專利名稱：一種濾光片式雙波段小型紫外全向成像儀系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及光學(xué)機(jī)械領(lǐng)域，特別是一種濾光片式雙波段小型紫外全向成像儀系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
臨邊觀測(cè)技術(shù)是利用工作在外空間光學(xué)儀器測(cè)量大氣微量氣體的一種方式， 它集傳統(tǒng)天底觀測(cè)的高空間覆蓋率和掩星觀測(cè)的高垂直分辨率、高觀測(cè)精度于一身，是目前用于大氣探測(cè)的最新技術(shù)。國外設(shè)計(jì)的紫外波段大氣臨邊觀測(cè)儀器多為光譜儀或成像光譜儀結(jié)構(gòu)。光譜儀或成像光譜儀對(duì)大氣的特定臨邊方向進(jìn)行觀測(cè)，可以提供該觀測(cè)區(qū)豐富的光譜信息，但是觀測(cè)區(qū)受光學(xué)結(jié)構(gòu)限制，區(qū)域有限，無法同時(shí)對(duì)大氣層進(jìn)行大范圍、寬波段、高分辨率的綜合探測(cè)，進(jìn)而無法提供精確的大氣全方位、多時(shí)空信息。同時(shí)，光譜儀或成像光譜儀體積較大，比如歐空局1995年發(fā)射的The Global Ozone Monitoring Experiment (GOME) ,Mfi^ 55kg, _ _ 2003 ￥ 胃身寸白勺 Ozone Monitoring Instrument (OMI)，重量為65kg。因此，研制出一種新型的紫外波段大氣臨邊觀測(cè)儀器勢(shì)在必行。

發(fā)明內(nèi)容
針對(duì)上述情況，為了解決現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，本發(fā)明的目的就在于提供一種濾光片式雙波段小型紫外全向成像儀系統(tǒng)，可以有效解決體積大、重量大、結(jié)構(gòu)臃腫的問題。本發(fā)明解決技術(shù)問題采用的技術(shù)方案是，一種濾光片式雙波段小型紫外全向成像儀系統(tǒng)，包括兩個(gè)紫外寬波段成像儀、窄帶濾光片、濾光片輪和步進(jìn)電機(jī)，所說的紫外寬波段成像儀包括N棱錐反射鏡、寬波段紫外透鏡組、CXD探測(cè)器和電子學(xué)系統(tǒng)，N棱錐反射鏡前面依次放置寬波段紫外透鏡組、CXD探測(cè)器和電子學(xué)系統(tǒng)，窄帶濾光片放置在寬波段紫外透鏡組和N棱錐反射鏡之間，步進(jìn)電機(jī)放置在兩個(gè)紫外寬波段成像儀之間，步進(jìn)電機(jī)通過濾光片輪與窄帶濾光片相連。本發(fā)明通過使用高性能窄帶濾光片和紫外寬波段成像儀，可實(shí)現(xiàn)星下與臨邊同時(shí)探測(cè)，實(shí)現(xiàn)在紫外波段對(duì)大氣進(jìn)行大范圍、高分辨率探測(cè)，適用于中層大氣/臨近空間的高時(shí)空覆蓋探測(cè)需要。


圖1是本發(fā)明的一種濾光片式雙波段小型紫外全向成像儀系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。圖中，1、N棱錐反射鏡，2、窄帶濾波片，3、寬波段紫外透鏡組，4、C⑶探測(cè)器，5、步進(jìn)電機(jī)，6、電子學(xué)系統(tǒng)，7、濾光片輪。
具體實(shí)施例方式以下結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式
作詳細(xì)說明。
由圖1所示，一種濾光片式雙波段小型紫外全向成像儀系統(tǒng)，其特征在于，包括兩個(gè)紫外寬波段成像儀、窄帶濾光片2、濾光片輪7和步進(jìn)電機(jī)5，所說的紫外寬波段成像儀包括N棱錐反射鏡1、寬波段紫外透鏡組3、CXD探測(cè)器4和電子學(xué)系統(tǒng)6，N棱錐反射鏡1前面依次放置寬波段紫外透鏡組3、(XD探測(cè)器4和電子學(xué)系統(tǒng)6，CXD探測(cè)器4與電子學(xué)系統(tǒng) 6相連，窄帶濾光片2放置在寬波段紫外透鏡組3和N棱錐反射鏡1之間，步進(jìn)電機(jī)5放置在兩個(gè)紫外寬波段成像儀之間，濾光片輪7裝在步進(jìn)電機(jī)5上，窄帶濾光片2裝在濾光片輪 7上。所說的N棱錐反射鏡1的棱邊數(shù)為整數(shù)N，整數(shù)N的范圍為1彡N彡50。所說的N棱錐反射鏡1的銳角底角α范圍為50° ( α ^83.5°，鈍角底角β 范圍為96. 5°彡β彡130°，N棱錐反射鏡1的鈍角底面對(duì)應(yīng)窄帶濾光片2。