RU175582U1 - Космический телескоп, комплексируемый с гиперспектральным блоком - Google Patents
Космический телескоп, комплексируемый с гиперспектральным блоком Download PDFInfo
- Publication number
- RU175582U1 RU175582U1 RU2016132872U RU2016132872U RU175582U1 RU 175582 U1 RU175582 U1 RU 175582U1 RU 2016132872 U RU2016132872 U RU 2016132872U RU 2016132872 U RU2016132872 U RU 2016132872U RU 175582 U1 RU175582 U1 RU 175582U1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- mirror
- lens
- plane
- telescope
- hyperspectral
- Prior art date
Links
- 239000002131 composite material Substances 0.000 claims abstract description 6
- 238000005286 illumination Methods 0.000 claims abstract description 5
- 230000005855 radiation Effects 0.000 abstract description 5
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract 1
- 230000003595 spectral effect Effects 0.000 description 12
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 6
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 5
- 229920000049 Carbon (fiber) Polymers 0.000 description 2
- 230000004075 alteration Effects 0.000 description 2
- 239000004917 carbon fiber Substances 0.000 description 2
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 2
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000005693 optoelectronics Effects 0.000 description 2
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 2
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 230000018109 developmental process Effects 0.000 description 1
- 230000004907 flux Effects 0.000 description 1
- 238000009940 knitting Methods 0.000 description 1
- 210000001747 pupil Anatomy 0.000 description 1
- 238000012216 screening Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01J—MEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
- G01J3/00—Spectrometry; Spectrophotometry; Monochromators; Measuring colours
- G01J3/12—Generating the spectrum; Monochromators
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B23/00—Telescopes, e.g. binoculars; Periscopes; Instruments for viewing the inside of hollow bodies; Viewfinders; Optical aiming or sighting devices
- G02B23/02—Telescopes, e.g. binoculars; Periscopes; Instruments for viewing the inside of hollow bodies; Viewfinders; Optical aiming or sighting devices involving prisms or mirrors
- G02B23/04—Telescopes, e.g. binoculars; Periscopes; Instruments for viewing the inside of hollow bodies; Viewfinders; Optical aiming or sighting devices involving prisms or mirrors for the purpose of beam splitting or combining, e.g. fitted with eyepieces for more than one observer
Landscapes
- Telescopes (AREA)
- Lenses (AREA)
Abstract
Космический телескоп содержит общий зеркальный объектив для многоспектрального телескопа и космического гиперспектрального блока, построенный по схеме Корша и содержащий первый каскад из асферического зеркала 1 и вторичного выпуклого гиперболического зеркала 2, поворотное плоское зеркало 3 и второй каскад из силового зеркала 4 в виде вогнутого эллипсоида. Плоское зеркало 3 размещено вблизи плоскости промежуточного изображения, создаваемого первым каскадом. В плоскости оправы вторичного зеркала 2 установлен осесимметричный непрозрачный экран 6 с диаметром, превышающим поперечный линейный размер вторичного зеркала 2 на величину, необходимую для экранирования той части входящего пучка, которая после отражения от силового зеркала 4 попадала бы на элементы узла поворотного зеркала 3. Элементы конструкции вторичного зеркала 2 и поворотного зеркала 3, находящиеся в пределах рабочего пучка, изготовлены из композитного материала высокой жесткости, имеют малую толщину при значительной их длине и обеспечивают рассеяние в направлении плоскости изображения не более 0,1% от освещенности изображения. Технический результат - уменьшение искажений волнового фронта и рассеянного излучения от элементов конструкции и снижение экранирования светового пучка на входе в объектив. 6 ил.
Description
Область применения
Оптическое спектральное приборостроение, в частности бортовые космические спектральные системы.
Устройство предназначено в первую очередь для применения на малогабаритных космических аппаратах (МКА) в составе современных космических систем дистанционного зондирования Земли (ДЗЗ) с использованием зеркальных телескопов и обеспечивающих многоспектральный режим наблюдения земной поверхности при помощи гиперспектрального блока. Наиболее известная оптическая схема телескопа, используемая в системах ДЗЗ - это схема Корша.
