一種環(huán)形濾光片輪的制作方法
【專利摘要】一種環(huán)形濾光片輪，包括濾光片、濾光片輪盤、主支撐結(jié)構(gòu)、頂部法蘭、驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)等單元。其中濾光片單元將光學(xué)系統(tǒng)分為8個(gè)成像探測(cè)通道，分別為紅光、綠光、藍(lán)光、近紅外、全色、0°偏振光、45°偏振光和90°偏振光通道。本發(fā)明具有多通道濾光、可同時(shí)分別對(duì)不同區(qū)域探測(cè)、可快速旋轉(zhuǎn)的優(yōu)點(diǎn)，經(jīng)旋轉(zhuǎn)一周后，每一目標(biāo)區(qū)域分別完成多光譜和偏振探測(cè)，特別適用于大口徑、長(zhǎng)焦距環(huán)形視場(chǎng)光學(xué)系統(tǒng)的濾光輪設(shè)計(jì)。
【專利說(shuō)明】一種環(huán)形濾光片輪
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于空間光學(xué)遙感【技術(shù)領(lǐng)域】，特別涉及高分辨率大口徑光學(xué)遙感相機(jī)的環(huán)形視場(chǎng)光學(xué)系統(tǒng)多通道探測(cè)設(shè)計(jì)。
【背景技術(shù)】
[0002]在高分辨率大口徑遙感相機(jī)設(shè)計(jì)中，為了滿足“全色+多光譜+偏振+任意其它譜段”的多通道探測(cè)，需采用環(huán)形視場(chǎng)光學(xué)系統(tǒng)。該光學(xué)系統(tǒng)不但可利用中心視場(chǎng)對(duì)任意其它譜段成像，而且可采用邊緣的環(huán)形視場(chǎng)對(duì)“全色+多光譜+偏振”進(jìn)行多通道成像探測(cè)。然而，高分辨率相機(jī)焦距較長(zhǎng)，焦面較大，該類相機(jī)光學(xué)系統(tǒng)的濾光方案和濾光片設(shè)計(jì)遇到了巨大的挑戰(zhàn)。若采用分時(shí)濾光片輪，則濾光片輪體積龐大，極大地限制了該類遙感相機(jī)的在軌可行性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明解決的技術(shù)問(wèn)題是：克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供了一種環(huán)形濾光片輪，通過(guò)在焦面之前放置可旋轉(zhuǎn)多通道環(huán)形濾光輪，使其每一濾光片通道分別與焦面的探測(cè)器分別一一對(duì)應(yīng)。這不僅可實(shí)現(xiàn)遙感器的體積優(yōu)化，而且可實(shí)現(xiàn)多通道同時(shí)濾光功能，更好的解決了大口徑長(zhǎng)焦距環(huán)形光學(xué)系統(tǒng)的多通道探測(cè)難題。
[0004]本發(fā)明的技術(shù)方案是：一種環(huán)形濾光片輪，包括主支撐結(jié)構(gòu)、頂部法蘭、驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)、濾光盤輪盤、底部支撐結(jié)構(gòu)、濾光片組和軸承；所述的主支撐結(jié)構(gòu)為環(huán)狀結(jié)構(gòu)，作為主體結(jié)構(gòu)支撐其他組件；主支撐結(jié)構(gòu)內(nèi)部連接有多個(gè)軸承；頂部法蘭安裝在主支撐結(jié)構(gòu)上，并對(duì)每個(gè)軸承提供軸向約束；濾光盤輪盤為圓形盤狀結(jié)構(gòu)，濾光片組均布在濾光盤輪盤內(nèi)；驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)固定安裝在主支撐結(jié)構(gòu)上，帶動(dòng)濾光盤輪盤轉(zhuǎn)動(dòng)；底部支撐結(jié)構(gòu)固定安裝在主支撐結(jié)構(gòu)上，用于與外部相機(jī)連接；所述濾光片組包括紅光濾光片、綠光濾光片、藍(lán)光濾光片、近紅外濾光片、O°偏振片、45°偏振片、90°偏振片以及一個(gè)空置片。
[0005]所述驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)包括驅(qū)動(dòng)電機(jī)、小齒輪、驅(qū)動(dòng)組件支架；驅(qū)動(dòng)組件支架固定安裝在主支撐結(jié)構(gòu)上；驅(qū)動(dòng)電機(jī)固定安裝在驅(qū)動(dòng)組件支架上；軸承的內(nèi)圈滾動(dòng)部分與濾光片輪盤固定連接；小齒輪固定安裝在驅(qū)動(dòng)電機(jī)的轉(zhuǎn)軸上；濾光片輪盤通過(guò)圓周外側(cè)的輪齒與小齒輪嚙合；驅(qū)動(dòng)電機(jī)帶動(dòng)小齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)，小齒輪帶動(dòng)濾光片輪盤轉(zhuǎn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)八個(gè)濾光片間的切換。
