專利名稱：采用全反棱鏡實現(xiàn)3×3面陣探測器的無縫拼接方法
技術領域：
本發(fā)明屬于超大面陣探測器無縫拼接的成像光電系統(tǒng)，特別是一種采用全反棱鏡實現(xiàn)3X3面陣探測器的無縫拼接方法。
背景技術：
隨著航空、航天技術的發(fā)展，對大面陣以及超大面陣的光電成像系統(tǒng)需求越來越急迫。常采用兩種方式實現(xiàn)大面陣規(guī)模成像，一是在面陣探測器廠家定制超大規(guī)模面陣探測器器件，二是采用面陣探測器拼接。目前國際上單片大面陣探測器規(guī)模在17kX15k(DMC250)左右，非貨架商品，應用成本昂貴。另外進一步增大單片面陣探測器規(guī)模也是當前面陣探測器發(fā)展的一個技術瓶頸。國外采用拼接方式的航空測繪相機，如UCE面陣探測器規(guī)模已達到20kX 13k (UCE)0而航空、航天光電成像系統(tǒng)對重量、尺寸、功耗等有嚴格的限制。在繼續(xù)增大面陣探測器規(guī)模的情況下，如實現(xiàn)30kX 30k規(guī)?；蚋笠?guī)模的光電成像系統(tǒng)，采用如UCE的4鏡頭9面陣探測器拼接，鏡頭數(shù)量多，整個結(jié)構(gòu)將變得龐大。陳旭南等.多片面陣CCD圖像傳感器焦平面光學拼接技術中采用單鏡頭的光學拼接方式可實現(xiàn)多片面陣CCD的拼接，但分光次數(shù)過多、光能損失嚴重，光學系統(tǒng)后工作距離要求大的缺點，在大視場測繪相機系統(tǒng)中無法實現(xiàn)或存在光能嚴重不足的問題。中國發(fā)明專利CN 101650423B的大面陣光電器件光學拼接僅能實現(xiàn)2X3或2X2模式的面陣探測器拼接，無法實現(xiàn)更多面陣探測器或更大規(guī)模面陣探測器的拼接。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明解決的技術問題克服現(xiàn)有技術的不足，提供一種無視場缺失、無運動機構(gòu)、結(jié)構(gòu)簡單易實現(xiàn)、系統(tǒng)精度穩(wěn)定可靠的采用全反棱鏡實現(xiàn)3X3面陣探測器的無縫拼接方法。本發(fā)明技術解決方案采用組合全反棱鏡實現(xiàn)3X3面陣探測器的無縫拼接方法，其特點在于由9片面陣探測器組合像面按照3X3方式進行陣列分割，水平及垂直方向分割尺寸與面陣探測器相應方向感光尺寸相一致。陣列編號為由上而下，由左至右編號，即最上一行為第I行，最下一行為第3行；最左一列為第I列，最右一列為第3列；第一行為面陣探測器f 3，第二行為面陣探測器4飛，第三行為面陣探測器7、;組合像面按照陣列分割后的9片面陣探測器分別對應組合像面的I 9號區(qū)域；建立空間直角坐標系，原點O位于像面左上角，X軸為列增加方向，即由左向右；Y軸為行增加方向，即由上向下；ζ軸為Χ、Υ軸的右手坐標系；在Z軸后方分別放置9片面陣探測器，第一、第三、第八面陣探測器1、3、8均在XOY平面上，第一面陣探測器I位于左上角，第三面陣探測器3位于右上角，第八面陣探測器8位于第3行第2列；第二、第七、第九面陣探測器2、7、9位于與YOZ相平行的平面上；第四、第五、第六面陣探測器4、5、6位于與XOZ相平行的平面上；在Z軸前方布置6塊反射棱鏡a、b、C、d、e、f，并在空余區(qū)間形成3塊透射區(qū)；第一反射棱鏡a布置在上述組合像面2號區(qū)域前(即Z軸負向)，第二反射棱鏡b布置在上述組合像面4號區(qū)域前，第三反射棱鏡c布置在上述組合像面5號區(qū)域前，第四反射棱鏡d布置在上述組合像面6號區(qū)域前，第五反射棱鏡e布置在上述組合像面7號區(qū)域前；第六反射棱鏡f布置在上述組合像面9號區(qū)域前；六塊反射鏡位于Z軸同一坐標位置；由沿Z軸正向入射的光線經(jīng)透射區(qū)直接投射在第一、第三、第八面陣探測器1、3、8上；由沿Z軸正向入射的光線經(jīng)第一反射棱鏡a沿X軸負向投射在第二面陣探測器2上；由沿Z軸正向入射的光線經(jīng)第二反射棱鏡b沿Y軸負向投射在第四面陣探測器4 上；由沿Z軸正向入射的光線經(jīng)第三反射棱鏡c沿Y軸正向投射在第五面陣探測器5上；由沿Z軸正向入射的光線經(jīng)第四反射棱鏡d沿Y軸負向投射在第六面陣探測器6上；由沿Z軸正向入射的光線經(jīng)第五反射棱鏡e沿X軸負向投射在第七面陣探測器7上；由沿Z軸正向入射的光線經(jīng)第六反射棱鏡f沿X軸正向投射在第九面陣探測器9上；分別調(diào)整上述各面陣探測器的位置，使入射在各面陣探測器上的光程相等。