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)：
臨邊觀測技術(shù)是利用工作在外空間光學(xué)儀器測量大氣微量氣體的一種方式， 它集傳統(tǒng)天底觀測的高空間覆蓋率和掩星觀測的高垂直分辨率、高觀測精度于一身，是目前用于大氣探測的最新技術(shù)。國外設(shè)計的紫外波段大氣臨邊觀測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大氣的特定臨邊方向進行觀測，可以提供該觀測區(qū)豐富的光譜信息，但是觀測區(qū)受光學(xué)結(jié)構(gòu)限制，區(qū)域有限，無法同時對大氣層進行大范圍、寬波段、高分辨率的綜合探測，進而無法提供精確的大氣全方位、多時空信息。同時，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儀器勢在必行。

發(fā)明內(nèi)容
針對上述情況，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)，包括兩個紫外寬波段成像儀、窄帶濾光片、濾光片輪和步進電機，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，步進電機放置在兩個紫外寬波段成像儀之間，步進電機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，可實現(xiàn)星下與臨邊同時探測，實現(xiàn)在紫外波段對大氣進行大范圍、高分辨率探測，適用于中層大氣/臨近空間的高時空覆蓋探測需要。


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探測器，5、步進電機，6、電子學(xué)系統(tǒng)，7、濾光片輪。
具體實施例方式以下結(jié)合附圖對本發(fā)明的具體實施方式
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，包括兩個紫外寬波段成像儀、窄帶濾光片2、濾光片輪7和步進電機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探測器4和電子學(xué)系統(tǒng)6，CXD探測器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，步進電機5放置在兩個紫外寬波段成像儀之間，濾光片輪7裝在步進電機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的鈍角底面對應(yīng)窄帶濾光片2。所說的窄帶濾光片2為3對。所說的窄帶濾波片2以濾光片輪7的中心軸為對稱軸對稱分布。所說的CXD探測器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探測器4上成一環(huán)形圖像；星下點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探測器4中心位置成一圓斑像。窄帶濾光片2由步進電機5控制，實現(xiàn)一對波長同時探測。通過高性能的窄帶濾光片2實現(xiàn)探測波長信號測量。大氣反演技術(shù)通常對幾對波長信號同時進行探測，利用測量信號反演大氣成分的分布，比如窄帶濾光片2的波長
與為一對，340nm與360nm為一對。本發(fā)明中的CXD探測器4為E2V公司生產(chǎn)的航天級紫外增強型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° ；所述的步進電機5為防冷焊、固體潤滑軸承直流無刷電機。為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點更加清晰，以下結(jié)合實施例，對本發(fā)明進行進一步說明，應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實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入寬波段紫外透鏡組3成像在CXD探測器4上；星下點大氣輻射經(jīng)N棱錐反射鏡1中心開孔進入寬波段紫外透鏡組3成像在CXD探測器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探測器4窗口上，138° 150°地球臨邊像和10°星下點大氣成環(huán)形和中心圓斑像。圓環(huán)像徑向強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10°視角內(nèi)大氣輻射亮度分布。為了同時獲得星下點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)難以達到，因此利用一個N棱錐反射鏡1和寬波段紫外成像儀組成一個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，使用一臺步進電機驅(qū)動，使用多個波長對測量，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對濾光片對稱分布，由步進電機5驅(qū)動。測量時，每對窄帶濾光片2位于紫外寬波段成像儀前，實現(xiàn)兩組波長同時探測。改變?yōu)V光片輪7的位置，實現(xiàn)下一對波長同時探測。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，可實現(xiàn)星下與臨邊同時探測，實現(xiàn)在紫外波段對大氣進行大范圍、高分辨率探測，適用于中層大氣/臨近空間的高時空覆蓋探測需要。
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，包括兩個紫外寬波段成像儀、窄帶濾光片O)、濾光片輪(7)和步進電機(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探測器(4)和電子學(xué)系統(tǒng)(6)，CCD探測器(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，步進電機( 放置在兩個紫外寬波段成像儀之間，濾光片輪(7)裝在步進電機( 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。
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)的中心軸為對稱軸對稱分布。
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)機械領(lǐng)域，本發(fā)明包括兩個紫外寬波段成像儀、窄帶濾光片、濾光片輪和步進電機，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探測器和電子學(xué)系統(tǒng)，CCD探測器與電子學(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，步進電機放置在兩個紫外寬波段成像儀之間，濾光片輪裝在步進電機上，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，實現(xiàn)星下與臨邊在紫外波段對大氣進行大范圍、高分辨率探測，適用于中層大氣/臨近空間的高時空覆蓋探測需要。
文檔編號G01N21/00GK102175605SQ20101061555
公開日2011年9月7日 申請日期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 申請人:中國科學(xué)院長春光學(xué)精密機械與物理研究所