專利名稱：一種同視場拼接焦面組件的制作方法
技術領域：
本發明涉及一 種同視場拼接焦面組件，屬于航天光學遙感器技術領域。
背景技術：
隨著航天光學遙感器技術的迅速發展，對光學遙感器的大視場要求也越來越高， 目前焦平面長度已經達到幾百毫米的數量級，由于單片感光器件的尺寸不能夠做的太大， 往往采用拼接的方法。目前基于反射面的焦面組件上的感光器件和電路板都是布置在兩個 平面上。一般認為，能夠實現無縫同視場拼接的前提是感光器件拼接方向上的物理封裝尺 寸至少要小于2倍的該感光器件的感光面在該拼接方向上的長度；感光器件拼接方向上的 物理封裝尺寸大于2倍的該感光器件的感光面在該拼接方向上的長度情況下是很難實現 無縫同視場拼接的。由于感光器件外圍電路以及封裝的影響，器件的管殼尺寸往往較大，尤 其是CMOS等集成度高的感光器件，由于集成了許多信號處理電路和多種功能，封裝尺寸容 易大于2倍的感光面的長度，導致采用傳統的方法無法實現無縫拼接。如果采用人為減小 封裝尺寸的方法，如將管腳剪短，可能會造成電氣性能的降低，尤其在電路頻率很高的情況 下。同時也會給電裝帶來困難。
發明內容
本發明的技術解決問題是克服現有技術的不足，提供一種同視場拼接焦面組件， 采用反射面交叉的方式，將感光器件布置在3個平面上，能夠實現感光器件的無縫同視場 拼接。本發明的技術解決方案是一種同視場拼接焦面組件，其特征在于包括第一成像電路板、第二成像電路板、 第三成像電路板、第一感光器件、第二感光器件、第三感光器件、第一反射鏡、第二反射鏡、 第一凸臺、第二凸臺和框架；框架為一上端開口的方形桶式結構，在框架的底面中部開有窗口，在此底面窗口 的相對的兩側分別設置向內凸出的第一凸臺和第二凸臺，第一反射鏡和第二反射鏡分別固 定在第二凸臺和第一凸臺上且第一反射鏡和第二反射鏡之間的夾角為90度；在所述底面 窗口的外側，安裝有第三成像電路板，使得光線從框架的頂部照射進來，能夠直接通過所述 底面窗口照射在第三成像電路板上的第三感光器件上；第一反射鏡與第二凸臺之間的夾角為45度，且在第一反射鏡面對的框架的一個 側面上相應的留有窗口，在所述的框架的這個側面的外側固定第二成像電路板，使得光線 從框架的頂部照射下來，經過第一反射鏡的反射，通過所述的框架的這個側面上留有的窗 口照射在第二成像電路板上的第二感光器件上；第二反射鏡與第一凸臺之間的夾角為45度，且在第二反射鏡面對的框架的一個 側面上相應的留有窗口，在所述的框架的這個側面的外側固定第一成像電路板，使得光線 從框架的頂部照射下來，經過第二反射鏡的反射，通過所述的框架的這個側面上留有的窗口照射在第一成像電路板上的第一感光器件上；第一感光器件到第一反射鏡的距離和第二感光器件到第二反射鏡的距離相等，第 一感光器件通過第一反射鏡所呈虛像、第二感光器件通過第二反射鏡所呈虛像以及第三感 光器件在同一平面上；第一感光器件的感光面通過第一反射鏡所呈虛像的中心線、第二感光器件的感光 面通過第二反射鏡所呈虛像的中心線以及第三感光器件的的感光面中心線在同一直線上，第一感光器件的感光面通過第一反射鏡所呈虛像和第二感光器件通過第二反射 鏡的感光面所呈虛像均與第三感光器件的感光面有部分區域重疊以保證不漏像元。所述框架上的窗口尺寸均大于所述窗口對應的感光器件的尺寸，以保證照射到感 光器件上的光線不會被窗口阻擋。本發明與現有技術相比的有益效果是(1)針對一類特定的大管殼感光器件，采用傳統的方法很難實現三片無縫同視場 拼接，本發明可以實現三片大管殼器件的無縫同視場拼接，擴大焦面尺寸，從而擴大地面覆 蓋寬度。