【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于空间遥感，具体涉及一种空间面阵高光谱相机焦面组件。
技术介绍
1、卫星和空间相机的微小型化是当前空间遥感领域的重要趋势，是实现一箭多星技术，节约研制和发射成本，缩短研制周期的重要前提。微小型化与空间相机的观测效能在一定程度上是相悖的，口径与视场角的限制使得小型空间相机众多功能单元的安装与布置严重受限。
2、高光谱遥感对地物的精细分类和识别具有突出的优势，已经成为天基侦查的重要技术手段，在地面和海上伪装目标及真假目标的识别和分析方面发挥了重要作用。面阵凝视成像结合敏捷型卫星机动技术可以很好地对热点地区进行长时间监视，是众多微小卫星的主要工作模式。传统面阵高光谱相机多采用分色棱镜、光栅、狭缝等元件实现一维光谱细分，结合视场扫描机构实现二维面阵光谱成像，或者采用滤光轮切换实现面阵光谱细分，传统方法系统体积大、结构复杂、可靠性较低。像素级多层滤光薄膜技术的应用将面阵高光谱细分功能在探测器端实现，减小了相机的体积、重量和复杂度，但受限于目前的多层滤光薄制造成本和技术水平，单片探测器靶面不能过大且谱段范围受光谱分辨率的制约不能完全覆盖工作波段，因此面阵高光谱焦面组件需要采用多片面阵探测器拼接才能实现。对于微小型空间相机，在有限的空间范围内实现视场分割、谱段分色、机械安装和探测器拼接并保证其空间力热环境适应性和稳定性是一项挑战。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于提出一种适用于空间体积受限，光路高度折叠集成化，多片探测器高精度拼接的空间面阵高光谱相机焦面组件，解决现
2、为实现上述目的，本专利技术的一种空间面阵高光谱相机焦面组件包括：
3、焦面支架，所述焦面支架上设置有第一基准面、第一平行面、第二基准面、组件安装面、注胶孔和预制销钉孔；所述第一平行面与第一基准面呈左右对称关系，共面度优于0.003mm，与第一基准面平行度优于0.005mm，所述第二基准面与第一基准面垂直度优于0.005mm；所述组件安装面与第一基准面垂直度优于0.01mm；
4、通过预制销钉孔定位安装在焦面支架内部组件安装面的分色镜组件；所述分色镜组件的分色镜双面分别镀分色膜和增透膜，反射波段450nm～600nm，透射波段600nm～860nm；
5、安装在焦面支架内部通过注胶孔注浇定位的第一分光反射镜组件和第二分光反射镜组件，第一分光反射镜组件和第二分光反射镜组件分别接收分色镜组件的反射光线和透射光线；
6、安装在第一基准面和第一平行面的四组结构相同的光谱探测器组件，即第一光谱探测器组件、第二光谱探测器组件、第三光谱探测器组件和第四光谱探测器组件，第一光谱探测器组件和第二光谱探测器组件相对第一分光反射镜组件对称，第三光谱探测器组件和第四光谱探测器组件相对第二分光反射镜组件对称；
7、以及设置在焦面支架上端的防尘盖；
8、入射光线照射至分色镜组件的分色镜，经分色镜反射的光线经第一分光反射镜组件分光后照射至第一光谱探测器组件的第一光谱像面、第二光谱探测器组件的第二光谱像面；经分色镜透射的光线经第二分光反射镜组件分光后照射至第三光谱探测器组件的第三光谱像面、第四光谱探测器组件的第四光谱像面上。
9、所述焦面支架材料为殷钢，线膨胀系数定制为≤0.6×10-6。
10、所述焦面支架的所述第一基准面由四处长方形凸台共面构成，共面度优于0.003mm；所述第二基准面平面度优于0.003mm，所述组件安装面平面度优于0.003mm。
11、所述注胶孔直径为φ2.5mm，通过注胶孔向第一分光反射镜组件和第二分光反射镜组件与所述焦面支架对应的安装界面注入光学环氧胶进行粘接固化定位；所述预制销钉孔直径为φ2.8mm，销钉通过焦面支架上的预制销钉孔与分色镜组件连接定位。
12、所述分色镜组件包括分色镜、分色镜框、薄片式柔性结构和分色镜调整垫；分色镜和分色镜框粘接装配；薄片式柔性结构和分色镜调整垫依次设置在分色镜框和焦面支架内部的组件安装面之间；分色镜和分色镜框之间的粘接剂为光学环氧胶；所述分色镜材料为石英玻璃，最小厚度4mm，面形均方根值均优于12nm；所述分色镜框材料为殷钢，线胀系数定制为≤0.6×10-6，薄片式柔性结构包括两片。
