专利名称：一种滤光片式双波段小型紫外全向成像仪系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及光学机械领域，特别是一种滤光片式双波段小型紫外全向成像仪系统。
背景技术：
临边观测技术是利用工作在外空间光学仪器测量大气微量气体的一种方式， 它集传统天底观测的高空间覆盖率和掩星观测的高垂直分辨率、高观测精度于一身，是目前用于大气探测的最新技术。国外设计的紫外波段大气临边观测仪器多为光谱仪或成像光谱仪结构。光谱仪或成像光谱仪对大气的特定临边方向进行观测，可以提供该观测区丰富的光谱信息，但是观测区受光学结构限制，区域有限，无法同时对大气层进行大范围、宽波段、高分辨率的综合探测，进而无法提供精确的大气全方位、多时空信息。同时，光谱仪或成像光谱仪体积较大，比如欧空局1995年发射的The Global Ozone Monitoring Experiment (GOME) ,Mfi^ 55kg, _ _ 2003 ￥ 胃身寸白勺 Ozone Monitoring Instrument (OMI)，重量为65kg。因此，研制出一种新型的紫外波段大气临边观测仪器势在必行。

发明内容
针对上述情况，为了解决现有技术的缺陷，本发明的目的就在于提供一种滤光片式双波段小型紫外全向成像仪系统，可以有效解决体积大、重量大、结构臃肿的问题。本发明解决技术问题采用的技术方案是，一种滤光片式双波段小型紫外全向成像仪系统，包括两个紫外宽波段成像仪、窄带滤光片、滤光片轮和步进电机，所说的紫外宽波段成像仪包括N棱锥反射镜、宽波段紫外透镜组、CXD探测器和电子学系统，N棱锥反射镜前面依次放置宽波段紫外透镜组、CXD探测器和电子学系统，窄带滤光片放置在宽波段紫外透镜组和N棱锥反射镜之间，步进电机放置在两个紫外宽波段成像仪之间，步进电机通过滤光片轮与窄带滤光片相连。本发明通过使用高性能窄带滤光片和紫外宽波段成像仪，可实现星下与临边同时探测，实现在紫外波段对大气进行大范围、高分辨率探测，适用于中层大气/临近空间的高时空覆盖探测需要。


图1是本发明的一种滤光片式双波段小型紫外全向成像仪系统的结构示意图。图中，1、N棱锥反射镜，2、窄带滤波片，3、宽波段紫外透镜组，4、C⑶探测器，5、步进电机，6、电子学系统，7、滤光片轮。
具体实施例方式以下结合附图对本发明的具体实施方式
作详细说明。
由图1所示，一种滤光片式双波段小型紫外全向成像仪系统，其特征在于，包括两个紫外宽波段成像仪、窄带滤光片2、滤光片轮7和步进电机5，所说的紫外宽波段成像仪包括N棱锥反射镜1、宽波段紫外透镜组3、CXD探测器4和电子学系统6，N棱锥反射镜1前面依次放置宽波段紫外透镜组3、(XD探测器4和电子学系统6，CXD探测器4与电子学系统 6相连，窄带滤光片2放置在宽波段紫外透镜组3和N棱锥反射镜1之间，步进电机5放置在两个紫外宽波段成像仪之间，滤光片轮7装在步进电机5上，窄带滤光片2装在滤光片轮 7上。所说的N棱锥反射镜1的棱边数为整数N，整数N的范围为1彡N彡50。所说的N棱锥反射镜1的锐角底角α范围为50° ( α ^83.5°，钝角底角β 范围为96. 5°彡β彡130°，N棱锥反射镜1的钝角底面对应窄带滤光片2。所说的窄带滤光片2为3对。所说的窄带滤波片2以滤光片轮7的中心轴为对称轴对称分布。所说的CXD探测器4、宽波段紫外透镜组3、窄带滤波片2和N棱锥反射镜1的中心轴在同一条直线上。所说的窄带滤光片2与宽波段紫外透镜组3之间的距离D范围是7mm彡D彡13mm。所说的窄带滤光片2与N棱锥反射镜1之间的距离d的范围是40mm彡d彡46mm。本发明中的N棱锥反射镜1将半视场69° 75°压缩为12° 18°，经滤光片 2后通过宽波段紫外透镜组3成像，在CXD探测器4上成一环形图像；星下点10°视场角内的场景经窄带滤光片2后，经宽波段紫外透镜组3直接成像，在CXD探测器4中心位置成一圆斑像。窄带滤光片2由步进电机5控制，实现一对波长同时探测。通过高性能的窄带滤光片2实现探测波长信号测量。大气反演技术通常对几对波长信号同时进行探测，利用测量信号反演大气成分的分布，比如窄带滤光片2的波长
