[發(fā)明專(zhuān)利]一種無(wú)熱化高精度光學(xué)折轉(zhuǎn)棱鏡系統(tǒng)及設(shè)計(jì)方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201810086330.5
• 申請(qǐng)日: 2018-01-30
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN108332740B
• 公開(kāi)（公告）日: 2020-08-14
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王妍;王偉之;宗云花;段維宏;王慶雷;賈永丹;邸晶晶;吳俊;姜宏佳;任宇寧
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 北京空間機(jī)電研究所
• 主分類(lèi)號(hào): G01C21/02
• 分類(lèi)號(hào): G01C21/02
• 代理公司: 中國(guó)航天科技專(zhuān)利中心 11009
• 代理人: 范曉毅

本發(fā)明公開(kāi)了一種無(wú)熱化高精度光學(xué)折轉(zhuǎn)棱鏡系統(tǒng)及設(shè)計(jì)方法，其中，該系統(tǒng)包括光學(xué)傳導(dǎo)棱鏡組件、非全約束支撐組件和復(fù)材外框組件；其中，所述光學(xué)傳導(dǎo)棱鏡組件通過(guò)所述非全約束支撐組件和復(fù)材外框組件相連接；所述光學(xué)傳導(dǎo)棱鏡組件包括平面反射鏡、光學(xué)傳導(dǎo)棱鏡和可調(diào)節(jié)平面反射鏡；其中，光學(xué)傳導(dǎo)棱鏡的一端為平面，與平面反射鏡相連接；光學(xué)傳導(dǎo)棱鏡的另一端為球面，與可調(diào)節(jié)平面反射鏡相連接；入射光束經(jīng)過(guò)平面反射鏡穿過(guò)光學(xué)傳導(dǎo)棱鏡的中空部分，到達(dá)可調(diào)節(jié)平面反射鏡并射出，以實(shí)現(xiàn)光束高精度折轉(zhuǎn)。本發(fā)明解決了高精度測(cè)量元件不受在軌熱環(huán)境影響，保證了相機(jī)與星敏感器之間的光學(xué)層面關(guān)聯(lián)的穩(wěn)定性。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于空間光學(xué)遙感器技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種無(wú)熱化高精度光學(xué)折轉(zhuǎn)棱鏡系統(tǒng)及設(shè)計(jì)方法。

背景技術(shù)

隨著商業(yè)遙感衛(wèi)星的發(fā)展，對(duì)無(wú)控制點(diǎn)定位精度的提升需求越來(lái)越高，星敏感器作為星上姿態(tài)測(cè)量精度最高的設(shè)備，一般要求與相機(jī)一體化安裝并采取精密控溫，以減小星敏感器指向相機(jī)視軸傳遞的低頻誤差。考慮到材料退化等因素，在軌定期對(duì)相機(jī)與星敏感器之間夾角進(jìn)行標(biāo)校是必要的環(huán)節(jié)。為了提高相機(jī)設(shè)計(jì)靈活性和在軌易用性，在相機(jī)與星敏感器之間建立光學(xué)層面關(guān)聯(lián)是必要的，而采用光學(xué)傳導(dǎo)棱鏡對(duì)者進(jìn)行關(guān)聯(lián)，是重要的實(shí)現(xiàn)途徑。考慮到測(cè)量元件的高精度特性，必須保證其在軌不受熱環(huán)境影響，目前現(xiàn)有的控溫精度并不能滿足要求，所以對(duì)無(wú)熱化的高精度光學(xué)折轉(zhuǎn)棱鏡系統(tǒng)的設(shè)計(jì)是亟需的。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明解決的技術(shù)問(wèn)題是：克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供了一種無(wú)熱化高精度光學(xué)折轉(zhuǎn)棱鏡系統(tǒng)及設(shè)計(jì)方法，解決了高精度測(cè)量元件不受在軌熱環(huán)境影響，保證了相機(jī)與星敏感器之間的光學(xué)層面關(guān)聯(lián)的穩(wěn)定性。