13、所述第一分光反射镜组件由第一分光反射镜和底座构成，所述第一分光反射镜底部加工有圆柱形凸台，圆柱面为粘接面，所述第一分光反射镜的圆柱面通过圆周均布的三处柔性结构与底座粘接固定，所述第一分光反射镜材料为微晶玻璃，第一分光反射镜的两个反射面垂直度优于0.005mm，面形优于12nm；所述底座材料为殷钢，线胀系数定制为≤0.6×10-6。
14、第一光谱探测器组件和第二光谱探测器组件对应探测光谱范围450nm～600nm，第三光谱探测器组件和第四光谱探测器组件对应探测光谱范围600nm～860nm。
15、第一光谱探测器组件、第二光谱探测器组件、第三光谱探测器组件和第四光谱探测器组件结构相同，与焦面支架的连接方式相同；所述第一光谱探测器组件由面阵探测器、探测器框和带通滤光片组成；所述探测器框加工有长方形凹槽，所述面阵探测器安装在探测器框的长方形凹槽内，所述长方形凹槽尺寸比探测器外形尺寸单侧大0.05mm～0.1mm；安装时，所述面阵探测器四周均匀涂抹导热胶，后嵌入所述探测器框的长方形凹槽内，所述带通滤光片待胶层固化后粘接于所述探测器框另一侧，所述第一光谱探测器组件外侧设置有探测器罩。
16、所述第一光谱探测器组件通过探测器调整垫固定在焦面支架上，通过修研探测器调整垫厚度和倾角调整每组光谱探测器组件中面阵探测器靶面的前后与倾斜；所述探测器调整垫为双面双凸台结构，双凸台共面度优于0.003mm，两侧平行度优于0.005mm。
17、所述焦面组件还包括设置在第二基准面上的基准准立方镜组件所述基准立方镜组件为边长14mm的立方体，其i面与焦面支架的第一基准面平行，ii面与焦面支架的第二基准面平行，安装误差均优于3″，通过所述基准立方镜组件在高光谱焦面与镜头集成时与相机坐标系快速对准。
18、本专利技术的有益效果为：本专利技术的一种空间面阵高光谱相机焦面组件通过分色镜实现光束的透射和反射实现不同波段的分光，分别通过两组分光反射镜组件接收经透射和反射的光线，进一步，通过两组分光反射镜组件实现反射分光并分别照射至四组光谱探测器组件上，实现了面阵高光谱焦面组件的面阵探测器拼接，对于微小型空间相机，在有限的空间范围内实现视场分割、谱段分色、机械安装和探测器拼接并保证其空间力热环境适应性和稳定性有着积极的作用。
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1.一种空间面阵高光谱相机焦面组件，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的一种空间面阵高光谱相机焦面组件，其特征在于，所述焦面支架(1)材料为殷钢，线膨胀系数定制为≤0.6×10-6。
3.根据权利要求1所述的一种空间面阵高光谱相机焦面组件，其特征在于，所述焦面支架(1)的所述第一基准面(101)由四处长方形凸台共面构成，共面度优于0.003mm；所述第二基准面(103)平面度优于0.003mm，所述组件安装面(104)平面度优于0.003mm。
4.根据权利要求1所述的一种空间面阵高光谱相机焦面组件，其特征在于，所述注胶孔(105)直径为Φ2.5mm，通过注胶孔(105)向第一分光反射镜组件(3)和第二分光反射镜组件(4)与所述焦面支架(1)对应的安装界面注入光学环氧胶进行粘接固化定位；所述预制销钉孔(106)直径为Φ2.8mm，销钉通过焦面支架(1)上的预制销钉孔(106)与分色镜组件(2)连接定位。
5.根据权利要求1所述的一种空间面阵高光谱相机焦面组件，其特征在于，所述分色镜组件(2)包括分色镜(201)、分色镜框(2
6.根据权利要求1所述的一种空间面阵高光谱相机焦面组件，其特征在于，所述第一分光反射镜组件(3)由第一分光反射镜(301)和底座(302)构成，所述第一分光反射镜(301)底部加工有圆柱形凸台，圆柱面为粘接面，所述第一分光反射镜(301)的圆柱面通过圆周均布的三处柔性结构(303)与底座(302)粘接固定，所述第一分光反射镜(301)材料为微晶玻璃，第一分光反射镜(301)的两个反射面垂直度优于0.005mm，面形优于12nm；所述底座(302)材料为殷钢，线胀系数定制为≤0.6×10-6。
7.根据权利要求1所述的一种空间面阵高光谱相机焦面组件，其特征在于，第一光谱探测器组件(5)和第二光谱探测器组件(6)对应探测光谱范围450nm～600nm，第三光谱探测器组件(7)和第四光谱探测器组件(8)对应探测光谱范围600nm～860nm。
