[发明专利]一种用于月基极紫外相机的自旋转滤光轮装置及成像方法

说明书

本发明属于极紫外相机技术领域，具体地说，涉及一种用于月基极紫外相机的自旋转滤光轮装置及成像方法，该装置包括：滤光片组(1)、结构框(2)、中心转轴(3)和转动电机(4)；滤光片组(1)固定在结构框(2)上，通过结构框将组合滤光片支撑在相机探测器之前，结构框底部与中心转轴(3)相连接，中心转轴与转动电机(4)相连接。本发明通过采用分次图像采集后再拼接的方式，在全视场图像探测的条件下，仍可实现多波段图像的获取，克服了一些现有技术在多波段段探测时，只能获得部分视场图像的问题。

技术领域

本发明属于极紫外相机技术领域，具体地说，涉及一种用于月基极紫外相机的自旋转滤光轮装置及成像方法。

背景技术

气辉、极光是空间光学辐射背景中一种重要的自然发光现象，在电离层高度，对O气辉、N₂气辉进行探测，反演可获得电离层电子密度、热层O/N₂等信息，从而对电离层及其扰动情况进行监测和预报。月球是距离地球最近的天体，它有一侧始终面向地球，月球表面无大气，磁场和月震极其微弱，表面安静，是非常好的天然观测平台。利用月球平台，在月球围绕地球运行过程中，以不同的角度对地球等离子体层进行成像，对获得的极紫外图像反演得到地球等离子体层的体分布，进而进行科学研究和空间天气预报是一项很有意义的工作。

2008年日本发射的月亮女神号(SELENE)上载有一台极紫外成像仪TEX，SELENE围绕月球运行，实现了对地球等离子体层的成像观测,TEX工作波段为30.4nm和83.4nm，视场角为10.9°×10.9°，相机采用视场拼接的方式对地球圆盘成像，即每个波段只能获取一半地球圆盘的图像，无法获得整个地球等离子体层的分布。2013年，中国“嫦娥二号”着陆器搭载了一台极紫外相机，在月球表面首次从侧面获取了地球等离子体层极紫外图像，紫外相机工作波段为30.4nm，视场角为15°，该相机可实现整个地球圆盘等离子体层的成像，无法对83.4nm波段成像。虽然国外极紫外83.4nm探测仪器有多个在轨运行，但至今没有83.4nm的数据公布。因此，设计一套极紫外相机多波段成像方法，利用绕月轨道或月基平台实现多波段地球全圆盘成像非常关键。

多波段成像的方式有：(1)视场分光，该方法无法实现整个目标的探测，如日本的SELENE，一部分视场用于探测30.4nm波段图像，剩下的视场用于探测83.4nm图像；(2)利用半反半透的分色片或分光棱镜实现不同波长的分光，由于极紫外波段没有合适的透射玻璃材料，故该方法也无法适用；(3)在焦面前放置滤光轮的方法，通过切换不同波段的滤光片，可实现极紫外相机的双波段、全圆盘成像。但传统的滤光轮体积较大，会占用相机的空间，遮挡中心光路，导致系统透过率降低、成像质量下降。且由于极紫外滤光片极易损坏，大幅度的旋转容易导致滤光片的损毁。因此，现有的多波段成像方法在地球等离子层探测需求上均不适用。

发明内容

为了解决现有极紫外(＜100nm)相机分光方式的难点，本发明提出了一种用于月基极紫外相机的自旋转滤光轮装置及成像方法，解决了现有极紫外相机分光难、传统滤光轮体积大、风险高的问题。本发明设计了一种自旋转滤光轮，与传统的滤光轮不同，该滤光轮在可同时实现多波段、全视场探测的条件下，具有不占用多余的空间、不大幅度摆动的特点，缩减了相机体积，大大降低了系统风险。

本发明提供一种用于月基极紫外相机的自旋转滤光轮装置，所述装置包括：滤光片组1、结构框2、中心转轴3、转动电机4、相机探测器5、支撑结构支架6和相机镜筒7；

所述滤光片组1固定在结构框2上，中心转轴3与结构框2底部中心连接，转动电机4与中心转轴3连接；所述相机探测器5固定在结构框架2上；所述滤光片组1固定在相机探测器5之前；结构框2通过支撑结构6支撑在相机镜筒7上；

所述滤光片组包括多个滤光片，多个滤光片圆周分布在结构框2内，且多个滤光片之间等间隔分布。