所說的窄帶濾光片2為3對(duì)。所說的窄帶濾波片2以濾光片輪7的中心軸為對(duì)稱軸對(duì)稱分布。所說的CXD探測(cè)器4、寬波段紫外透鏡組3、窄帶濾波片2和N棱錐反射鏡1的中心軸在同一條直線上。所說的窄帶濾光片2與寬波段紫外透鏡組3之間的距離D范圍是7mm彡D彡13mm。所說的窄帶濾光片2與N棱錐反射鏡1之間的距離d的范圍是40mm彡d彡46mm。本發(fā)明中的N棱錐反射鏡1將半視場69° 75°壓縮為12° 18°，經(jīng)濾光片 2后通過寬波段紫外透鏡組3成像，在CXD探測(cè)器4上成一環(huán)形圖像；星下點(diǎn)10°視場角內(nèi)的場景經(jīng)窄帶濾光片2后，經(jīng)寬波段紫外透鏡組3直接成像，在CXD探測(cè)器4中心位置成一圓斑像。窄帶濾光片2由步進(jìn)電機(jī)5控制，實(shí)現(xiàn)一對(duì)波長同時(shí)探測(cè)。通過高性能的窄帶濾光片2實(shí)現(xiàn)探測(cè)波長信號(hào)測(cè)量。大氣反演技術(shù)通常對(duì)幾對(duì)波長信號(hào)同時(shí)進(jìn)行探測(cè)，利用測(cè)量信號(hào)反演大氣成分的分布，比如窄帶濾光片2的波長
與為一對(duì)，340nm與360nm為一對(duì)。本發(fā)明中的CXD探測(cè)器4為E2V公司生產(chǎn)的航天級(jí)紫外增強(qiáng)型47_20，可適應(yīng)空間環(huán)境；寬波段紫外透鏡3組采用熔石英與氟化鈣材料，系統(tǒng)焦距為20mm，工作波段為 265nm 380nm，環(huán)形視場空間角分辨率為0. 075° ；所述的步進(jìn)電機(jī)5為防冷焊、固體潤滑軸承直流無刷電機(jī)。為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清晰，以下結(jié)合實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步說明，應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用于解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。138° 150°大氣輻射由N棱錐形反射鏡1反射，經(jīng)窄帶濾光片2將工作范圍外的光譜濾掉后進(jìn)入寬波段紫外透鏡組3成像在CXD探測(cè)器4上；星下點(diǎn)大氣輻射經(jīng)N棱錐反射鏡1中心開孔進(jìn)入寬波段紫外透鏡組3成像在CXD探測(cè)器4上。濾光片式雙波段小型紫外全向成像儀系統(tǒng)給出360°視場下，臨邊方向視場角 138° 150°范圍的地球紫外臨邊像，空間分辨率3km，光譜分辨率20nm。在全向成像儀的像面、即CXD探測(cè)器4窗口上，138° 150°地球臨邊像和10°星下點(diǎn)大氣成環(huán)形和中心圓斑像。圓環(huán)像徑向強(qiáng)度變化反映了地球臨邊輻射亮度隨高度變化，中心亮斑反映了星下點(diǎn)10°視角內(nèi)大氣輻射亮度分布。為了同時(shí)獲得星下點(diǎn)10°視角內(nèi)大氣輻射和138° 150°范圍的地球紫外臨邊像，采用一般的光學(xué)系統(tǒng)難以達(dá)到，因此利用一個(gè)N棱錐反射鏡1和寬波段紫外成像儀組成一個(gè)折反式廣角物鏡光學(xué)成像單元，N棱錐反射鏡1面數(shù)選擇6。六棱錐反射鏡錐角為 47. 2°。在寬波段紫外透鏡組3前加窄帶濾光片保證系統(tǒng)工作的波段。窄帶濾光片2與寬波段紫外透鏡組3距離為10mm，與N棱錐反射鏡1距離為43mm，窄帶濾光片2等級(jí)為成像型，雜光抑制為0. 1%。濾光片式雙波段小型紫外全向成像儀系統(tǒng)結(jié)構(gòu)緊湊，使用一臺(tái)步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)，使用多個(gè)波長對(duì)測(cè)量，體積為350mm(長)X200mm(寬)X200mm(高)?？傊亓康陀赹g。所述的濾光片輪7將M對(duì)濾光片對(duì)稱分布，由步進(jìn)電機(jī)5驅(qū)動(dòng)。測(cè)量時(shí)，每對(duì)窄帶濾光片2位于紫外寬波段成像儀前，實(shí)現(xiàn)兩組波長同時(shí)探測(cè)。改變?yōu)V光片輪7的位置，實(shí)現(xiàn)下一對(duì)波長同時(shí)探測(cè)。本發(fā)明通過使用高性能窄帶濾光片和紫外寬波段成像儀，可實(shí)現(xiàn)星下與臨邊同時(shí)探測(cè)，實(shí)現(xiàn)在紫外波段對(duì)大氣進(jìn)行大范圍、高分辨率探測(cè)，適用于中層大氣/臨近空間的高時(shí)空覆蓋探測(cè)需要。
