[发明专利]一种航天光学遥感器反射式拼接分光镜的设计方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种航天光学遥感器反射式拼接分光镜的设计方法，属于航天光学遥感器制造技术领域。

背景技术

航天光学遥感器的焦面拼接方式通常有视场拼接和光学拼接两种。如图1、2所示。光学拼接又有透射式分光和反射式分光的区别。在透射式光学系统中普遍应用半反半透棱镜实现光学拼接，而反射式光学系统里加入透镜将带来较大像差，成像质量明显下降，因此应用反射式分光镜，如图3所示。

反射式光学拼接一定会造成每片CCD重叠区附近像元都有成像光线被部分遮挡的情况，遮挡范围主要受分光镜位置、分光镜上反射区与透射区分界位置影响。因此采用反射式分光镜进行焦面拼接，分光镜的通光口径尺寸计算很重要，尺寸不合适将发生不该有的挡光或漏光现象，即CCD接收到的光线能量不均衡。以往对分光镜通光口径的计算通常采用绘图法，计算出瞳两端点到焦面CCD连线在分光镜位置上截取的线段长度，如图4所示，CCD1、CCD3都对应分光镜反射区，L1、L3分别为分光镜反射面在CCD线阵方向上的宽度。

绘图法简单明了，对于很窄的线视场而言，计算是准确的，但对于宽视场、垂直于CCD线阵方向上也具有一定视场角的光学系统，到焦面的入射光线角度变化很大，每片CCD对应在分光反射镜上的通光口径变得不规则且尺寸不同，所以仍然采用绘图法必将产生计算误差，CCD重叠区边缘接收光线不均衡，造成较严重的漏光或挡光现象。本发明提出的分光镜设计方法能有效避免这个问题，根据反射式光学系统的特点，改用光线追迹法，可以准确计算各片分光镜的通光口径，精确分配每片CCD实际接收到的光线范围。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有技术的不足，提供一种航天光学遥感器反射式拼接分光镜的设计方法，该方法以反射式光学拼接分光镜的通光口径计算为主，能精确得到分光镜的通光口径尺寸。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的。

本发明的一种航天光学遥感器反射式拼接分光镜的设计方法，步骤为：

1）在遥感器光学系统中加入一个长方体棱镜，横截面为正方形，棱镜上正方形表面的对角线分割面为分光镜反射面；

2）将遥感器每片CCD在焦平面上的位置作为遥感器光学系统线视场，利用光线追迹法计算CCD接收到的光线通过长方体棱镜前表面和后表面时的通光口径；

3）按照步骤2）得到的通光口径在长方体棱镜上加工透射区，然后沿长方体棱镜的正方形表面的对角线剖开，含有棱镜后表面的部分为所需要的分光镜，所剖开的表面为分光镜的反射面。

必须保证长方体棱镜的对角线分割面与分光镜反射面重合，且长方体棱镜的前表面和后表面均垂直于光学系统主光轴。

有益效果

本发明的方法没有直接计算在分光镜反射面上复杂的通光口径，而是结合实际的光学加工工艺，先控制分光镜加工成形前的长方体棱镜的通光口径，将长方体的透射区全部切除，再做分光镜反射面的切割成形，避免了在反射面上复杂形状的尺寸计算，而且得到的分光镜通光口径尺寸准确。

附图说明

图1为视场拼接的CCD排列方式；

图2为光学拼接的CCD排列方式；

图3为采用反射式拼接的光学系统；

图4a为绘图法计算示意图；

图4b为绘图法计算示意图的放大图；

图5为切除透射区的长方体棱镜；

图6为由长方体棱镜剖开得到的分光镜。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步说明。

实施例

1）在遥感器光学系统中加入一个长方体棱镜，其正方形表面的对角线分割面为分光镜反射面；长方体棱镜尺寸为400cm*50cm*50cm；

2）遥感器第1片至第8片CCD边缘上端点在遥感器的焦平面上的位置坐标分别为（-200，60），（-150，60），（-100，60），（-50，60），（0，60），（50，60），（100，60），（150，60），（200，60）；

下端点坐标分别为（-200，50），（-150，50），（-100，50），（-50，50），（0，50），（50，50），（100，50），（150，50），（200，50）；