一種環形濾光片輪的制作方法
【專利摘要】一種環形濾光片輪，包括濾光片、濾光片輪盤、主支撐結構、頂部法蘭、驅動機構等單元。其中濾光片單元將光學系統分為8個成像探測通道，分別為紅光、綠光、藍光、近紅外、全色、0°偏振光、45°偏振光和90°偏振光通道。本發明具有多通道濾光、可同時分別對不同區域探測、可快速旋轉的優點，經旋轉一周后，每一目標區域分別完成多光譜和偏振探測，特別適用于大口徑、長焦距環形視場光學系統的濾光輪設計。
【專利說明】一種環形濾光片輪
【技術領域】
[0001]本發明屬于空間光學遙感【技術領域】，特別涉及高分辨率大口徑光學遙感相機的環形視場光學系統多通道探測設計。
【背景技術】
[0002]在高分辨率大口徑遙感相機設計中，為了滿足“全色+多光譜+偏振+任意其它譜段”的多通道探測，需采用環形視場光學系統。該光學系統不但可利用中心視場對任意其它譜段成像，而且可采用邊緣的環形視場對“全色+多光譜+偏振”進行多通道成像探測。然而，高分辨率相機焦距較長，焦面較大，該類相機光學系統的濾光方案和濾光片設計遇到了巨大的挑戰。若采用分時濾光片輪，則濾光片輪體積龐大，極大地限制了該類遙感相機的在軌可行性。
【發明內容】
[0003]本發明解決的技術問題是：克服現有技術的不足，提供了一種環形濾光片輪，通過在焦面之前放置可旋轉多通道環形濾光輪，使其每一濾光片通道分別與焦面的探測器分別一一對應。這不僅可實現遙感器的體積優化，而且可實現多通道同時濾光功能，更好的解決了大口徑長焦距環形光學系統的多通道探測難題。
[0004]本發明的技術方案是：一種環形濾光片輪，包括主支撐結構、頂部法蘭、驅動機構、濾光盤輪盤、底部支撐結構、濾光片組和軸承；所述的主支撐結構為環狀結構，作為主體結構支撐其他組件；主支撐結構內部連接有多個軸承；頂部法蘭安裝在主支撐結構上，并對每個軸承提供軸向約束；濾光盤輪盤為圓形盤狀結構，濾光片組均布在濾光盤輪盤內；驅動機構固定安裝在主支撐結構上，帶動濾光盤輪盤轉動；底部支撐結構固定安裝在主支撐結構上，用于與外部相機連接；所述濾光片組包括紅光濾光片、綠光濾光片、藍光濾光片、近紅外濾光片、O°偏振片、45°偏振片、90°偏振片以及一個空置片。
[0005]所述驅動機構包括驅動電機、小齒輪、驅動組件支架；驅動組件支架固定安裝在主支撐結構上；驅動電機固定安裝在驅動組件支架上；軸承的內圈滾動部分與濾光片輪盤固定連接；小齒輪固定安裝在驅動電機的轉軸上；濾光片輪盤通過圓周外側的輪齒與小齒輪嚙合；驅動電機帶動小齒輪轉動，小齒輪帶動濾光片輪盤轉動，實現八個濾光片間的切換。
[0006]本發明與現有技術相比的有益效果是：
[0007](I)本發明為配合環形視場光學系統的分光方式使用的環形濾光輪，解決了高分辨率大口徑空間遙感器的多通道探測成像帶來的光學系統結構復雜、對稱性差的問題。
[0008](2)本發明為放置在焦面前的環形濾光輪，其多個焦平面與濾光片位置分別一一對應，可同時對多個目標區域以不同探測通道成像，以增大相機的成像幅寬。
[0009](3)本發明中為以光學系統的光軸作為中心旋轉軸的環形濾光片輪，相對于傳統對單個焦平面進行分時濾光的濾光片輪，體積更為輕小。【專利附圖】
【附圖說明】
[0010]圖I為本發明濾光片輪的結構立體圖；
[0011]圖2為本發明濾光片輪的結構俯視圖；
[0012]圖3為本發明濾光片輪與探測器相結合的立體圖；
[0013]圖4為本發明濾光片輪與探測器相結合的俯視圖；
[0014]圖5為本發明濾光片輪驅動機構的立體剖視圖。
【具體實施方式】