Уровень техники
Для обеспечения многоспектрального диапазона работы гиперспектрального блока в качестве входного объектива в последних разработках применяется, как правило, зеркальный объектив. Наиболее приемлем для схем с гиперспектральным блоком объектив, построенный по схеме Кука, т.е. объектив без центрального экранирования. Однако практическое использование этого объектива при диаметре главного зеркала более 0,3 м затруднено ввиду сложности его изготовления.
Наиболее близким по своей технической сущности к заявляемой полезной модели является космический телескоп [патент на изобретение RU 2529052, кл. С2, опубл. 27.09.2014], который может быть использован в оптико-электронных космических телескопах для дистанционного зондирования Земли. Телескоп содержит объектив, установленные в фокальной плоскости оптико-электронные приемники изображения и спектрометр, содержащий входную щель, установленную в фокальной плоскости объектива, и фокусирующую диспергирующую систему. Объектив телескопа выполнен из вогнутого главного зеркала, выпуклого вторичного зеркала и предфокального линзового корректора полевых аберраций.
Недостатком данного решения является наличие в объективе телескопа линзового оптического элемента - предфокального корректора полевых аберраций, существенно затрудняющего использование космического телескопа в многоспектральном диапазоне.
Раскрытие сущности
Основной задачей полезной модели является использование зеркального объектива сверхвысокого разрешения, построенного по схеме Корша, скорректированного с целью уменьшения искажений волнового фронта падающего излучения, уменьшения рассеянного излучения от элементов конструкции и снижения потерь площади рабочего светового пучка на входе в объектив, обусловленного экранированием элементами крепления и деталями крепления узла плоского поворотного зеркала, для обеспечения одновременной работы многоспектрального телескопа и космического гиперспектрального блока.
На данный момент применяется оптико-электронный многоспектральный комплекс, состоящий из двух приборов: многоспектрального телескопа с объективом № 1 (фиг. 1) и многоспектрального гиперспектрометра с объективом № 2 (фиг. 2).
В фокальной плоскости объектива № 1 и объектива № 2 устанавливаются щели, через которые проецируются сфокусированные «щелевые» изображения наблюдаемой поверхности Земли, далее направляемые поворотными зеркалами:
в многоспектральном телескопе - на фотоприемное устройство (ФПУ) с соответствующей спектральной чувствительностью (Δλ);
в многоканальном гиперспектрометре (гиперспектральном блоке) - на вход многоканального интерферометра и далее на ФПУ с соответствующей спектральной чувствительностью (Δλ).
В оптической схеме телескопа результаты наблюдений при необходимости совмещаются (по спектральным диапазонам и по координатам проецируемого изображения).
На выходе гиперспектрометра получают интерферограммы для каждой «точки» и области земной поверхности, проецируемой объективом на вход интерферометра, для каждого спектрального диапазона.
Совмещение пространственного изображения (на выходе телескопа) и спектрального (на выходе гиперспектрального блока) для одной и той же области пространства достаточно сложно, требуется постоянная союстировка фокальных плоскостей обоих объективов и ее сохранность в полете.
Для устранения этого недостатка предлагается телескоп комплексируемый с гиперспектральным блоком, в котором используется только один объектив, а именно, объектив телескопа.
Описание чертежей
Фиг. 1 - блок-схема телескопа со своим зеркальным объективом (объектив №1) с несколькими спектральными каналами.
Фиг. 2 - блок-схема гиперспектрометра со своим зеркальным объективом (объектив №2) на несколько спектральных каналов.
Фиг. 3 - блок-схема совмещенных телескопа и гиперспектрометра с одним зеркальным объективом от телескопа.
Фиг. 4 - схема композиционного построения объектива, содержащая силовые зеркала (1, 2 и 4), два плоских вспомогательных зеркала (3 и 5), осесимметричный непрозрачный экран (6), две щели (7).
Фиг. 5 - элементы конструкции, обеспечивающие крепление вторичного зеркала (2) - это спицы (8).
Фиг. 6 - вид схемы объектива в плоскости разреза В-В, где 1 и 2 - силовые зеркала, 3 - вспомогательное зеркало, 9 - рабочий световой пучок.
Осуществление полезной модели.
Объектив, построенный по схеме Кука, т.е. объектив без центрального экранирования, наиболее приемлемый для предлагаемой схемы, но затруднительно и нерационально использовать при диаметре главного зеркала более 0,3 м ввиду сложности его изготовления.