本發明包括三塊成像電路板、三塊感光器件、兩塊反射鏡、兩個凸臺、一個框架。三 塊感光器件分別位于三塊成像電路板上，分布在框架的三個平面上，通過反射鏡交叉實現 兩反射一直射，克服了傳統的兩面布局時對于大管殼感光器件拼接漏像元的缺點，既避免 了拼接方向上感光器件或者電路板在物理結構上互相干涉，又能夠保證三個感光器件的感 光面首尾相接，且相接處有部分區域重疊，可以實現不漏像元，從而實現無縫拼接，且本發 明中采用的兩塊小反射鏡，只起折轉光路的作用，不含有透鏡環節，不引入色差，結構簡單 實用。(2)本發明合理的進行了空間布局，將三塊感光器件分別分布在三個獨立平面上， 采用這種結構，能夠放寬感光器件管殼尺寸的限制，可以在管殼中集成更多的功能電路，提 高感光器件的集成化水平和功能密度。同時采用這種結構由于所有的感光器件均布在三個 面上，相對于均布在兩個面上，可以放寬成像電路尺寸的要求，尤其是當需要多片(> 3片) 感光器件進行拼接的情況下，可以擴大電路板尺寸，使得電路布局布線變得容易，提高電路 的信號質量和提高電路的運行頻率性能，從而降低了感光器件及成像電路的難度，提高了 性能，降低了成本。
圖1為感光器件拼接方向上的物理封裝尺寸大于2倍的該感光器件的感光面在該 拼接方向上的長度，產生漏像元示意圖；圖2為本發明的無縫同視場拼接正視示意圖；圖3為本發明的無縫同視場拼接左視示意圖；圖4為本發明的無縫同視場拼接俯視示意圖。
具體實施例方式下面結合附圖對本發明的具體實施方式
進行進一步的詳細描述。如圖1所示，本發明針對感光器件拼接方向上的物理封裝尺寸大于2倍的該感光 器件的感光面在該拼接方向上的長度，產生漏像元的問題。感光器件是指一種光電轉換器件，可以是線陣、面陣等，包括感光面和其外圍的封裝，例如常見的CMOS感光器件或者CCD 感光器件等。感光器件的感光面是由一個一個的獨立的方形或矩形的感光像元組成的方 形或矩形的感光區域，其中心位置一般情況下位于感光器件的中心。感光器件1的感光面 4與感光器件3的感光面6，左右相鄰邊界長度為17. 66mm。所述感光面是指感光器件中實 際進行光電轉換的部分，矩形或方形。采用常規的同視場拼接方法，要保證不漏像元，感光 器件2的感光面5的尺寸至少要大于17. 66mm,而實際上卻只有17. 4mm。感光器件的像元 尺寸為0. 0074mm,這就意味著采用常規的同視場拼接方式，至少要造成35個像元的縫隙 ((17. 66mm-17. 4mm)/0. 0074mm = 35)，實現不了無縫同視場拼接的要求。如圖2、圖3、圖4所示，本發明焦面組件包括第一成像電路板1、第二成像電路板 2、第三成像電路板3、第一感光器件4、第二感光器件5、第三感光器件6、第一反射鏡7、第二 反射鏡8、第一凸臺9、第二凸臺10和框架11 ；框架11為一上端開口的方形桶式結構，就像一個沒有頂面的長方體容器，在框架 11的底面中部開有窗口，在此底面窗口的相對的兩側分別設置向內凸出的第一凸臺9和第 二凸臺10，第一反射鏡7和第二反射鏡8分別固定在第二凸臺10和第一凸臺9上且第一反 射鏡7和第二反射鏡8之間的夾角為90度，反射鏡的固定采用膠粘的方式或通過結構鏡架 與凸臺連接；在所述底面窗口的外側，安裝有第三成像電路板3，使得光線從框架11的頂部 照射進來，能夠直接通過所述底面窗口照射在第三成像電路板3上的第三感光器件6上，光 線照射到第三成像電路板3上的第三感光器件6上的過程中不會受到任何阻擋，因此，首先 反射鏡和凸臺均不能有位于第三感光器件6上方的部分，其次，框架底面留有的窗口尺寸 一定要大于第三感光器件6。