一種3×3面陣探測器的無縫光學(xué)拼接方法技術(shù)

一種3×3面陣探測器的無縫光學(xué)拼接方法，采用對稱式棱鏡結(jié)構(gòu)實現(xiàn)像面分光，在光軸垂直透射像面上布置4塊面陣探測器，在4個側(cè)面布置5塊面陣探測器。拼接結(jié)構(gòu)對稱簡單，數(shù)量少，分布集中，全反全透分光后能量無損失，該無縫拼接方法可應(yīng)用于航空、航天光學(xué)成像、光學(xué)探測儀器及設(shè)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)。

【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】

本專利技術(shù)屬于超大面陣探測器無縫光學(xué)拼接方法，特別是一種采用對稱式棱鏡結(jié)構(gòu)實現(xiàn)3X3面陣探測器的無縫光學(xué)拼接方法。
技術(shù)介紹
隨著航空、航天技術(shù)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(yīng)用成本昂貴。另外進(jìn)一步增大單片面陣探測器規(guī)模也是當(dāng)前面陣探測器發(fā)展的一個技術(shù)瓶頸。國外采用拼接方式的航空測繪相機(jī)，如UCE面陣探測器規(guī)模已達(dá)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(yán)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)模或更大規(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(xué)拼接技術(shù)中采用單鏡頭的光學(xué)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(yán)重，光學(xué)系統(tǒng)后工作距離要求大的缺點，在大視場測繪相機(jī)系統(tǒng)中無法實現(xiàn)或存在光能嚴(yán)重不足的問題。中國專利技術(shù)專利CN 101650423 B的大面陣光電器件光學(xué)拼接僅能實現(xiàn)2X3或2X2模式的面陣探測器拼接，用于分光的各棱鏡位置不對稱，棱鏡結(jié)構(gòu)與拼接復(fù)雜；棱鏡間接觸面小長時間工作穩(wěn)定性難以保證；各塊棱鏡相對關(guān)系獨立不集中，拼接需要復(fù)雜的機(jī)械結(jié)構(gòu)進(jìn)行固定與安裝，體積大，重量重，不符合航空航天輕量化的需求。
技術(shù)實現(xiàn)思路
本專利技術(shù)解決的技術(shù)問題克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種無視場缺失、棱鏡結(jié)構(gòu)對稱、拼接簡單易實現(xiàn)、輕量化的3X3面陣探測器的無縫光學(xué)拼接方法。本專利技術(shù)技術(shù)解決方案采用對稱式棱鏡結(jié)構(gòu)實現(xiàn)3X3面陣探測器的無縫光學(xué)拼接，其特點在于由9片面陣探測器組合像面按照3X3方式進(jìn)行陣列分割，水平及垂直方向分割尺寸與面陣探測器相應(yīng)方向感光尺寸相一致；所有面陣探測器應(yīng)選用同一型號產(chǎn)品，即其感光尺寸等參數(shù)相同；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(yīng)組合像面的I 9號區(qū)域；建立空間直角坐標(biāo)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；z軸為X、Y軸的右手坐標(biāo)系；在Z軸后方分別放置9片面陣探測器，第一、第三、第七、第九面陣探測器(1、3、7、9)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(30位于右上角，第七面陣探測器(7)位于左下角，即第3行第I列；第九面陣探測器(9)位于右下角，即第3行第3列；第四至第六面陣探測器(4、5、6)位于與YOZ相平行的平面上；第二、第八面陣探測器(2、8)位于與XOZ相平行的平面上；在Z軸前方布置組合式的五塊反射棱鏡(a、b、C、d、e)，并在空余區(qū)間形成四塊透射區(qū)；在組合式的五塊反射棱鏡中的第一反射棱鏡(a)布置在上述組合像面2號區(qū)域前即Z軸負(fù)向，第二反射棱鏡(b)布置在上述組合像面4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，第五反射棱鏡(e)布置在上述組合像面8號區(qū)域前；上述第一、第二、第四塊和第五塊反射棱鏡(a、b、d、e)在組合像面上形成“十字”對稱結(jié)構(gòu)，處于Z軸同一坐標(biāo)位置；第三反射棱鏡(c)布置在上述組合像面5號區(qū)域前，且位于上述四塊反射棱鏡前即 