8.根据权利要求1所述的一种空间面阵高光谱相机焦面组件，其特征在于，第一光谱探测器组件(5)、第二光谱探测器组件(6)、第三光谱探测器组件(7)和第四光谱探测器组件(8)结构相同，与焦面支架(1)的连接方式相同；所述第一光谱探测器组件(5)由面阵探测器(501)、探测器框(502)和带通滤光片(503))组成；所述探测器框(502)加工有长方形凹槽，所述面阵探测器(501)安装在探测器框(502)的长方形凹槽内，所述长方形凹槽尺寸比探测器外形尺寸单侧大0.05mm～0.1mm；安装时，所述面阵探测器(501)四周均匀涂抹导热胶，后嵌入所述探测器框(502)的长方形凹槽内，所述带通滤光片(503))待胶层固化后粘接于所述探测器框(502)另一侧，所述第一光谱探测器组件(5)外侧设置有探测器罩(505)。
9.根据权利要求1所述的一种空间面阵高光谱相机焦面组件，其特征在于，所述第一光谱探测器组件(5)通过探测器调整垫(504)固定在焦面支架(1)上，通过修研探测器调整垫(504)厚度和倾角调整每组光谱探测器组件(4)中面阵探测器(501)靶面的前后与倾斜；所述探测器调整垫(504)为双面双凸台结构，双凸台共面度优于0.003mm，两侧平行度优于0.005mm。
10.根据权利要求1-9中任意一项所述的一种空间面阵高光谱相机焦面组件，其特征在于，所述焦面组件还包括设置在第二基准面(103)上的基准准立方镜组件所述基准立方镜组件(11)为边长14mm的立方体，其I面与焦面支架(1)的第一基准面(101)平行，II面与焦面支架(1)的第二基准面(103)平行，安装误差均优于3″，通过所述基准立方镜组件(11)在高光谱焦面与镜头集成时与相机坐标系快速对准。
...【技术特征摘要】
1.一种空间面阵高光谱相机焦面组件，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的一种空间面阵高光谱相机焦面组件，其特征在于，所述焦面支架(1)材料为殷钢，线膨胀系数定制为≤0.6×10-6。
3.根据权利要求1所述的一种空间面阵高光谱相机焦面组件，其特征在于，所述焦面支架(1)的所述第一基准面(101)由四处长方形凸台共面构成，共面度优于0.003mm；所述第二基准面(103)平面度优于0.003mm，所述组件安装面(104)平面度优于0.003mm。
4.根据权利要求1所述的一种空间面阵高光谱相机焦面组件，其特征在于，所述注胶孔(105)直径为φ2.5mm，通过注胶孔(105)向第一分光反射镜组件(3)和第二分光反射镜组件(4)与所述焦面支架(1)对应的安装界面注入光学环氧胶进行粘接固化定位；所述预制销钉孔(106)直径为φ2.8mm，销钉通过焦面支架(1)上的预制销钉孔(106)与分色镜组件(2)连接定位。
5.根据权利要求1所述的一种空间面阵高光谱相机焦面组件，其特征在于，所述分色镜组件(2)包括分色镜(201)、分色镜框(202)、薄片式柔性结构(203)和分色镜调整垫(204)；分色镜(201)和分色镜框(202)粘接装配；薄片式柔性结构(203)和分色镜调整垫(204)依次设置在分色镜框(202)和焦面支架(1)内部的组件安装面(104)之间；分色镜(201)和分色镜框(202)之间的粘接剂为光学环氧胶；所述分色镜(201)材料为石英玻璃，最小厚度4mm，面形均方根值均优于12nm；所述分色镜框(202)材料为殷钢，线胀系数定制为≤0.6×10-6，薄片式柔性结构(203)包括两片。
6.根据权利要求1所述的一种空间面阵高光谱相机焦面组件，其特征在于，所述第一分光反射镜组件(3)由第一分光反射镜(301)和底座(302)构成，所述第一分光反射镜(301)底部加工有圆柱形凸台，圆柱面为粘接面，所述第一分光反射镜(301)的圆柱面通过圆周均布的三处柔性结构(303)与底座(302)粘接固定，所述第一分光反射镜(301)材料为微晶玻璃，第一分光反射镜(301)的两个反射面垂直...
【专利技术属性】
技术研发人员：梅贵，胡长虹，苗健宇，王书新，哈清华，胡庆龙，杨亮，
申请(专利权)人：中国科学院长春光学精密机械与物理研究所，
类型：发明
国别省市：
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