В качестве общего входного объектива космического телескопа, комплексируемого с гиперспектральным блоком, предлагается использовать зеркальный объектив, построенный по схеме Корша.
Однако при этом зеркальный объектив Корша в общей схеме (телескоп плюс гиперспектральный блок) должен быть откорректирован таким образом, чтобы в нем отсутствовало экранирование входящих оптических лучей элементами конструкции объектива по мере их прохождения через объектив и обеспечить минимальное рассеяние на элементах конструкции, находящихся в пределах рабочих световых пучков. Особенности предлагаемого комплекса.
1) Предлагается использование одного объектива № 1 (фиг. 1) телескопа, что автоматически приведет к уменьшению массы на 15-20 кг.
2) Возможность одновременного наблюдения одного и того же участка земной поверхности обоими приборами комплекса без подфокусировки каждого прибора (так как объектив общий).
3) Совмещение информации по пространственным координатам (от телескопа) и спектральным характеристикам (от гиперспектрального блока) наблюдаемой поверхности Земли.
4) В предлагаемом комплексе обеспечивается использование единой схемы управления двумя целевыми приборами (телескоп и гиперспектрометр).
5) В фокальной плоскости объектива расположены две щели 7 (см. фиг. 4). В первую щель проецируется изображение, формируемое телескопом, во вторую - изображение, направляемое далее в интерферометр. Щели расположены перпендикулярно вектору скорости КА (вектор скорости на фиг. 4 направлен вдоль оси X). Для использования на входе гиперспектрального блока объектива, используемого в телескопе (по схеме Корша), необходимо, в первую очередь, максимально убрать из внутреннего объема объектива световые лучи (рабочие пучки), экранируемые конструкционными элементами объектива с тем, чтобы остаточное рассеяние на элементах конструкции, находящихся в пределах рабочих световых пучков, составляло менее 0,2% от общего светового потока, проецируемого на фокальную плоскость.
Схема композиционного построения основного объектива космического телескопа, комплексируемого с гиперспектральным блоком (пространственное расположение зеркал в схеме Корша), представлена на фиг. 4. Оптическая система основного объектива зеркальная, «двухкаскадная» содержит 3 силовых зеркала (1, 2 и 4) и два плоских вспомогательных зеркала (3 и 5).
Первый каскад объектива включает в себя вогнутое асферическое зеркало 1 и выпуклое гиперболическое зеркало 2. Промежуточное изображение строится вблизи плоского поворотного зеркала 3.
Второй каскад построен на вогнутом эллипсоиде 4, который корректирует качество промежуточного изображения.
Для обеспечения одновременной работы двух приборов (телескопа и гиперспектрального блока) в общем объективе выполнена коррекция отдельных элементов конструкции с целью уменьшения искажений волнового фронта падающего излучения и снижения уровня рассеянного излучения, а именно:
1) поворотное плоское зеркало 3 устанавливается вблизи плоскости промежуточного изображения, создаваемого первым каскадом схемы (двумя первыми силовыми зеркалами - главным 1 и вторичным 2). Это обеспечивает минимальные геометрические размеры поворотного зеркала 3, что позволяет исключить попадание на элементы его конструкции:
рабочих лучей, засвечивающих входное зеркало 1 объектива;
рабочих лучей, отраженных от входного зеркала 1 в сторону вторичного зеркала 2.
2) в плоскости оправы вторичного зеркала 2 на входе в объектив размещается осесимметричный непрозрачный экран 6 с диаметром, превышающим поперечные размеры вторичного зеркала настолько, чтобы обеспечить полную защиту элементов конструкции поворотного зеркала 3 от засветки рабочим пучком, отраженным от силового зеркала 4;
3) элементы конструкции (спицы), обеспечивающие крепление вторичного зеркала 2, находящиеся в пределах рабочего пучка, изготавливаются из композитного материала (углепластика), характеризующегося высокой жесткостью. Это позволяет использовать спицы (поз. 8 на фиг. 5) малой толщины при значительной их длине и обеспечивает минимальное экранирование площади входного зрачка.
По конструктивным требованиям при использовании композитного материала отношение ширины спицы к ее длине возможно принять равным 1:80. При этом потери площади рабочего светового пучка на входе в объектив, обусловленные экранированием 4-мя спицами, составят не более 1%.