Z軸負(fù)向； 由沿Z軸正向入射的光線經(jīng)透射區(qū)直接投射在第一、三、七、九面陣探測器(1、3、7、9)上；由沿Z軸正向入射的光線經(jīng)第一反射棱鏡(a)沿Y軸負(fù)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X軸負(fù)向投射在第四面陣探測器⑷上；由沿Z軸正向入射的光線經(jīng)第三反射棱鏡(C)沿X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X軸正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Y軸正向投射在第八面陣探測器(8)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片面陣探測器可采用IOkX IOk面陣探測器或6kX8k面陣探測器。所述五塊反射棱鏡(a、b、c、d、e)的分光面鍍制全反膜系。本專利技術(shù)與現(xiàn)有技術(shù)相比的優(yōu)點在于(I)本專利技術(shù)采用對稱式棱鏡結(jié)構(gòu)實現(xiàn)像面分光，在光軸垂直透射像面上布置4塊面陣探測器，在4個側(cè)面布置5塊面陣探測器；而且四塊反射棱鏡在組合像面上形成“十字”結(jié)構(gòu)，I塊位于上述四塊棱鏡之前，因此整個結(jié)構(gòu)無視場缺失、結(jié)構(gòu)簡單，易實現(xiàn)；且數(shù)量少，分布集中，全反全透分光后能量無損失。(2)本專利技術(shù)各反射棱鏡為背對背整面接觸，安裝固定較CN 101650423 B中棱鏡牢固可靠，可保障各棱鏡長時間工作的穩(wěn)定性。(3)本專利技術(shù)棱鏡數(shù)量少且集中，與CN 101650423 B中2X 3面陣探測器拼接棱鏡數(shù)量一樣，因此在更大規(guī)模3X3面陣探測器拼接情況下實現(xiàn)小體積輕重量結(jié)構(gòu)，符合航空航天發(fā)展要求。附圖說明圖I本專利技術(shù)采用對稱式棱鏡組合實現(xiàn)的3X3面陣探測器拼接布置結(jié)構(gòu)圖；圖2本專利技術(shù)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，本專利技術(shù)包括5塊反射棱鏡，9片面陣探測器，如IOkX IOk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(yīng)組合像面的I 9號區(qū)域。建立空間直角坐標(biāo)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(biāo)系；在Z軸后方分別放置9片面陣探測器，第一第三、第七、第九面陣探測器1、3、7、9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，第七面陣探測器7位于左下角，即第3行第I列；第九面陣探測器9位于右下角，即第3行第3列；第四至第六面陣探測器4、5、6位于與YOZ相平行的平面上；第二、第八面陣探測器2、8位于與XOZ相平行的平面上；在Z軸前方布置組合式的五塊反射棱鏡a、b、C、d、e，并在空余區(qū)間形成四塊透射區(qū)；在組合式的五塊反射棱鏡中的第一反射棱鏡a布置在上述組合像面2號區(qū)域前即Z軸負(fù)向，第二反射棱鏡b布置在上述組合像面4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，第五反射棱鏡e布置在上述組合像面8號區(qū)域前；上述第一、第二、第四塊和第五塊反射棱鏡a、b、d、e在組合像面上形成“十字”對稱結(jié)構(gòu)，處于Z軸同一坐標(biāo)位置；第三反射棱鏡c布置在上述組合像面5號區(qū)域前，且位于上述四塊反射棱鏡前即Z軸負(fù)向；由沿Z軸正向入射的光線經(jīng)透射區(qū)直接投射在第一、三、七、九面陣探測器1、3、7、9上；由沿Z軸正向入射的光線經(jīng)第一反射棱鏡a沿Y軸負(fù)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X軸負(fù)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)第三反射棱鏡本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點】