所述成像電路板是指為感光器件提供工作所需的時序、驅動、 電源等信號的電路板，是感光器件進行光電轉換必須具備的條件，目前為比較成熟的技術， 市場上的各種相機中的感光器件所在的成像電路板均為此類，且均可使用與本發明中。第一反射鏡7與第二凸臺10之間的夾角為45度，且在第一反射鏡7面對的框架 11的一個側面上相應的留有窗口，在所述的框架11的這個側面的外側固定第二成像電路 板2，使得光線從框架11的頂部照射下來，經過第一反射鏡7的反射，通過所述的框架11的 這個側面上留有的窗口照射在第二成像電路板2上的第二感光器件5上；同樣的，光路中也 不能有任何阻擋。第二反射鏡8與第一凸臺9之間的夾角為45度，且在第二反射鏡8面對的框架11 的一個側面上相應的留有窗口，在所述的框架11的這個側面的外側固定第一成像電路板 1，使得光線從框架11的頂部照射下來，經過第二反射鏡8的反射，通過所述的框架11的這 個側面上留有的窗口照射在第一成像電路板1上的第一感光器件4上；同樣的，光路中也不 能有任何阻擋。第一感光器件4到第一反射鏡7的距離和第二感光器件5到第二反射鏡8的距離 相等，第一感光器件4通過第一反射鏡7所呈虛像、第二感光器件5通過第二反射鏡8所呈 虛像以及第三感光器件6在同一平面上；第一感光器件4的感光面通過第一反射鏡7所呈虛像中心線、第二感光器件5的 感光面通過第二反射鏡8所呈虛像的中心線以及第三感光器件6的感光面中心線在同一直 線上，這樣可以使得拼接之后的圖像不會錯位。第一感光器件4的感光面通過第一反射鏡7所呈虛像和第二感光器件5的感光面通過第二反射鏡8所呈虛像均與第三感光器件6的感光面有部分區域重疊以保證不漏像
兀。框架11上的窗口尺寸均大于所述窗口對應的感光器件的尺寸，以保證照射到感 光器件上的光線不會被窗口阻擋。三塊感光器件分別位于三塊成像電路板上，分布在框架的三個平面上，通過反射 鏡交叉實現兩反射一直射，克服了如圖1所示的兩面布局時對于大管殼感光器件拼接漏像 元的缺點，既避免了拼接方向上感光器件或者電路板在物理結構上互相干涉，又能夠保證 三個感光器件的感光面(第一感光器件4和第二感光器件5為感光面的虛像)首尾相接， 且相接處有部分區域重疊，可以實現不漏像元，從而實現無縫拼接，所述拼接方向是指三個 感光器件的感光面首尾相接的方向。且本發明中采用的兩塊小反射鏡，只起折轉光路的作 用，不含有透鏡環節，不引入色差，結構簡單實用。將三塊感光器件分別分布在三個獨立平面上，采用這種結構，能夠放寬感光器件 管殼尺寸的限制，可以在管殼中集成更多的功能電路，提高感光器件的集成化水平和功能 密度。同時采用這種結構，由于所有的感光器件均布在三個面上，相對于均布在兩個面上， 可以放寬成像電路尺寸的要求，尤其是當需要多片(> 3片)感光器件進行拼接的情況下， 可以擴大電路板尺寸，使得電路板布局布線變得容易，提高電路的信號質量和提高電路的 運行頻率性能，從而降低了感光器件及成像電路的難度，提高了性能，降低了成本。本發明說明書中未作詳細描述的內容屬于本領域技術人員的公知技術。
權利要求