4. Элементы конструкции узла крепления поворотного зеркала 3 к центральной теневой зоне входного (главного) зеркала 1, которые находятся в пределах рабочего светового пучка 9, отраженного от силового зеркала 4 (на фиг. 6 - зона ΔL), изготавливаются из композитного материала высокой жесткости (углепластика), что позволяет снизить поперечные размеры детали крепления на проблемном участке и обеспечивает минимальное экранирование рабочего светового пучка.
При ширине штанги крепления поворотного зеркала на участке ΔL (в пределах светового пучка), равной 0,04 от длины отрезка штанги на этом участке, потери площади светового пучка составят не более 0,4%.
Узлы крепления вторичного 2 и малого плоского поворотного зеркал 3, находящиеся в пределах рабочего пучка, имеют форму и светотехнические характеристики поверхностей, которые обеспечивают минимальное рассеяние в направлении плоскости изображения. В результате на выходе объектива формируется поле изображения с равномерной освещенностью по всему полю и уровнем «паразитной» освещенности, обусловленной рассеянием на элементах конструкции, не превышающим 0,1% от освещенности изображения.
Ввиду того, что схема объектива чисто зеркальная, аппаратура может быть реализована как многоспектральная и многоканальная:
1. Телескоп, работающий в нескольких спектральных диапазонах (например, состоящий из 3-х каналов - УФ-канал, канал видимого диапазона и канал ИК-диапазона 3-5 мкм);
2. Гиперспектральный блок (на несколько спектральных каналов - в зависимости от поставленной задачи):
1 канал – УФ-диапазон - 0,2-0,3 и 0,3-0,4 мкм,
2 канал - видимый + ближний ИК-диапазоны - 0,4-1,0 и 1,0-2,5 мкм.
В результате предлагаемая модель объектива сверхвысокого разрешения, построенного по схеме Корша, обеспечивает работу двух приборов: многоспектрального телескопа и гиперспектрального блока.
Claims (5)
- Космический телескоп, комплексируемый с гиперспектральным блоком, содержащий общий зеркальный объектив для многоспектрального телескопа и космического гиперспектрального блока, отличающийся тем, что общий зеркальный объектив построен по схеме Корша и содержит первый каскад из асферического зеркала 1, вторичного выпуклого гиперболического зеркала 2, поворотное плоское зеркало 3 и второй каскад из силового зеркала 4 в виде вогнутого эллипсоида, при этом
- поворотное плоское зеркало 3 размещено вблизи плоскости промежуточного изображения, создаваемого первым каскадом, включающим асферическое зеркало 1 и выпуклое гиперболическое зеркало 2;
- в плоскости оправы вторичного выпуклого гиперболического зеркала 2 установлен осесимметричный непрозрачный экран 6 с диаметром, превышающим поперечный линейный размер вторичного выпуклого гиперболического зеркала 2 на величину, необходимую для экранирования той части падающего на асферическое зеркало 1 входящего светового пучка, которая на выходе второго каскада после отражения от силового зеркала 4 в виде вогнутого эллипсоида образует осевую часть выходного рабочего пучка, попадающего на элементы конструкции крепления узла поворотного зеркала 3 и засвечивающего эти элементы конструкции;
- элементы конструкции крепления узлов вторичного выпуклого гиперболического зеркала 2 и поворотного зеркала 3, находящиеся в пределах рабочего пучка, изготовлены из композитного материала высокой жесткости и имеют малую толщину при значительной их длине;
- форма и светотехнические характеристики поверхностей элементов конструкции узлов крепления вторичного выпуклого гиперболического зеркала 2 и малого поворотного зеркала 3 обеспечивают рассеяние в направлении плоскости изображения не более 0,1% от освещенности изображения.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2016132872U RU175582U1 (ru) | 2016-08-10 | 2016-08-10 | Космический телескоп, комплексируемый с гиперспектральным блоком |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2016132872U RU175582U1 (ru) | 2016-08-10 | 2016-08-10 | Космический телескоп, комплексируемый с гиперспектральным блоком |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU175582U1 true RU175582U1 (ru) | 2017-12-11 |
