一种焦平面拼接反射镜的设计方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及空间光学遥感器的焦平面设计，特别是一种焦平面拼接反射镜的设计 方法。
【背景技术】
[0002] 随着光学遥感的快速发展，大视场的光学遥感器越来越多的得到应用。现有的单 片CCD器件的长度已经不能满足大视场光学遥感器的发展，因此需要多片CCD器件进行拼 接来满足大视场的光学遥感器的应用。传统的焦面CCD拼接有机械拼接、视场拼接和光学 拼接，机械拼接受结构工艺的限制，视场拼接和光学拼接相对更加常用，而视场拼接中两排 C⑶器件不能同时对同一目标成像，另外视场拼接要求垂直C⑶线阵方向视场加大、镜头重 量增加，因此光学拼接成为目前焦面拼接常用的一种方式。
[0003] 光学拼接包括半反半透式拼接和全反全透式拼接，半反半透式拼接中透射区和反 射区CCD接收到的能量只有一半，影响成像质量。全反全透式焦面拼接中拼接反射镜的边 缘切割光路会在焦平面上形成一个能量渐变的过渡区，因此在焦平面设计时，如果拼接反 射镜的切割光路在像平面上形成渐变区域的中心与CCD搭接区域中心不重合，会导致反射 区和透射区CCD搭接区能量不对称，影响成像质量，严重时会导致图像上存在没有图像的 区域，因此，焦平面拼接反射镜的设计是全反全透式焦平面设计的核心内容。
【发明内容】
[0004] 本发明解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供了一种根据光学系统中器 件的几何位置关系确定拼接反射镜形状、位置的焦平面拼接反射镜设计方法。
[0005] 本发明的技术解决方案是：一种焦平面拼接反射镜的设计方法，包括如下步骤：
[0006] (1)首先将出瞳置于像平面前方且与像平面平行，两者中心的连线与像平面垂直， 使CXD的感光区位于像平面上且为四边形，然后将出瞳中心记为O1，像平面中心为02,CXD 的感光区的四个顶点记为C、D、E、F，CXD感光区上边缘EC延长线与子午面交点为A，C⑶感 光区下边缘FD延长线与子午面交点为B，O1A记为f2,O1B记为f\，O1O2记为f;
[0007] (2)在像平面上以O2为原点、像平面与弧矢面的公共轴线为X轴、像平面与子午面 的公共轴线为Y轴建立坐标系后得到C⑶感光区四个顶点坐标为D(Xl，yi)、C(Xl，y2)、F(x2， y"i)、E (x2，y2)，
【主权项】
1. 一种焦平面拼接反射镜的设计方法，其特征在于包括如下步骤： (1) 首先将出瞳置于像平面前方且与像平面平行，两者中心的连线与像平面垂直，使 CXD的感光区位于像平面上且为四边形，然后将出瞳中心记为O 1，像平面中心为02, C⑶的感 光区的四个顶点记为C、D、E、F，CXD感光区上边缘EC延长线与子午面交点为A，CXD感光区 下边缘FD延长线与子午面交点为B，O 1A记为f2, O1B记为f\，O1O2记为f ; (2) 在像平面上以O2为原点、像平面与弧矢面的公共轴线为X轴、像平面与子午面的公 共轴线为Y轴建立坐标系后得到CCD感光区四个顶点坐标为D (X1, yj AU1, y2)、F (x2, y)、 E (x2，y2)，
(3) 将四边形的拼接反射镜的反射面置于出瞳与像平面之间，记拼接反射镜的反射面 四个顶点分别为A、G2、G 3、G4，并使得拼接反射镜的反射面上沿G3G2与AE平行，拼接反射镜 的反射面下沿G 1G4与BF平行，且点0 i、点G2、点G3、点G5、点A、点C、点E共面，点O1、点G n 点G4、点G6、点B、点D、点F共面，记G3G2延长线与子午面相交的点为G 5, G1G4延长线与子午 面相交的点为G6，根据CCD的感光区确定点A与点G 5的距离s i，点B与点G6的距离s 2，计算 得到
其中，I1为拼接反射镜的反射面上沿点G3距离子午面距离，12为拼接反射镜的反射面 下沿点G4距离子午面距离； (4) 计算拼接反射镜的反射面上沿长度L1S
拼接反射镜的反射面下沿长度L2S
(5) 根据步骤⑷得到的L# L2、步骤（3)得到的1占12确定拼接反射镜的反射面形 状、位置，从而得到焦平面拼接反射镜的形状、位置。
2. 根据权利要求1所述的一种焦平面拼接反射镜的设计方法，其特征在于：所述的步 骤⑴中的Sp 82取值位于30mm~50mm间。
【专利摘要】一种焦平面拼接反射镜的设计方法，首先根据光学系统确定出瞳、像平面、拼接反射镜的反射面、传感器的几何位置关系，然后利用得到的几何位置关系来确定出拼接反射镜的反射面的形状和位置，最后根据拼接反射镜的反射面形状与位置，进而得到拼接反射镜的形状、大小与位置，完成焦平面拼接反射镜的设计。本发明方法与现有技术相比，能够对同一目标同时成像，镜头重量轻，并且没有机械拼接受结构工艺限制的问题，更加实用，同时填补了全反全透式拼接中焦平面拼接反射镜的设计方法的空白，促进了全反全透式拼接的应用和大视场的光学遥感器的发展。
【IPC分类】G02B27-00
【公开号】CN104765147
【申请号】CN201510146228
【发明人】李富强, 雷文平, 蔡伟军, 褚备, 窦莲英, 孙建, 庞芝亮, 常君磊
【申请人】北京空间机电研究所
【公开日】2015年7月8日
【申请日】2015年3月30日