěn)像需求的精太陽敏感器通過聚焦透鏡加PSD的緊湊型設(shè)計方案，使其具有結(jié)構(gòu)簡單、體積小、重量輕、成本低等優(yōu)點。
[0012]2.本發(fā)明的精太陽敏感器數(shù)據(jù)采樣率至少可達(dá)500Hz以上，相比基于CXD相關(guān)跟蹤算法的精太陽敏感器具有不可比擬的高速數(shù)據(jù)采樣能力。
[0013]3.本發(fā)明的精太陽敏感器采用四象限PSD探測器技術(shù)，集成度高，避免了傳統(tǒng)Limb Sensor式精太陽敏感器對分立光電二極管器件水平、一致性和裝配工藝的苛刻要求；同時具有極高的位移分辨能力和角分辨能力，微位移探測能力可達(dá)到0.3 μ m，角分辨率可達(dá)到 0.5arcsec。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0014]圖1是本發(fā)明的應(yīng)用于穩(wěn)像系統(tǒng)的精太陽敏感器在一個實施例中的結(jié)構(gòu)示意圖。圖面說明
[0015]I初級濾光片2聚焦透鏡
[0016]3次級濾光片4 PSD探測器
【具體實施方式】
[0017]現(xiàn)結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步的描述。
[0018]參考圖1，本發(fā)明的應(yīng)用于穩(wěn)像系統(tǒng)的精太陽敏感器包括:初級濾光片1、聚焦透鏡2、次級濾光片3和PSD探測器4 ;其中，所述初級濾光片I位于精太陽敏感器的正前端，用于反射太陽光熱量，并 衰減觀測波段的入射光線能量；所述聚焦透鏡2安裝在初級濾光片I的后方，將初級濾光后的太陽光匯聚到聚焦透鏡2的焦點位置上，焦斑尺寸約1_ ;所述次級濾光片3安裝在聚焦透鏡2的焦平面的正前方，對匯聚光線進(jìn)行二次濾光；所述PSD探測器4安裝在聚焦透鏡2的焦點位置上，用于將太陽光斑能量信號轉(zhuǎn)變成電信號，并由獲得的四象限電信號實現(xiàn)入射光線角偏移量的高速識別。
[0019]下面對應(yīng)用于穩(wěn)像系統(tǒng)的精太陽敏感器中的各個部件做進(jìn)一步的說明。
[0020]所述初級濾光片I與次級濾光片3組成濾光系統(tǒng)，在本實施例中，該濾光系統(tǒng)采用二級濾光結(jié)構(gòu)。所述初級濾光片I將入射太陽光的可見光部分反射，并衰減掉部分入射光線的能量，實現(xiàn)減少熱輻射、衰減觀測波段入射光線能量的功能；所述次級濾光片3對匯聚光線進(jìn)行二次濾光，選擇精太陽敏感器設(shè)計所需要的中心頻譜，實現(xiàn)頻譜選擇的功能。在其他實施例中，濾光系統(tǒng)也可采用諸如三級濾光結(jié)構(gòu)的多級濾光結(jié)構(gòu)，在三級濾光結(jié)構(gòu)中，除了有初級濾光片1、次級濾光片3外，還包括有第三級濾光片，該第三級濾光片位于次級濾光片3之后，其對次級濾光片3做二次濾光后的光線做進(jìn)一步的濾光，以更好地實現(xiàn)頻譜選擇的功能。
[0021]所述聚焦透鏡2采用雙透鏡結(jié)構(gòu)，安裝在兩級濾光片之間，優(yōu)選地，透鏡焦距為10cm，在所述PSD探測器4的表面匯聚成直徑Imm左右的太陽光斑。
[0022]所述PSD探測器4為四象限PSD探測器，能夠敏感地探測光斑位置。所述PSD探測器4安裝在所述聚焦透鏡2的焦點位置上，用于將PSD上四象限的太陽光斑能量信號轉(zhuǎn)變成電信號，求出光斑質(zhì)心偏移中心的距離，進(jìn)一步得到入射光線的角偏移量。
[0023]最后所應(yīng)說明的是，以上實施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案而非限制。盡管參照實施例對本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，對本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行修改或者等同替換，都不脫離本發(fā)明技術(shù)方案的精神和范圍，其均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的權(quán)利要求范圍當(dāng)中。
【權(quán)利要求】
1.一種應(yīng)用于穩(wěn)像系統(tǒng)的精太陽敏感器，其特征在于，包括濾光系統(tǒng)、聚焦透鏡(2)以及PSD探測器(4);其中，所述濾光系統(tǒng)至少包括初級濾光片(I)與次級濾光片(3)； 所述初級濾光片(I)位于精太陽敏感器的正前端，用于反射太陽光熱量，并衰減觀測波段的入射光線能量；所述聚焦透鏡(2)安裝在所述初級濾光片(I)的后方，將初級濾光后的太陽光匯聚到所述聚焦透鏡(2)的焦點位置上；所述次級濾光片(3)安裝在所述聚焦透鏡(2)的焦平面的正前方，對匯聚光線進(jìn)行二次濾光；所述PSD探測器(4)安裝在所述聚焦透鏡(2)的焦點位置上，用于將太陽光斑能量信號轉(zhuǎn)變成電信號，并由獲得的四象限電信號實現(xiàn)入射光線角偏移量的識別。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的應(yīng)用于穩(wěn)像系統(tǒng)的精太陽敏感器，其特征在于，所述濾光系統(tǒng)還包括第三級濾光片，所述第三級濾光片位于所述次級濾光片(3)之后，其用于對經(jīng)過二次濾光的光線做進(jìn)一步的濾光。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的應(yīng)用于穩(wěn)像系統(tǒng)的精太陽敏感器，其特征在于，所述聚焦透鏡(2)采用雙透鏡結(jié)構(gòu)，透鏡焦距為10cm，其在所述PSD探測器(4)的表面匯聚成直徑Imm左右的太陽光斑。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的應(yīng)用于穩(wěn)像系統(tǒng)的精太陽敏感器，其特征在于，所述PSD探測器⑷為四象限PSD探測器。
【文檔編號】G01C1/00GK104034302SQ201410270381
【公開日】2014年9月10日 申請日期:2014年6月17日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月17日
【發(fā)明者】桑鵬, 李保權(quán), 朱龍飛 申請人:中國科學(xué)院空間科學(xué)與應(yīng)用研究中心