Family
ID=60719217
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2016132872U RU175582U1 (ru) | 2016-08-10 | 2016-08-10 | Космический телескоп, комплексируемый с гиперспектральным блоком |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU175582U1 (ru) |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20110109903A1 (en) * | 2009-11-09 | 2011-05-12 | National Tsing Hua University | Imaging Spectrometer |
| RU2529052C2 (ru) * | 2012-12-21 | 2014-09-27 | Открытое акционерное общество "ЛОМО" | Космический телескоп |
| CN104181687A (zh) * | 2014-08-06 | 2014-12-03 | 中国科学院国家天文台南京天文光学技术研究所 | 集太阳观测与恒星观测功能于一体的多功能天文望远镜 |
| US20150022811A1 (en) * | 2013-07-19 | 2015-01-22 | Corning Incorporated | Compact hyperspectral imaging system |
-
2016
- 2016-08-10 RU RU2016132872U patent/RU175582U1/ru active
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20110109903A1 (en) * | 2009-11-09 | 2011-05-12 | National Tsing Hua University | Imaging Spectrometer |
| RU2529052C2 (ru) * | 2012-12-21 | 2014-09-27 | Открытое акционерное общество "ЛОМО" | Космический телескоп |
| US20150022811A1 (en) * | 2013-07-19 | 2015-01-22 | Corning Incorporated | Compact hyperspectral imaging system |
| CN104181687A (zh) * | 2014-08-06 | 2014-12-03 | 中国科学院国家天文台南京天文光学技术研究所 | 集太阳观测与恒星观测功能于一体的多功能天文望远镜 |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| Стариченкова В.Д., Самохина И. А., Чиванов А.Н., Особенности оптических систем для многоканального гиперспектрометра, СБОРНИК ТЕЗИСОВ ДОКЛАДОВ научно-технической конференции "ГИПЕРСПЕКТРАЛЬНЫЕ ПРИБОРЫ И ТЕХНОЛОГИИ", Красногорск, 17-18 января 2013, http://www.contenant.ru/1electron_mag/tezis/yan2013.pdf. * |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Sterken et al. | Astronomical photometry: a guide | |
| US9121760B2 (en) | Room-temperature filtering for passive infrared imaging | |
| Taylor et al. | Seeing-limited radial velocity field mapping of extended emission line sources using a new imaging Fabry–Perot system | |
| US4521068A (en) | Cooled field optical system for infrared telescopes | |
| CN110186562B (zh) | 全波段大相对孔径Dyson光谱成像系统 | |
| CN111694141B (zh) | 红外显微镜 | |
| US20210310938A1 (en) | Method and fourier transformation spectrometer with double beam interferometer for single shot imaging fourier spectroscopy | |
| CN110672206B (zh) | 一种双狭缝曲面棱镜色散超大视场光谱仪光学系统 | |
| RU182719U1 (ru) | Бинокль для дневного и ночного наблюдения | |
| Guenther et al. | Infrared spectrum and proper motion of the brown dwarf companion of HR 7329 in Tucanae | |
| US3580679A (en) | Solar spectrographs | |
| RU175582U1 (ru) | Космический телескоп, комплексируемый с гиперспектральным блоком | |
| US8937764B2 (en) | Optical system with off-axis packaged illuminator | |
| RU2369885C2 (ru) | Двухканальная зеркально-линзовая оптическая система (варианты) | |
| Blank et al. | Axicon for imaging spectrometer | |
| JP6824438B2 (ja) | 広帯域光学システム及び方法 | |
| Zhou et al. | Dome-diffuser flat-fielding for schmidt telescopes | |
| Mao et al. | A 3-channel CCD photometer at the Xinglong Observatory | |
| Lorenzini et al. | Optical design of the lightning imager for MTG | |
| RU207727U1 (ru) | Зеркальный объектив для малогабаритного космического телескопа | |
| KR20210041060A (ko) | 압축형 분광기 및 이를 포함하는 기구 | |
| Mawet et al. | High Contrast Imaging with the New Vortex Coronagraph on NACO | |
| RU2344383C2 (ru) | Широкодиапазонный фурье-гиперспектрометр | |
| CN110146165B (zh) | 一种短波红外成像光谱系统 | |
| RU2690034C1 (ru) | Зеркальный объектив |