一种适用于亮背景成像条件下的镜筒结构制造技术

本发明专利技术提供了一种适用于亮背景成像条件下的镜筒结构，包括镜筒筒体、阵列式微蜂窝孔和吸光涂层，所述阵列式微蜂窝孔设于镜筒筒体内表面，吸光涂层涂覆于微蜂窝孔的环形内壁上，进入光机系统的非视场光或光机系统内光学件、结构件产生的二次杂散光斜入射到镜筒筒体的微蜂窝孔内壁上，通过吸光涂层对微蜂窝孔腔体内反射的光线进行多阶吸收。镜筒结构基于阻抗匹配和有效衰减吸波电磁理论，对蜂窝微结构开孔角度、蜂窝高度、蜂窝孔径、蜂窝壁厚等参数进行设计，使该器件可克服传统消杂光手段对于成像杂散光抑制比低(90％)、散射方向不确定等不足，实现视场范围内可见/近红外杂散光弱反射、多级衰减、强吸收，抑制效果＞99％。抑制效果＞99％。抑制效果＞99％。

【技术实现步骤摘要】
一种适用于亮背景成像条件下的镜筒结构


[0001]本专利技术属于光学成像器件
，特别涉及一种适用于亮背景成像条件下的镜筒结构。

技术介绍

[0002]杂散光主要分为以下三种：(1)外部杂散光，对空间相机而言为视场外环境中太阳光、地气光、月光等强辐射源所发出的辐射能量。(2)内部杂散光，主要是控制电机、温控热源、温度较高的光学元件等产生的热辐射。(3)成像杂散光，此类杂光是成像光线的非正常路径传播导致的，如其在光学元件表面发生的残余反射、散射及衍射，其中偶数次反射在探测器形成的光斑即为鬼像。以上三种杂光中，内部杂散光主要在红外光学系统中存在，成像杂散光存在于特定的系统条件中，第一类外部杂散光普遍影响着所有的光学系统。
[0003]在对日成像或探测目标与背景亮度差异极大时，有效目标信号极易被无效背景信号所淹没，因此必须要解决杂散光对探测系统影响。在亮背景成像条件下，外部杂散光和成像杂散光是杂散光来源的主要因素。外部杂散光通常采用遮光罩、挡光环组件进行遮拦、抑制，而对于成像杂散光，由于传统探测载荷通常对地成像或深空探测，成像杂散光对于探测能力影响小，对此相关的抑制、解决措施极少。
[0004]成像杂散光的主要来源和影响如下：视场内杂散光进入探测系统后经光学结构与元件的散射后，光线打在镜筒内壁反射至探测器，杂散光会在被观测物体的像的周围形成光晕，增大图像背景噪声。高流强太阳光进入系统后会在光学及结构系统中产生非成像光线，到达探测器感光面的非成像光线或者经过非设计光路到达感光面的成像光线会严重影响探测器接收目标光线。杂散光在成像面上产生能量极高的光斑，同时造成成像对比度降低、图像层次降低、清晰度变差。
[0005]为削弱视场内强杂散光的问题，目前通常借助黑漆和消光螺纹设计，实现90％的杂光抑制，但面对亮背景成像的应用背景，视场内10％的光线发生的散射、反射现象仍会对成像造成致命的影响。