与为一对，340nm与360nm为一对。本发明中的CXD探测器4为E2V公司生产的航天级紫外增强型47_20，可适应空间环境；宽波段紫外透镜3组采用熔石英与氟化钙材料，系统焦距为20mm，工作波段为 265nm 380nm，环形视场空间角分辨率为0. 075° ；所述的步进电机5为防冷焊、固体润滑轴承直流无刷电机。为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清晰，以下结合实施例，对本发明进行进一步说明，应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，并不用于限定本发明。138° 150°大气辐射由N棱锥形反射镜1反射，经窄带滤光片2将工作范围外的光谱滤掉后进入宽波段紫外透镜组3成像在CXD探测器4上；星下点大气辐射经N棱锥反射镜1中心开孔进入宽波段紫外透镜组3成像在CXD探测器4上。滤光片式双波段小型紫外全向成像仪系统给出360°视场下，临边方向视场角 138° 150°范围的地球紫外临边像，空间分辨率3km，光谱分辨率20nm。在全向成像仪的像面、即CXD探测器4窗口上，138° 150°地球临边像和10°星下点大气成环形和中心圆斑像。圆环像径向强度变化反映了地球临边辐射亮度随高度变化，中心亮斑反映了星下点10°视角内大气辐射亮度分布。为了同时获得星下点10°视角内大气辐射和138° 150°范围的地球紫外临边像，采用一般的光学系统难以达到，因此利用一个N棱锥反射镜1和宽波段紫外成像仪组成一个折反式广角物镜光学成像单元，N棱锥反射镜1面数选择6。六棱锥反射镜锥角为 47. 2°。在宽波段紫外透镜组3前加窄带滤光片保证系统工作的波段。窄带滤光片2与宽波段紫外透镜组3距离为10mm，与N棱锥反射镜1距离为43mm，窄带滤光片2等级为成像型，杂光抑制为0. 1%。滤光片式双波段小型紫外全向成像仪系统结构紧凑，使用一台步进电机驱动，使用多个波长对测量，体积为350mm(长)X200mm(宽)X200mm(高)。总重量低于^g。所述的滤光片轮7将M对滤光片对称分布，由步进电机5驱动。测量时，每对窄带滤光片2位于紫外宽波段成像仪前，实现两组波长同时探测。改变滤光片轮7的位置，实现下一对波长同时探测。本发明通过使用高性能窄带滤光片和紫外宽波段成像仪，可实现星下与临边同时探测，实现在紫外波段对大气进行大范围、高分辨率探测，适用于中层大气/临近空间的高时空覆盖探测需要。
权利要求
1.一种滤光片式双波段小型紫外全向成像仪系统，其特征在于，包括两个紫外宽波段成像仪、窄带滤光片O)、滤光片轮(7)和步进电机(5)，所说的紫外宽波段成像仪包括N棱锥反射镜(1)、宽波段紫外透镜组(3)、CCD探测器(4)和电子学系统(6)，N棱锥反射镜(1) 前面依次放置宽波段紫外透镜组C3)、CCD探测器(4)和电子学系统(6)，CCD探测器(4)与电子学系统(6)相连，窄带滤光片(2)放置在宽波段紫外透镜组(3)和N棱锥反射镜⑴之间，步进电机( 放置在两个紫外宽波段成像仪之间，滤光片轮(7)装在步进电机( 上， 窄带滤光片(2)装在滤光片轮(7)上。
2.根据权利要求1所述的一种滤光片式双波段小型紫外全向成像仪系统，其特征在于，所说的N棱锥反射镜(1)的棱边数为整数N，整数N的范围为1 < N < 50。
3.根据权利要求1所述的一种滤光片式双波段小型紫外全向成像仪系统，其特征在于，所说的N棱锥反射镜(1)的锐角底角α范围为50° ( α ^83.5°，钝角底角β范围为96. 5° ^ β ^ 130°，N棱锥反射镜(1)的钝角底面对应窄带滤光片O)。
4.根据权利要求1所述的一种滤光片式双波段小型紫外全向成像仪系统，其特征在于，所说的窄带滤光片(2)为3对。
5.根据权利要求1所述的一种滤光片式双波段小型紫外全向成像仪系统，其特征在于，所说的窄带滤波片O)以滤光片轮(7)的中心轴为对称轴对称分布。
6.根据权利要求1所述的一种滤光片式双波段小型紫外全向成像仪系统，其特征在于，所说的CCD探测器G)、宽波段紫外透镜组(3)、窄带滤波片⑵和N棱锥反射镜⑴的中心轴在同一条直线上。
7.根据权利要求1所述的一种滤光片式双波段小型紫外全向成像仪系统，其特征在于，所说的窄带滤光片⑵与宽波段紫外透镜组⑶之间的距离D范围是7mm彡D彡13mm。
8.根据权利要求1所述的一种滤光片式双波段小型紫外全向成像仪系统，其特征在于，所说的窄带滤光片⑵与N棱锥反射镜(1)之间的距离d的范围是40mm彡d彡46mm。
全文摘要
一种滤光片式双波段小型紫外全向成像仪系统涉及光学机械领域，本发明包括两个紫外宽波段成像仪、窄带滤光片、滤光片轮和步进电机，所说的紫外宽波段成像仪包括N棱锥反射镜、宽波段紫外透镜组、CCD探测器和电子学系统，N棱锥反射镜前面依次放置宽波段紫外透镜组、CCD探测器和电子学系统，CCD探测器与电子学系统相连，窄带滤光片放置在宽波段紫外透镜组和N棱锥反射镜之间，步进电机放置在两个紫外宽波段成像仪之间，滤光片轮装在步进电机上，窄带滤光片装在滤光片轮上。本发明通过使用高性能窄带滤光片和紫外宽波段成像仪，实现星下与临边在紫外波段对大气进行大范围、高分辨率探测，适用于中层大气/临近空间的高时空覆盖探测需要。
文档编号G01N21/00GK102175605SQ20101061555
公开日2011年9月7日 申请日期2010年12月30日 优先权日2010年12月30日
发明者曲艺, 林冠宇, 王淑荣 申请人:中国科学院长春光学精密机械与物理研究所