CN103488025B - 一种环形滤光片轮 - Google Patents

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Abstract

一种环形滤光片轮，包括滤光片、滤光片轮盘、主支撑结构、顶部法兰、驱动机构等单元。其中滤光片单元将光学系统分为8个成像探测通道，分别为红光、绿光、蓝光、近红外、全色、0°偏振光、45°偏振光和90°偏振光通道。本发明具有多通道滤光、可同时分别对不同区域探测、可快速旋转的优点，经旋转一周后，每一目标区域分别完成多光谱和偏振探测，特别适用于大口径、长焦距环形视场光学系统的滤光轮设计。

Description

一种环形滤光片轮
技术领域
本发明属于空间光学遥感技术领域，特别涉及高分辨率大口径光学遥感相机的环形视场光学系统多通道探测设计。
背景技术
在高分辨率大口径遥感相机设计中，为了满足“全色+多光谱+偏振+任意其它谱段”的多通道探测，需采用环形视场光学系统。该光学系统不但可利用中心视场对任意其它谱段成像，而且可采用边缘的环形视场对“全色+多光谱+偏振”进行多通道成像探测。然而，高分辨率相机焦距较长，焦面较大，该类相机光学系统的滤光方案和滤光片设计遇到了巨大的挑战。若采用分时滤光片轮，则滤光片轮体积庞大，极大地限制了该类遥感相机的在轨可行性。
发明内容
本发明解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供了一种环形滤光片轮，通过在焦面之前放置可旋转多通道环形滤光轮，使其每一滤光片通道分别与焦面的探测器分别一一对应。这不仅可实现遥感器的体积优化，而且可实现多通道同时滤光功能，更好的解决了大口径长焦距环形光学系统的多通道探测难题。
本发明的技术方案是：一种环形滤光片轮，包括主支撑结构、顶部法兰、驱动机构、滤光盘轮盘、底部支撑结构、滤光片组和轴承；所述的主支撑结构为环状结构，作为主体结构支撑其他组件；主支撑结构内部连接有多个轴承；顶部法兰安装在主支撑结构上，并对每个轴承提供轴向约束；滤光盘轮盘为圆形盘状结构，滤光片组均布在滤光盘轮盘内；驱动机构固定安装在主支撑结构上，带动滤光盘轮盘转动；底部支撑结构固定安装在主支撑结构上，用于与外部相机连接；所述滤光片组包括红光滤光片、绿光滤光片、蓝光滤光片、近红外滤光片、0°偏振片、45°偏振片、90°偏振片以及一个空置片。
所述驱动机构包括驱动电机、小齿轮、驱动组件支架；驱动组件支架固定安装在主支撑结构上；驱动电机固定安装在驱动组件支架上；轴承的内圈滚动部分与滤光片轮盘固定连接；小齿轮固定安装在驱动电机的转轴上；滤光片轮盘通过圆周外侧的轮齿与小齿轮啮合；驱动电机带动小齿轮转动，小齿轮带动滤光片轮盘转动，实现八个滤光片间的切换。
本发明与现有技术相比的有益效果是：
（1）本发明为配合环形视场光学系统的分光方式使用的环形滤光轮，解决了高分辨率大口径空间遥感器的多通道探测成像带来的光学系统结构复杂、对称性差的问题。
（2）本发明为放置在焦面前的环形滤光轮，其多个焦平面与滤光片位置分别一一对应，可同时对多个目标区域以不同探测通道成像，以增大相机的成像幅宽。
（3）本发明中为以光学系统的光轴作为中心旋转轴的环形滤光片轮，相对于传统对单个焦平面进行分时滤光的滤光片轮，体积更为轻小。
附图说明
图1为本发明滤光片轮的结构立体图；
图2为本发明滤光片轮的结构俯视图；
图3为本发明滤光片轮与探测器相结合的立体图；
图4为本发明滤光片轮与探测器相结合的俯视图；
图5为本发明滤光片轮驱动机构的立体剖视图。
具体实施方式
如图1所示，本发明的结构组成包括主支撑结构1、顶部法兰2、驱动机构3、滤光盘轮盘4、底部支撑结构5和滤光片6等部分。其中主支撑结构1为环状结构，作为主体结构支撑其他组件，其内部连接有轴承17。顶部法兰2的主要作用是对轴承提供轴向约束。驱动机构3固定在主支撑结构1上，带动滤光盘轮盘4实现转动。滤光片6固定在滤光片轮4上。底部支撑结构5用来与相机连接。
如图2所示，本发明分为8个通道进行滤光，分别为全色通道6、红光通道7，绿光通道8、蓝光通道9、近红外通道10、0°偏振光通道11、45°偏振光通道12和90°偏振光通道13。
本发明与焦平面组建的配合如图3、图4所示，滤光片轮的滤光通道6与探测器组件14对应，所述探测器组件14作为光学系统的成像元件使用，当滤光片轮工作时，其各个通道与各个探测器组件也分别一一对应。
如图5所示，驱动机构3主要由驱动电机15、小齿轮16、驱动组件支架18组成。整个传动部分的连接方式为：驱动组件支架18固定在主支撑结构1上，驱动电机15固定在驱动组件支架18上，轴承17的内圈滚动部分与滤光片轮盘4连接，滤光片轮盘4的圆周外侧有轮齿，与小齿轮16啮合。传动部分的传动方式为：电机15带动小齿轮16，小齿轮16带动滤光片轮盘4转动，从而实现滤光片6的切换。通过多通道滤光、可同时分别对不同区域探测、可快速旋转的优点，经旋转一周后，每一目标区域分别完成全色、多光谱和偏振探测。
本发明的工作原理
环形滤光片轮主要应用于大口径长焦距环形视场光学系统设计中，位于光学系统的焦面位置之前较近距离处，其中心旋转轴线与光学系统的光轴重合。滤光片轮具有红光、绿光、蓝光、近红外、全色、0°偏振光、45°偏振光和90°偏振光总计8个滤光探测通道。
当滤光片轮位于某一状态工作时，每一滤光通道与焦面的8个探测器位置分别一一对应，不同地面目标同时以不同探测通道成像。滤光片旋转一次后，每一地面目标分别同时以另一探测通道成像，当滤光轮旋转7次，即完成一周的旋转后，每一地面目标分别完成8个通道的成像，每一目标区域分别完成了多光谱和偏振探测。
本发明未详细说明部分属本领域技术人员公知常识。