本發(fā)明目的通過(guò)以下技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn)：根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供了一種無(wú)熱化高精度光學(xué)折轉(zhuǎn)棱鏡系統(tǒng)，包括：光學(xué)傳導(dǎo)棱鏡組件、非全約束支撐組件和復(fù)材外框組件；其中，所述光學(xué)傳導(dǎo)棱鏡組件通過(guò)所述非全約束支撐組件和復(fù)材外框組件相連接；所述光學(xué)傳導(dǎo)棱鏡組件包括平面反射鏡、光學(xué)傳導(dǎo)棱鏡和可調(diào)節(jié)平面反射鏡；其中，光學(xué)傳導(dǎo)棱鏡的一端為平面，與平面反射鏡相連接；光學(xué)傳導(dǎo)棱鏡的另一端為球面，與可調(diào)節(jié)平面反射鏡相連接；入射光束經(jīng)過(guò)平面反射鏡穿過(guò)光學(xué)傳導(dǎo)棱鏡的中空部分，到達(dá)可調(diào)節(jié)平面反射鏡并射出，以實(shí)現(xiàn)光束高精度折轉(zhuǎn)。

上述無(wú)熱化高精度光學(xué)折轉(zhuǎn)棱鏡系統(tǒng)中，所述非全約束支撐組件包括彈簧壓塊、彈簧限位柱、彈簧、彈簧鑲套、彈簧鑲套調(diào)節(jié)墊片、第一棱鏡外框、第二棱鏡外框、第一棱鏡內(nèi)框、第二棱鏡內(nèi)框、棱鏡框調(diào)節(jié)墊片、限位螺釘、棱鏡壓框、第一緊固件和第二緊固件；其中，第一棱鏡內(nèi)框通過(guò)光學(xué)結(jié)構(gòu)膠固定在光學(xué)傳導(dǎo)棱鏡上；第一棱鏡外框與棱鏡內(nèi)框相壓接，彈簧鑲套通過(guò)彈簧鑲套調(diào)節(jié)墊片嵌設(shè)于第一棱鏡外框和第一棱鏡內(nèi)框，彈簧壓塊設(shè)置于彈簧鑲套內(nèi)并與光學(xué)傳導(dǎo)棱鏡壓接，彈簧設(shè)置于彈簧鑲套內(nèi)并與彈簧壓塊壓接，彈簧限位柱穿過(guò)復(fù)材外框組件與彈簧相壓接；第二棱鏡內(nèi)框通過(guò)光學(xué)結(jié)構(gòu)膠固定在光學(xué)傳導(dǎo)棱鏡上，第二棱鏡外框通過(guò)棱鏡壓框、棱鏡框調(diào)節(jié)墊片、第一緊固件和第二緊固件與第二棱鏡內(nèi)框相連接；若干個(gè)限位螺釘穿過(guò)復(fù)材外框組件與第二棱鏡外框相壓接。

上述無(wú)熱化高精度光學(xué)折轉(zhuǎn)棱鏡系統(tǒng)中，所述復(fù)材外框組件包括復(fù)材外框、鑲套、復(fù)材外框支架、復(fù)材外框墊片、通光筒鑲套、通光筒、結(jié)構(gòu)膠、第三緊固件和第四緊固件；其中，鑲套設(shè)置于復(fù)材外框開(kāi)設(shè)的孔中，彈簧限位柱穿過(guò)鑲套與彈簧相壓接；若干個(gè)限位螺釘穿過(guò)復(fù)材外框墊片和復(fù)材外框與第二棱鏡外框相壓接；復(fù)材外框墊片粘在復(fù)材外框上，通光筒鑲套通過(guò)結(jié)構(gòu)膠粘在復(fù)材外框上，通光筒通過(guò)第四緊固件與通光筒鑲套連接，復(fù)材外框支架通過(guò)第三緊固件與復(fù)材外框相連。

上述無(wú)熱化高精度光學(xué)折轉(zhuǎn)棱鏡系統(tǒng)中，所述的平面反射鏡、光學(xué)傳導(dǎo)棱鏡和可調(diào)節(jié)平面反射鏡均采用零膨脹微晶玻璃材料制成。

上述無(wú)熱化高精度光學(xué)折轉(zhuǎn)棱鏡系統(tǒng)中，入射光束的入射角度為0°，射出的光束的出射角度為0°。

上述無(wú)熱化高精度光學(xué)折轉(zhuǎn)棱鏡系統(tǒng)中，平面反射鏡和光學(xué)傳導(dǎo)棱鏡的夾角為45°。