所述9個面陣探測器采用IOkX IOk面陣探測器或6kX8k大面陣探測器等。所述六塊分光棱鏡a、b、C、d、e、f的分光面鍍制全反膜系。本發(fā)明與現(xiàn)有技術相比的優(yōu)點在于(I)本發(fā)明采用六塊全反棱鏡可實現(xiàn)3X3面陣探測器的像面拼接方法；相對于CN101650423B中2 X 3面陣探測器拼接，能夠滿足更大規(guī)模的面陣探測器的需求。(2)本發(fā)明采用全反棱鏡組合實現(xiàn)像面分光，在光軸垂直透射像面上布置3塊面陣探測器，在4個側(cè)面布置6塊面陣探測器，具有無視場缺失、無運動機構(gòu)、結(jié)構(gòu)簡單，拼接穩(wěn)定可靠的優(yōu)點。(3)本發(fā)明無縫拼接方法可應用于航空、航天光學成像、光學探測儀器及設備，特別適用于超大面陣探測器的航空、航天成像光電系統(tǒng)。


圖I本發(fā)明全反棱鏡組合實現(xiàn)的3X3面陣探測器拼接布置結(jié)構(gòu)圖；圖2本發(fā)明拼接實現(xiàn)的3X3模式像面組合圖。
具體實施例方式如圖I所示，本發(fā)明包括6塊反射棱鏡，9片面陣探測器，如IOkXlOk面陣探測器。
如圖2所示，組合像面陣列編號為由上而下，由左至右編號，即最上一行為第I行，最下一行為第3行；最左一列為第I列，最右一列為第3列。第一行為面陣探測器f 3，第二行為面陣探測器4飛，第三行為面陣探測器7、；組合像面按照陣列分割后的9塊面陣探測器分別對應組合像面的I 9號區(qū)域。建立空間直角坐標系，原點O位于像面左上角；X軸為列增加方向，即由左向右；Y軸為行增加方向，即由上向下；ζ軸為X、Y軸的右手坐標系；在Z軸后方分別放置9片面陣探測器，第一、第三、第八面陣探測器1、3、8均在XOY平面上，第一面陣探測器I位于左上角，第三面陣探測器3位于右上角，第八面陣探測器8位于第3行第2列；第二、第七、第九面陣探測器2、7、9位于與YOZ相平行的平面上；第四、第五、第六面陣探測器4、5、6位于與XOZ相平行的平面上；在Z軸前方布置6塊反射棱鏡a、b、C、d、e、f，并在空余區(qū)間形成3塊透射區(qū)；第一反射棱鏡a布置在上述組合像面2號區(qū)域前即Z軸負向，第二反射棱鏡b布置在上述組 合像面4號區(qū)域前，第三反射棱鏡c布置在上述組合像面5號區(qū)域前，第四反射棱鏡d布置在上述組合像面6號區(qū)域前，第五反射棱鏡e布置在上述組合像面7號區(qū)域前；第六反射棱鏡f布置在上述組合像面9號區(qū)域前；六塊反射鏡位于Z軸同一坐標位置；由沿Z軸正向入射的光線經(jīng)透射區(qū)直接投射在第一第三、第八面陣探測器1、3、8上；由沿Z軸正向入射的光線經(jīng)第一反射棱鏡a沿X軸負向投射在第二面陣探測器2上；由沿Z軸正向入射的光線經(jīng)第二反射棱鏡b沿Y軸負向投射在第四面陣探測器4上；由沿Z軸正向入射的光線經(jīng)第三反射棱鏡c沿Y軸正向投射在第五面陣探測器5上；由沿Z軸正向入射的光線經(jīng)第四反射棱鏡d沿Y軸負向投射在第六面陣探測6上；由沿Z軸正向入射的光線經(jīng)第五反射棱鏡e沿X軸負向投射在第七面陣探測器7上；由沿Z軸正向入射的光線經(jīng)第六反射棱鏡f沿X軸正向投射在第九面陣探測器9上；分別調(diào)整上述各面陣探測器的位置，使入射在各面陣探測器上的光程相等。如圖I所示，在六塊分光棱鏡a、b、C、d、e、f的分光面鍍制全反膜系。采用上述拼接方法，可由9塊IOkX IOk面陣探測器實現(xiàn)30kX30k像面規(guī)模。本發(fā)明說明書中未作詳細闡述的內(nèi)容屬于本領域技術人員的公知技術。以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，應當指出，對于本技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應視為本發(fā)明的保護范圍。
