[發明專利]一種星載集成化擺鏡系統

在審

• 申請號: 202011138889.1
• 申請日: 2020-10-22
• 公開（公告）號: CN112255757A
• 公開（公告）日: 2021-01-22
• 發明（設計）人: 郝雄波;劉強;孫劍;劉學斌;張宏建;王飛橙
• 申請（專利權）人: 中國科學院西安光學精密機械研究所
• 主分類號: G02B7/182
• 分類號: G02B7/182
• 代理公司: 西安智邦專利商標代理有限公司 61211
• 代理人: 鄭麗紅

本發明提供一種星載集成化擺鏡系統，解決現有星載擺鏡系統體積大、無法進行主動熱控實施以及反射擺鏡抖動造成圖像模糊的問題。本發明系統包括箱體、軸系組件、負載V鏡組件、電機熱控殼和遮光罩，可用于可見及短波紅外光譜儀，具備擴大成像可視范圍和引入定標光路兩個功能。該系統采用蝸輪蝸桿間接驅動，通過精密的軸系轉動實現雙光譜成像儀的擺掃及在軌定標，具備力學或者發射狀態下負載可以鎖止、成像圖像不抖動等特點。箱體的作用在于通過軸系組件承載負載V鏡組件以及遮光罩。軸系組件的作用在于驅動負載V鏡組件擺動并保證其處于要求的指向。

技術領域

本發明屬于星載光譜成像儀領域，具體涉及一種實現光譜成像儀擴大幅寬和星上定標功能的星載集成化擺鏡系統。

背景技術

隨著空間遙感技術的不斷發展，對光譜成像儀的波段范圍、幅寬要求越來越高，通常需要兩臺不同波段的載荷對同一地物目標進行探測。同時，載荷需具備星上定標功能，保證光譜數據的準確性。一般在每臺光譜成像儀前置系統前增加一個擺鏡往復擺動用于擴大幅寬或可視范圍。

傳統的星載擺鏡一般只包括單塊反射鏡，根據精度要求不同由電機直接驅動或者齒輪間接驅動。直接驅動精度高，但隨著負載重量的增加，電機的體積、功耗均有所增加，而且，為保證發射狀態下反射擺鏡的有效鎖止，需要通過較大體積的電磁制動器進行鎖定，使得系統的體積相應增大。間接驅動一般通過齒輪傳動，由于齒輪間的空回在星載設備上不可避免，往往因為探測器制冷機或者衛星平臺的微振動，導致反射擺鏡存在一種小幅度的抖動，造成圖像的模糊，給光譜數據復原帶來困難。

此外，現有的星載擺鏡一般只包含驅動部分、反射擺鏡以及安裝座幾部分，不包含成像系統的遮光罩，遮光罩與擺鏡獨立安裝在光譜成像儀載荷上，雜散光嚴重，且遮光罩通常為單節的碳纖維錐形筒，無法進行主動熱控實施，外表面僅包裹聚酰亞胺多層進行被動溫控。

中國專利CN106840402B提出了一種用于雙光譜成像儀的擺掃及在軌定標組件，包含2個成V形反射擺鏡和定標反射鏡，通過擺動實現兩個光譜成像儀同步擺掃和在軌定標功能，只有反射擺鏡的布局及光學工作原理，無具體結構實施方式。中國專利CN108205184B提出了一種集成化擺鏡裝調方法，也無具體結構實施方式。

發明目的

本發明的目的是解決現有星載擺鏡系統體積較大、無法進行主動熱控實施以及反射擺鏡抖動造成圖像模糊的問題，提供一種星載集成化擺鏡系統，該系統將遮光罩、地物反射鏡、定標反射鏡、箱體集成在一體，通過精密的軸系轉動實現雙光譜成像儀的擺掃及在軌定標，具備力學或者發射狀態下負載可以鎖止、成像圖像不抖動、雜散光低、便于溫控實施的優勢。

為實現上述目的，本發明技術方案如下：

一種星載集成化擺鏡系統，包括箱體、負載V鏡組件、軸系組件和遮光罩；所述箱體上設置有第一定標入光口、第二定標入光口、地物目標入光口、第一出光口和第二出光口；所述負載V鏡組件包括V型座、左旋轉軸、右旋轉軸、擋光板、定標反射鏡和兩組地物反射鏡；所述左旋轉軸的左端通過軸承設置在箱體上，右端與V型座連接；所述右旋轉軸的右端通過軸承設置在箱體上，左端與V型座連接，且與左旋轉軸同軸；所述定標反射鏡設置在V型座上，用于將第一定標入光口或第二定標入光口入射的光進行反射，且反射光分別從第一出光口或第二出光口出射；兩組地物反射鏡設置在V型座上，用于將進入地物目標入光口的光分別進行反射，且反射光分別從第一出光口、第二出光口出射；所述擋光板設置在V型座上，且位于兩組地物反射鏡之間，用于阻擋雜散光進入地物反射鏡；所述軸系組件設置在箱體上，用于驅動負載V鏡組件擺動，包括蝸輪、蝸桿、測角器、支撐板、霍爾器件和電磁制動器；所述蝸輪套裝在右旋轉軸上，且其端面設置有磁鋼，所述蝸桿用于與外部驅動裝置連接，輸入動力；所述測角器設置在左旋轉軸上，用于檢測負載V鏡組件的實時位置；所述電磁制動器通過支撐板設置在箱體外側，用于鎖定右旋轉軸；所述支撐板上設置有多組霍爾器件，所述磁鋼與霍爾器件形成多個霍爾開關，對負載V鏡組件的極限運動位置進行限位；所述遮光罩設置箱體外側，且位于地物目標入光口的光路上，用于降低雜散光。