[0015]如圖I所示，本發明的結構組成包括主支撐結構I、頂部法蘭2、驅動機構3、濾光盤輪盤4、底部支撐結構5和濾光片6等部分。其中主支撐結構I為環狀結構，作為主體結構支撐其他組件，其內部連接有軸承17。頂部法蘭2的主要作用是對軸承提供軸向約束。驅動機構3固定在主支撐結構I上，帶動濾光盤輪盤4實現轉動。濾光片6固定在濾光片輪4上。底部支撐結構5用來與相機連接。
[0016]如圖2所示，本發明分為8個通道進行濾光，分別為全色通道6、紅光通道7，綠光通道8、藍光通道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與探測器組件14對應，所述探測器組件14作為光學系統的成像元件使用，當濾光片輪工作時，其各個通道與各個探測器組件也分別一一對應。
[0018]如圖5所示，驅動機構3主要由驅動電機15、小齒輪16、驅動組件支架18組成。整個傳動部分的連接方式為：驅動組件支架18固定在主支撐結構I上，驅動電機15固定在驅動組件支架18上，軸承17的內圈滾動部分與濾光片輪盤4連接，濾光片輪盤4的圓周外側有輪齒，與小齒輪16嚙合。傳動部分的傳動方式為：電機15帶動小齒輪16，小齒輪16帶動濾光片輪盤4轉動，從而實現濾光片6的切換。通過多通道濾光、可同時分別對不同區域探測、可快速旋轉的優點，經旋轉一周后，每一目標區域分別完成全色、多光譜和偏振探測。
[0019]本發明的工作原理
[0020]環形濾光片輪主要應用于大口徑長焦距環形視場光學系統設計中，位于光學系統的焦面位置之前較近距離處，其中心旋轉軸線與光學系統的光軸重合。濾光片輪具有紅光、綠光、藍光、近紅外、全色、0°偏振光、45°偏振光和90°偏振光總計8個濾光探測通道。
[0021]當濾光片輪位于某一狀態工作時，每一濾光通道與焦面的8個探測器位置分別一一對應，不同地面目標同時以不同探測通道成像。濾光片旋轉一次后，每一地面目標分別同時以另一探測通道成像，當濾光輪旋轉7次，即完成一周的旋轉后，每一地面目標分別完成8個通道的成像，每一目標區域分別完成了多光譜和偏振探測。
[0022]本發明未詳細說明部分屬本領域技術人員公知常識。
【權利要求】
1.一種環形濾光片輪，其特征在于：包括主支撐結構（I)、頂部法蘭（2)、驅動機構（3)、濾光盤輪盤（4)、底部支撐結構（5)、濾光片組（6)和軸承（17);所述的主支撐結構（I)為環狀結構，作為主體結構支撐其他組件；主支撐結構（I)內部連接有多個軸承（17);頂部法蘭(2)安裝在主支撐結構（I)上，并對每個軸承（17)提供軸向約束；濾光盤輪盤（4)為圓形盤狀結構，濾光片組（6)均布在濾光盤輪盤（4)內；驅動機構（3)固定安裝在主支撐結構（I)上，帶動濾光盤輪盤（4)轉動；底部支撐結構（5)固定安裝在主支撐結構（I)上，用于與外部相機連接；所述濾光片組（6)包括紅光濾光片、綠光濾光片、藍光濾光片、近紅外濾光片、0°偏振片、45°偏振片、90°偏振片以及一個空置片。
2.根據權利要求I所述的一種環形濾光片輪，其特征在于：所述驅動機構（3)包括驅動電機（15)、小齒輪（16)、驅動組件支架（18);驅動組件支架（18)固定安裝在主支撐結構（I)上；驅動電機（15)固定安裝在驅動組件支架（18)上；軸承（17)的內圈滾動部分與濾光片輪盤（4)固定連接；小齒輪（16)固定安裝在驅動電機（15)的轉軸上；濾光片輪盤（4)通過圓周外側的輪齒與小齒輪（16)嚙合；驅動電機（15)帶動小齒輪（16)轉動，小齒輪（16)帶動濾光片輪盤（4)轉動，實現八個濾光片（6)間的切換。
【文檔編號】G02B7/00GK103488025SQ201310446415
【公開日】2014年1月1日 申請日期:2013年9月26日 優先權日:2013年9月26日
【發明者】蘇云, 李巖, 阮寧娟, 王超, 呂紅, 陳曉麗, 李錦勝 申請人:北京空間機電研究所