[0006]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比的有益效果是：
[0007](I)本發(fā)明為配合環(huán)形視場(chǎng)光學(xué)系統(tǒng)的分光方式使用的環(huán)形濾光輪，解決了高分辨率大口徑空間遙感器的多通道探測(cè)成像帶來(lái)的光學(xué)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜、對(duì)稱性差的問(wèn)題。
[0008](2)本發(fā)明為放置在焦面前的環(huán)形濾光輪，其多個(gè)焦平面與濾光片位置分別一一對(duì)應(yīng)，可同時(shí)對(duì)多個(gè)目標(biāo)區(qū)域以不同探測(cè)通道成像，以增大相機(jī)的成像幅寬。
[0009](3)本發(fā)明中為以光學(xué)系統(tǒng)的光軸作為中心旋轉(zhuǎn)軸的環(huán)形濾光片輪，相對(duì)于傳統(tǒng)對(duì)單個(gè)焦平面進(jìn)行分時(shí)濾光的濾光片輪，體積更為輕小?！緦＠綀D】

【附圖說(shuō)明】
[0010]圖I為本發(fā)明濾光片輪的結(jié)構(gòu)立體圖；
[0011]圖2為本發(fā)明濾光片輪的結(jié)構(gòu)俯視圖；
[0012]圖3為本發(fā)明濾光片輪與探測(cè)器相結(jié)合的立體圖；
[0013]圖4為本發(fā)明濾光片輪與探測(cè)器相結(jié)合的俯視圖；
[0014]圖5為本發(fā)明濾光片輪驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的立體剖視圖。
【具體實(shí)施方式】
[0015]如圖I所示，本發(fā)明的結(jié)構(gòu)組成包括主支撐結(jié)構(gòu)I、頂部法蘭2、驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)3、濾光盤輪盤4、底部支撐結(jié)構(gòu)5和濾光片6等部分。其中主支撐結(jié)構(gòu)I為環(huán)狀結(jié)構(gòu)，作為主體結(jié)構(gòu)支撐其他組件，其內(nèi)部連接有軸承17。頂部法蘭2的主要作用是對(duì)軸承提供軸向約束。驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)3固定在主支撐結(jié)構(gòu)I上，帶動(dòng)濾光盤輪盤4實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)動(dòng)。濾光片6固定在濾光片輪4上。底部支撐結(jié)構(gòu)5用來(lái)與相機(jī)連接。
[0016]如圖2所示，本發(fā)明分為8個(gè)通道進(jìn)行濾光，分別為全色通道6、紅光通道7，綠光通道8、藍(lán)光通道9、近紅外通道10、0°偏振光通道11、45°偏振光通道12和90°偏振光通道13。
[0017]本發(fā)明與焦平面組建的配合如圖3、圖4所示，濾光片輪的濾光通道6與探測(cè)器組件14對(duì)應(yīng)，所述探測(cè)器組件14作為光學(xué)系統(tǒng)的成像元件使用，當(dāng)濾光片輪工作時(shí)，其各個(gè)通道與各個(gè)探測(cè)器組件也分別一一對(duì)應(yīng)。
[0018]如圖5所示，驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)3主要由驅(qū)動(dòng)電機(jī)15、小齒輪16、驅(qū)動(dòng)組件支架18組成。整個(gè)傳動(dòng)部分的連接方式為：驅(qū)動(dòng)組件支架18固定在主支撐結(jié)構(gòu)I上，驅(qū)動(dòng)電機(jī)15固定在驅(qū)動(dòng)組件支架18上，軸承17的內(nèi)圈滾動(dòng)部分與濾光片輪盤4連接，濾光片輪盤4的圓周外側(cè)有輪齒，與小齒輪16嚙合。傳動(dòng)部分的傳動(dòng)方式為：電機(jī)15帶動(dòng)小齒輪16，小齒輪16帶動(dòng)濾光片輪盤4轉(zhuǎn)動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)濾光片6的切換。通過(guò)多通道濾光、可同時(shí)分別對(duì)不同區(qū)域探測(cè)、可快速旋轉(zhuǎn)的優(yōu)點(diǎn)，經(jīng)旋轉(zhuǎn)一周后，每一目標(biāo)區(qū)域分別完成全色、多光譜和偏振探測(cè)。