一種3×3面陣探測器的無縫光學(xué)拼接方法，其特征在于：由9片面陣探測器的組合像面按照3×3方式進(jìn)行陣列分割，水平及垂直方向分割尺寸與面陣探測器相應(yīng)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1行，最下一行為第3行；最左一列為第1列，最右一列為第3列；第一行為第一至第三面陣探測器（1~3），第二行為第四至第六面陣探測器（4~6），第三行為第七至第九面陣探測器（7~9）；組合像面按照陣列分割后的9片面陣探測器分別對應(yīng)組合像面的1～9號區(qū)域；建立空間直角坐標(biāo)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；Z軸為X、Y軸的右手坐標(biāo)系；在Z軸后方分別放置9片面陣探測器，第一、第三、第七、第九面陣探測器（1、3、7、9）均在XOY平面上，第一面陣探測器（1）位于左上角；第三面陣探測器（3）位于右上角，第七面陣探測器（7）位于左下角，即第3行第1列；第九面陣探測器（9）位于右下角，即第3行第3列；第四至第六面陣探測器（4、5、6）位于與YOZ相平行的平面上；第二、第八面陣探測器（2、8）位于與XOZ相平行的平面上；在Z軸前方布置組合式的五塊反射棱鏡（a、b、c、d、e），并在空余區(qū)間形成四塊透射區(qū)；在組合式的五塊反射棱鏡中的第一反射棱鏡（a）布置在上述組合像面2號區(qū)域前即Z軸負(fù)向，第二反射棱鏡（b）布置在上述組合像面4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8號區(qū)域前；上述第一、第二、第四塊和第五塊反射棱鏡（a、b、d、e）在組合像面上形成“十字”對稱結(jié)構(gòu)，處于Z軸同一坐標(biāo)位置；第三反射棱鏡（c）布置在上述組合像面5號區(qū)域前，且位于上述四塊反射棱鏡前即Z軸負(fù)向；由沿Z軸正向入射的光線經(jīng)透射區(qū)直接投射在第一、三、七、九面陣探測器（1、3、7、9）上；由沿Z軸正向入射的光線經(jīng)第一反射棱鏡（a）沿Y軸負(fù)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X軸負(fù)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X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X軸正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Y軸正向投射在第八面陣探測器（8）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。...

【技術(shù)特征摘要】
1.一種3X3面陣探測器的無縫光學(xué)拼接方法，其特征在于由9片面陣探測器的組合像面按照3 X 3方式進(jìn)行陣列分割，水平及垂直方向分割尺寸與面陣探測器相應(yīng)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；第一行為第一至第三面陣探測器(廣3)，第二行為第四至第六面陣探測器(4飛)，第三行為第七至第九面陣探測器(7、)；組合像面按照陣列分割后的9片面陣探測器分別對應(yīng)組合像面的I 9號區(qū)域；建立空間直角坐標(biāo)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(biāo)系；在Z軸后方分別放置9片面陣探測器，第一、第三、第七、第九面陣探測器(1、3、7、9)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，第七面陣探測器(7)位于左下角，即第3行第I列；第九面陣探測器(9)位于右下角，即第3行第3列；第四至第六面陣探測器(4、5、6)位于與YOZ相平行的平面上；第二、第八面陣探測器(2,8)位于與XOZ相平行的平面上；在Z軸前方布置組合式的五塊反射棱鏡(a、b、c、d、e)，并在空余區(qū)間形成四塊透射區(qū)；在組合式的五塊反射棱鏡中的第一反射棱鏡(a)布置在上述組合像面2號區(qū)域前即Z軸負(fù)向，第二反射棱鏡(b)...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：梁偉，王甲峰，高曉東，廖靖宇，
申請(專利權(quán))人：中國科學(xué)院光電技術(shù)研究所，
類型：發(fā)明
國別省市：