權(quán)利要求
1.采用全反棱鏡實現(xiàn)3X3面陣探測器的無縫拼接方法，其特征在于 由9片面陣探測器組合像面按照3 X 3方式進行陣列分割，在水平與垂直方向的分割尺寸與面陣探測器相應方向感光尺寸相一致； 所述陣列編號為由上而下，由左至右編號，即最上一行為第I行，最下一行為第3行；最左一列為第I列，最右一列為第3列；第一行為面陣探測器f 3，第二行為面陣探測器4飛，第三行為面陣探測器7、;組合像面按照陣列分割后的9片面陣探測器分別對應組合像面的I 9號區(qū)域； 建立空間直角坐標系，原點O位于像面左上角，X軸為列增加方向，即由左向右；Y軸為行增加方向，即由上向下；ζ軸為X、Y軸的右手坐標系； 在Z軸后方分別放置9片面陣探測器，第一、第三、第八面陣探測器(1、3、8)均在XOY平面上，第一面陣探測器(I)位于左上角，第三面陣探測器(3)位于右上角，第八面陣探測器(8)位于第3行第2列；第二、第七、第九面陣探測器(2、7、9)位于與YOZ相平行的平面上；第四、第五、第六面陣探測器(4、5、6)位于與XOZ相平行的平面上； 在Z軸前方布置6塊反射棱鏡(a、b、C、d、e、f)，并在空余區(qū)間形成3塊透射區(qū)；第一反射棱鏡(a)布置在上述組合像面2號區(qū)域前，即Z軸負向，第二反射棱鏡(b)布置在上述組合像面4號區(qū)域前，第三反射棱鏡(c)布置在上述組合像面5號區(qū)域前，第四反射棱鏡(d)布置在上述組合像面6號區(qū)域前，第五反射棱鏡(e)布置在上述組合像面7號區(qū)域前；第六反射棱鏡(f)布置在上述組合像面9號區(qū)域前；六塊反射鏡位于Z軸同一坐標位置； 由沿Z軸正向入射的光線經(jīng)透射區(qū)直接投射在第一第三、第八面陣探測器(1、3、8)上； 由沿Z軸正向入射的光線經(jīng)第一反射棱鏡(a)沿X軸負向投射在第二面陣探測器(2)上； 由沿Z軸正向入射的光線經(jīng)第二反射棱鏡(b)沿Y軸負向投射在第四面陣探測器(4)上； 由沿Z軸正向入射的光線經(jīng)第三反射棱鏡(c)沿Y軸正向投射在第五面陣探測器(5)上； 由沿Z軸正向入射的光線經(jīng)第四反射棱鏡(d)沿Y軸負向投射在第六面陣探測器(6)上； 由沿Z軸正向入射的光線經(jīng)第五反射棱鏡(e)沿X軸負向投射在第七面陣探測器(7)上； 由沿Z軸正向入射的光線經(jīng)第六反射棱鏡(f)沿X軸正向投射在第九面陣探測器(9)上； 分別調(diào)整上述各面陣探測器的位置，使入射在各面陣探測器上的光程相等。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的采用全反棱鏡實現(xiàn)3X 3面陣探測器的無縫拼接方法，其特征在于所述9個面陣探測器采用IOkX IOk面陣探測器或6kX8k大面陣探測器等。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的采用全反棱鏡實現(xiàn)3X 3面陣探測器的無縫拼接方法，其特征在于所述六塊分光棱鏡(a、b、C、d、e、f )的分光面鍍制全反膜系。
全文摘要
采用全反棱鏡實現(xiàn)3×3面陣探測器的無縫拼接方法，實現(xiàn)了3×3模式共9片面陣探測器組合形成的像面無縫拼接，本發(fā)明采用全反棱鏡組合實現(xiàn)像面分光，在光軸垂直透射像面上布置3塊面陣探測器，在4個側(cè)面布置6塊面陣探測器。棱鏡結(jié)構(gòu)簡單，全反全透分光后能量無損失。像面拼接可由小規(guī)模面陣探測器組合實現(xiàn)大規(guī)模面陣或超大規(guī)模面陣探測器的需求。該無縫拼接方法可應用于航空、航天光學成像、光學探測儀器及設備，特別適用于超大面陣探測器的航空、航天成像光電系統(tǒng)。
文檔編號H04N5/225GK102917161SQ201210353448
公開日2013年2月6日 申請日期2012年9月21日 優(yōu)先權(quán)日2012年9月21日
發(fā)明者梁偉, 高曉東 申請人:中國科學院光電技術研究所