權(quán)利要求
1.一種濾光片式雙波段小型紫外全向成像儀系統(tǒng)，其特征在于，包括兩個(gè)紫外寬波段成像儀、窄帶濾光片O)、濾光片輪(7)和步進(jìn)電機(jī)(5)，所說的紫外寬波段成像儀包括N棱錐反射鏡(1)、寬波段紫外透鏡組(3)、CCD探測(cè)器(4)和電子學(xué)系統(tǒng)(6)，N棱錐反射鏡(1) 前面依次放置寬波段紫外透鏡組C3)、CCD探測(cè)器(4)和電子學(xué)系統(tǒng)(6)，CCD探測(cè)器(4)與電子學(xué)系統(tǒng)(6)相連，窄帶濾光片(2)放置在寬波段紫外透鏡組(3)和N棱錐反射鏡⑴之間，步進(jìn)電機(jī)( 放置在兩個(gè)紫外寬波段成像儀之間，濾光片輪(7)裝在步進(jìn)電機(jī)( 上， 窄帶濾光片(2)裝在濾光片輪(7)上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種濾光片式雙波段小型紫外全向成像儀系統(tǒng)，其特征在于，所說的N棱錐反射鏡(1)的棱邊數(shù)為整數(shù)N，整數(shù)N的范圍為1 < N < 50。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種濾光片式雙波段小型紫外全向成像儀系統(tǒng)，其特征在于，所說的N棱錐反射鏡(1)的銳角底角α范圍為50° ( α ^83.5°，鈍角底角β范圍為96. 5° ^ β ^ 130°，N棱錐反射鏡(1)的鈍角底面對(duì)應(yīng)窄帶濾光片O)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種濾光片式雙波段小型紫外全向成像儀系統(tǒng)，其特征在于，所說的窄帶濾光片(2)為3對(duì)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種濾光片式雙波段小型紫外全向成像儀系統(tǒng)，其特征在于，所說的窄帶濾波片O)以濾光片輪(7)的中心軸為對(duì)稱軸對(duì)稱分布。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種濾光片式雙波段小型紫外全向成像儀系統(tǒng)，其特征在于，所說的CCD探測(cè)器G)、寬波段紫外透鏡組(3)、窄帶濾波片⑵和N棱錐反射鏡⑴的中心軸在同一條直線上。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種濾光片式雙波段小型紫外全向成像儀系統(tǒng)，其特征在于，所說的窄帶濾光片⑵與寬波段紫外透鏡組⑶之間的距離D范圍是7mm彡D彡13mm。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種濾光片式雙波段小型紫外全向成像儀系統(tǒng)，其特征在于，所說的窄帶濾光片⑵與N棱錐反射鏡(1)之間的距離d的范圍是40mm彡d彡46mm。
全文摘要
一種濾光片式雙波段小型紫外全向成像儀系統(tǒng)涉及光學(xué)機(jī)械領(lǐng)域，本發(fā)明包括兩個(gè)紫外寬波段成像儀、窄帶濾光片、濾光片輪和步進(jìn)電機(jī)，所說的紫外寬波段成像儀包括N棱錐反射鏡、寬波段紫外透鏡組、CCD探測(cè)器和電子學(xué)系統(tǒng)，N棱錐反射鏡前面依次放置寬波段紫外透鏡組、CCD探測(cè)器和電子學(xué)系統(tǒng)，CCD探測(cè)器與電子學(xué)系統(tǒng)相連，窄帶濾光片放置在寬波段紫外透鏡組和N棱錐反射鏡之間，步進(jìn)電機(jī)放置在兩個(gè)紫外寬波段成像儀之間，濾光片輪裝在步進(jìn)電機(jī)上，窄帶濾光片裝在濾光片輪上。本發(fā)明通過使用高性能窄帶濾光片和紫外寬波段成像儀，實(shí)現(xiàn)星下與臨邊在紫外波段對(duì)大氣進(jìn)行大范圍、高分辨率探測(cè)，適用于中層大氣/臨近空間的高時(shí)空覆蓋探測(cè)需要。
文檔編號(hào)G01N21/00GK102175605SQ20101061555
公開日2011年9月7日 申請(qǐng)日期2010年12月30日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月30日
發(fā)明者曲藝, 林冠宇, 王淑榮 申請(qǐng)人:中國科學(xué)院長春光學(xué)精密機(jī)械與物理研究所