技术实现思路

[0006]为了克服现有技术中的不足，本专利技术人进行了锐意研究，提供了一种适用于亮背景成像条件下的镜筒结构，基于阻抗匹配和有效衰减吸波电磁理论，对蜂窝微结构开孔角度、蜂窝高度、蜂窝孔径、蜂窝壁厚等参数进行设计，使该器件可克服传统消杂光手段对于成像杂散光抑制比低(90％)、散射方向不确定等不足，实现视场范围内可见/近红外杂散光弱反射、多级衰减、强吸收，抑制效果＞99％，从而完成本专利技术。
[0007]本专利技术提供的技术方案如下：
[0008]一种适用于亮背景成像条件下的镜筒结构，包括镜筒筒体、阵列式微蜂窝孔和吸光涂层，所述阵列式微蜂窝孔设于镜筒筒体内表面，吸光涂层涂覆于微蜂窝孔的环形内壁上，进入光机系统的非视场光或光机系统内光学件、结构件产生的二次杂散光斜入射到镜
筒筒体的微蜂窝孔内壁上，通过吸光涂层对微蜂窝孔腔体内反射的光线进行多阶吸收。
[0009]进一步地，所述阵列式微蜂窝孔沿镜筒筒体的内表面成环形阵列，单一微蜂窝孔的开孔方向指向镜筒轴心。
[0010]进一步地，所述阵列式微蜂窝孔的开孔方向与镜筒轴心线的夹角为+85
°
～+90
°
范围内的任意值，以朝向镜筒口方向为正方向。更进一步地，所述阵列式微蜂窝孔中，距镜筒口不同距离的微蜂窝孔的开孔方向与镜筒轴心线的夹角不相等；距镜筒口越近，微蜂窝孔的开孔方向与镜筒轴心线的夹角越小；距镜筒口越远，微蜂窝孔的开孔方向与镜筒轴心线的夹角越大。
[0011]进一步地，所述阵列式微蜂窝孔的蜂窝高度为1～2mm，相邻微蜂窝孔的中心距为0.5～1mm，微蜂窝孔的壁厚为0.1～0.2mm。
[0012]进一步地，所述吸光涂层等厚涂覆在阵列式微蜂窝孔的环形内壁上。
[0013]进一步地，所述阵列式微蜂窝孔与镜筒筒体采用一体化设计、加工。
[0014]进一步地，所述镜筒结构的加工方法包括以下步骤：
[0015]S1，采用切片软件将镜筒筒体与阵列式微蜂窝孔一体化三维CAD模型离散成具有一定厚度及顺序的层状切片；
[0016]S2，根据每一层切片的轮廓，设定激光器的扫描路径、速度及激光强度等，转换成相应的计算机程序；
[0017]S3，将激光熔化沉积腔抽成真空状，同时充入惰性气体；
[0018]S4，通过程序控制粉末辊轮将粉末送至基板，形成一层均匀的金属粉末；
[0019]S5，激光器在计算机的控制下进行扫描，熔化铺好的粉末，完成单一切片加工；循环操作，完成镜筒筒体与阵列式微蜂窝孔的一体化加工。
[0020]根据本专利技术提供的一种适用于亮背景成像条件下的镜筒结构，具有以下有益效果：
[0021](1)本专利技术一种适用于亮背景成像条件下的镜筒结构，传统消杂光手段主要依靠黑漆和消光螺纹，对于成像杂散光并无专门解决措施，其抑制效果主要取决于黑漆吸光性能，本专利技术镜筒结构，基于阻抗匹配和有效衰减吸波电磁理论，对微蜂窝孔结构的开孔角度、蜂窝高度、蜂窝孔径、蜂窝壁厚等参数进行设计，使该器件可克服传统消杂光手段对于成像杂散光抑制比低(90％)、散射方向不确定等不足，实现视场范围内可见/近红外杂散光弱反射、多级衰减、强吸收，抑制效果＞99％，大幅提升抑制能力；
[0022](2)本专利技术一种适用于亮背景成像条件下的镜筒结构，采用3D打印技术中激光选区熔化技术(SLM)，完成结构件分层加工，较传统加工手段，可实现微小、复杂结构精细化加工，不会产生微小结构加工变形、精度不够等问题；
[0023](3)本专利技术一种适用于亮背景成像条件下的镜筒结构，镜筒筒体与阵列式微蜂窝孔采用一体化加工设计，避免了镜筒筒体与阵列式微蜂窝孔之间耦合带来的误差，同时也避免了力学振动、热效应等因素带来的影响。
附图说明
[0024]图1为本专利技术一种适用于亮背景成像条件下的镜筒结构设计中镜筒筒体与阵列式微蜂窝孔的一体化结构图；
[0025]图2为本专利技术一种适用于亮背景成像条件下的镜筒结构设计中微蜂窝孔构型图；
[0026]图3为本专利技术一种适用于亮背景成像条件下的镜筒结构设计中微蜂窝孔吸光原理图；
[0027]图4为本专利技术一种适用于亮背景成像条件下的镜筒结构设计中镜筒筒体与阵列式微蜂窝孔的一体化3D打印加工流程图；
[0028]图5为本专利技术一种适用于亮背景成像条件下的镜筒结构设计中在Tracepro软件下无蜂窝结构内壁与蜂窝结构内壁杂散分析图。
具体实施方式
[0029]下面通过对本专利技术进行详细说明，本专利技术的特点和优点将随着这些说明而变得更为清楚、明确。
[0030]在这里专用的词“示例性”意为“用作例子、实施例或说明性”。这里作为“示例性”所说明的任何实施例不必解释为优于或好于其它实施例。尽管在附图中示出了实施例的各种方面，但是除非特别指出，不必按比例绘制附图。
[0031]本专利技术提供了一种适用于亮背景成像条件下的镜筒结构，该器件可克服传统消杂光手段对于成像杂散光抑制比低(90％)、散射方向不确定等不足，可本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种适用于亮背景成像条件下的镜筒结构，其特征在于，包括镜筒筒体、阵列式微蜂窝孔和吸光涂层，所述阵列式微蜂窝孔设于镜筒筒体内表面，吸光涂层涂覆于微蜂窝孔的环形内壁上，进入光机系统的非视场光或光机系统内光学件、结构件产生的二次杂散光斜入射到镜筒筒体的微蜂窝孔内壁上，通过吸光涂层对微蜂窝孔腔体内反射的光线进行多阶吸收。2.根据权利要求1所述的一种适用于亮背景成像条件下的镜筒结构，其特征在于，所述阵列式微蜂窝孔沿镜筒筒体的内表面成环形阵列，单一微蜂窝孔的开孔方向指向镜筒轴心。3.根据权利要求1所述的一种适用于亮背景成像条件下的镜筒结构，其特征在于，所述阵列式微蜂窝孔的开孔方向与镜筒轴心线的夹角为+85
°
～+90
°
范围内的任意值，以朝向镜筒口方向为正方向。4.根据权利要求1所述的一种适用于亮背景成像条件下的镜筒结构，其特征在于，所述阵列式微蜂窝孔中，距镜筒口不同距离的微蜂窝孔的开孔方向与镜筒轴心线的夹角不相等。5.根据权利要求1所述的一种适用于亮背景成像条件下的镜筒结构，其特征在于，所述阵列式微蜂窝孔中，距镜筒口越近，微蜂窝孔的开孔方向与镜筒轴心线的夹角越小；距镜筒口越远，...

【专利技术属性】
技术研发人员：单睿，张琢，代树武，王颖，黄长宁，李朝龙，钟晓明，董联庆，杨立欣，陈英，
申请(专利权)人：北京空间机电研究所，
类型：发明
国别省市：