Claims (1)

1.一种环形滤光片轮，其特征在于：包括主支撑结构(1)、顶部法兰(2)、驱动机构(3)、滤光盘轮盘(4)、底部支撑结构(5)、滤光片组(6)和轴承(17)；所述的主支撑结构(1)为环状结构，作为主体结构支撑其他组件；主支撑结构(1)内部连接有多个轴承(17)；顶部法兰(2)安装在主支撑结构(1)上，并对每个轴承(17)提供轴向约束；滤光盘轮盘(4)为圆形盘状结构，滤光片组(6)均布在滤光盘轮盘(4)内；驱动机构(3)固定安装在主支撑结构(1)上，带动滤光盘轮盘(4)转动；底部支撑结构(5)固定安装在主支撑结构(1)上，用于与外部相机连接；所述滤光片组(6)包括红光滤光片、绿光滤光片、蓝光滤光片、近红外滤光片、0°偏振片、45°偏振片、90°偏振片以及一个空置片；
所述驱动机构(3)包括驱动电机(15)、小齿轮(16)、驱动组件支架(18)；驱动组件支架(18)固定安装在主支撑结构(1)上；驱动电机(15)固定安装在驱动组件支架(18)上；轴承(17)的内圈滚动部分与滤光片轮盘(4)固定连接；小齿轮(16)固定安装在驱动电机(15)的转轴上；滤光片轮盘(4)通过圆周外侧的轮齿与小齿轮(16)啮合；驱动电机(15)带动小齿轮(16)转动，小齿轮(16)带动滤光片轮盘(4)转动，实现滤光片组(6)中各个滤光通道间的切换；所述滤光片组(6)每一滤光通道与焦面探测器组(14)的位置分别一一对应，所述探测器组具有的探测器个数与滤光片组的滤光通道个数相同。
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