1.一種同視場拼接焦面組件，其特征在于包括第一成像電路板(1)、第二成像電路板 (2)、第三成像電路板( 、第一感光器件(4)、第二感光器件( 、第三感光器件(6)、第一反 射鏡(7)、第二反射鏡(8)、第一凸臺(9)、第二凸臺(10)和框架(11)；框架(U)為一上端開口的方形桶式結構，在框架(U)的底面中部開有窗口，在此底面 窗口的相對的兩側分別設置向內凸出的第一凸臺(9)和第二凸臺(10)，第一反射鏡(7)和 第二反射鏡(8)分別固定在第二凸臺(10)和第一凸臺(9)上且第一反射鏡(7)和第二反 射鏡(8)之間的夾角為90度；在所述底面窗口的外側，安裝有第三成像電路板(3)，使得光 線從框架(11)的頂部照射進來，能夠直接通過所述底面窗口照射在第三成像電路板(3)上 的第三感光器件(6)上；第一反射鏡(7)與第二凸臺(10)之間的夾角為45度，且在第一反射鏡(7)面對的框 架(11)的一個側面上相應的留有窗口，在所述的框架(11)的這個側面的外側固定第二成 像電路板0)，使得光線從框架(11)的頂部照射下來，經過第一反射鏡(7)的反射，通過所 述的框架(11)的這個側面上留有的窗口照射在第二成像電路板( 上的第二感光器件(5) 上；第二反射鏡(8)與第一凸臺(9)之間的夾角為45度，且在第二反射鏡(8)面對的框架 (11)的一個側面上相應的留有窗口，在所述的框架(11)的這個側面的外側固定第一成像 電路板(1)，使得光線從框架(11)的頂部照射下來，經過第二反射鏡(8)的反射，通過所述 的框架(11)的這個側面上留有的窗口照射在第一成像電路板(1)上的第一感光器件(4) 上；第一感光器件(4)到第一反射鏡(7)的距離和第二感光器件(5)到第二反射鏡(8)的 距離相等，第一感光器件(4)通過第一反射鏡(7)所呈虛像、第二感光器件( 通過第二反 射鏡(8)所呈虛像以及第三感光器件(6)在同一平面上；第一感光器件(4)的感光面通過第一反射鏡(7)所呈虛像的中心線、第二感光器件(5) 的感光面通過第二反射鏡(8)所呈虛像的中心線以及第三感光器件(6)的感光面中心線在 同一直線上，第一感光器件(4)的感光面通過第一反射鏡(7)所呈虛像和第二感光器件( 的感光 面通過第二反射鏡(8)所呈虛像均與第三感光器件(6)的感光面有部分區域重疊以保證不 漏像元。
2.根據權利要求1所述的一種同視場拼接焦面組件，其特征在于所述框架(11)上的 窗口尺寸均大于所述窗口對應的感光器件的尺寸，以保證照射到感光器件上的光線不會被 窗口阻擋。
全文摘要
一種同視場拼接焦面組件，屬于航天光學遙感器技術領域，它包括三塊成像電路板、三塊感光器件、兩塊反射鏡、兩個凸臺、一個結構框架。三塊感光器件分別位于三塊成像電路板上，分布在三個平面上，通過反射鏡交叉實現兩反一直射，克服了傳統的兩面布局對大管殼感光器件拼接漏像元的缺點，既避免了拼接方向上感光器件或者電路板在物理結構上互相干涉，又能保證三個感光器件的感光面首尾相接，且相接處有部分區域重疊，從而實現無縫拼接。本發明可以實現三片(可擴展到多片)感光器件，特別是三片大管殼器件的無縫同視場拼接，放寬成像電路尺寸要求，提高了性能，降低了成本，同時擴大焦面尺寸，從而擴大地面覆蓋寬度。
文檔編號G02B17/06GK102142432SQ20101055817
公開日2011年8月3日 申請日期2010年11月22日 優先權日2010年11月22日
發明者姜偉, 王軍, 藺宇輝, 趙野, 郭悅, 高衛軍, 黃巧林, 齊文雯 申請人:北京空間機電研究所