[0019]本發(fā)明的工作原理
[0020]環(huán)形濾光片輪主要應(yīng)用于大口徑長(zhǎng)焦距環(huán)形視場(chǎng)光學(xué)系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，位于光學(xué)系統(tǒng)的焦面位置之前較近距離處，其中心旋轉(zhuǎn)軸線與光學(xué)系統(tǒng)的光軸重合。濾光片輪具有紅光、綠光、藍(lán)光、近紅外、全色、0°偏振光、45°偏振光和90°偏振光總計(jì)8個(gè)濾光探測(cè)通道。
[0021]當(dāng)濾光片輪位于某一狀態(tài)工作時(shí)，每一濾光通道與焦面的8個(gè)探測(cè)器位置分別一一對(duì)應(yīng)，不同地面目標(biāo)同時(shí)以不同探測(cè)通道成像。濾光片旋轉(zhuǎn)一次后，每一地面目標(biāo)分別同時(shí)以另一探測(cè)通道成像，當(dāng)濾光輪旋轉(zhuǎn)7次，即完成一周的旋轉(zhuǎn)后，每一地面目標(biāo)分別完成8個(gè)通道的成像，每一目標(biāo)區(qū)域分別完成了多光譜和偏振探測(cè)。
[0022]本發(fā)明未詳細(xì)說(shuō)明部分屬本領(lǐng)域技術(shù)人員公知常識(shí)。
【權(quán)利要求】
1.一種環(huán)形濾光片輪，其特征在于：包括主支撐結(jié)構(gòu)（I)、頂部法蘭（2)、驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)（3)、濾光盤輪盤（4)、底部支撐結(jié)構(gòu)（5)、濾光片組（6)和軸承（17);所述的主支撐結(jié)構(gòu)（I)為環(huán)狀結(jié)構(gòu)，作為主體結(jié)構(gòu)支撐其他組件；主支撐結(jié)構(gòu)（I)內(nèi)部連接有多個(gè)軸承（17);頂部法蘭(2)安裝在主支撐結(jié)構(gòu)（I)上，并對(duì)每個(gè)軸承（17)提供軸向約束；濾光盤輪盤（4)為圓形盤狀結(jié)構(gòu)，濾光片組（6)均布在濾光盤輪盤（4)內(nèi)；驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)（3)固定安裝在主支撐結(jié)構(gòu)（I)上，帶動(dòng)濾光盤輪盤（4)轉(zhuǎn)動(dòng)；底部支撐結(jié)構(gòu)（5)固定安裝在主支撐結(jié)構(gòu)（I)上，用于與外部相機(jī)連接；所述濾光片組（6)包括紅光濾光片、綠光濾光片、藍(lán)光濾光片、近紅外濾光片、0°偏振片、45°偏振片、90°偏振片以及一個(gè)空置片。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種環(huán)形濾光片輪，其特征在于：所述驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)（3)包括驅(qū)動(dòng)電機(jī)（15)、小齒輪（16)、驅(qū)動(dòng)組件支架（18);驅(qū)動(dòng)組件支架（18)固定安裝在主支撐結(jié)構(gòu)（I)上；驅(qū)動(dòng)電機(jī)（15)固定安裝在驅(qū)動(dòng)組件支架（18)上；軸承（17)的內(nèi)圈滾動(dòng)部分與濾光片輪盤（4)固定連接；小齒輪（16)固定安裝在驅(qū)動(dòng)電機(jī)（15)的轉(zhuǎn)軸上；濾光片輪盤（4)通過(guò)圓周外側(cè)的輪齒與小齒輪（16)嚙合；驅(qū)動(dòng)電機(jī)（15)帶動(dòng)小齒輪（16)轉(zhuǎn)動(dòng)，小齒輪（16)帶動(dòng)濾光片輪盤（4)轉(zhuǎn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)八個(gè)濾光片（6)間的切換。
【文檔編號(hào)】G02B7/00GK103488025SQ201310446415
【公開日】2014年1月1日 申請(qǐng)日期:2013年9月26日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月26日
【發(fā)明者】蘇云, 李巖, 阮寧娟, 王超, 呂紅, 陳曉麗, 李錦勝 申請(qǐng)人:北京空間機(jī)電研究所