本發(fā)明涉及一種高精度高穩(wěn)定性大口徑雙相機(jī)共異形主鏡，屬于空間光學(xué)遙感器。

背景技術(shù)：

1、隨著遙感器研制水平的提高和衛(wèi)星平臺設(shè)計(jì)研制水平的逐步完善，近年來國內(nèi)外的光學(xué)遙感衛(wèi)星得到了長足的發(fā)展，空間光學(xué)遙感系統(tǒng)也變得日趨復(fù)雜，向著具有更高空間分辨率、光譜分辨率和輻射分辨率的方向發(fā)展。

2、立體測繪是根據(jù)在同一軌道條件下兩個(gè)不同攝站對同一地面場景不同視角拍攝形成的立體影像，繪制出一定比例尺的地形圖的過程。隨著成圖比例尺的不斷提高，實(shí)現(xiàn)精細(xì)化測繪任務(wù)不可避免的需要保證所獲取的立體圖像位置信息的準(zhǔn)確性，即需保證表征平面位置信息準(zhǔn)確性的平面定位精度，還需保證表征高度位置信息準(zhǔn)確性的高程定位精度。根據(jù)相機(jī)實(shí)現(xiàn)立體測繪視角的具體工作方式，可將測繪相機(jī)分為單線陣立體測繪相機(jī)、雙線陣立體測繪相機(jī)及三線陣立體測繪相機(jī)三種類型。單線陣立體測繪相機(jī)需衛(wèi)星平臺快速機(jī)動(dòng)來完成立體測繪過程，無控條件下，其立體圖像的高程定位精度無法滿足較大比例尺成圖的精度要求。三線陣立體測繪相機(jī)可實(shí)現(xiàn)較高的定位精度，但其需配置前視、正視、后視三臺相機(jī)，體積、重量規(guī)模較大基本不適用于敏捷測繪。雙線陣立體測繪相機(jī)可通過雙線陣推掃實(shí)現(xiàn)長條帶測繪，提高測繪效率，且較單線陣測繪相機(jī)定位精度有所提高。

3、目前，為實(shí)現(xiàn)高分辨率大幅寬探測需求，國內(nèi)外典型的雙線陣立體測繪相機(jī)一般配備兩臺獨(dú)立的高分辨率相機(jī)，通過二者安裝角度的變化實(shí)現(xiàn)基高比變化。由于大基高比條件下高程精度易于保證，現(xiàn)有的雙線陣立體測繪相機(jī)基本采用0.6～1固定的大基高比。該基高比條件的高分辨率雙線陣立體測繪相機(jī)系統(tǒng)體積大、重量規(guī)模大，對重點(diǎn)區(qū)域的敏捷探測有一定難度。

4、為簡化雙相機(jī)組合成像系統(tǒng)的設(shè)計(jì)難度，統(tǒng)一兩臺相機(jī)的裝調(diào)方案，雙相機(jī)一般采用完全相同的光機(jī)支撐形式，同時(shí)采用同一安裝基板來實(shí)現(xiàn)兩臺相機(jī)的配準(zhǔn)安裝。雙相機(jī)組合成像模式解決了高分辨率和大幅寬需求，但對于整個(gè)光機(jī)成像系統(tǒng)，雙相機(jī)模式擴(kuò)大了整機(jī)規(guī)模，不利于緊湊包絡(luò)設(shè)計(jì)，不利于整星機(jī)動(dòng)成像；同時(shí)由于采用了雙相機(jī)設(shè)計(jì)，在大型光機(jī)結(jié)構(gòu)，尤其主鏡等大口徑反射鏡的加工、檢測，以及整機(jī)裝調(diào)過程中都引入了更多的誤差來源和裝調(diào)變量不利于系統(tǒng)裝調(diào)的快速收斂，以及整機(jī)的高精度、高穩(wěn)定性，。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于克服上述缺陷，提供一種高精度高穩(wěn)定性大口徑雙相機(jī)共異形主鏡，解決了現(xiàn)有高分辨率雙線陣立體測繪相機(jī)依賴兩臺獨(dú)立相機(jī)成像的技術(shù)問題。本發(fā)明共主鏡采用一體化結(jié)構(gòu)形式，能夠減少雙線陣相機(jī)光機(jī)規(guī)模，提高整機(jī)比剛度，提高結(jié)構(gòu)精度和穩(wěn)定性，在立體測繪領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景。

2、為實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：

3、一種高精度高穩(wěn)定性大口徑雙相機(jī)共異形主鏡，包括雙主鏡鏡體和主鏡支撐；

4、雙主鏡鏡體為兩個(gè)鏡像對稱、同軸的單主鏡的組合體；

5、主鏡支撐用于實(shí)現(xiàn)雙主鏡鏡體的準(zhǔn)靜定支撐。

6、進(jìn)一步的，雙主鏡鏡體為ule夾心層結(jié)構(gòu)，包括反射鏡面板、內(nèi)部夾心層和反射鏡背板；反射鏡背板與主鏡支撐固定連接。

7、進(jìn)一步的，雙主鏡鏡體中的單主鏡為中心厚、邊緣薄的構(gòu)型。

8、進(jìn)一步的，雙主鏡鏡體中兩個(gè)單主鏡的光軸夾角為16°～20°，兩個(gè)單主鏡的母鏡頂點(diǎn)相距600～1000mm，單主鏡的口徑為1～1.6m。

9、進(jìn)一步的，雙主鏡鏡體中的兩個(gè)單主鏡共用反射鏡背板，反射鏡背板為兩個(gè)單主鏡提供相同的加工、檢測、裝調(diào)基準(zhǔn)。

10、進(jìn)一步的，主鏡支撐包括嵌套轉(zhuǎn)接頭、柔性支撐桿和支撐底座；

11、柔性支撐桿的兩端分別連接嵌套轉(zhuǎn)接頭和支撐底座；支撐底座連接主承力結(jié)構(gòu)，反射鏡背板在支撐點(diǎn)處設(shè)有反射鏡嵌套，嵌套轉(zhuǎn)接頭用于連接所述反射鏡嵌套。

12、進(jìn)一步的，兩個(gè)主鏡支撐組成一組bipod結(jié)構(gòu)，三組bipod結(jié)構(gòu)呈等間隔圓周分布，實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)靜定支撐，每組bipod結(jié)構(gòu)中的兩個(gè)柔性支撐桿在空間上呈90°；柔性支撐桿的兩端為柔性環(huán)節(jié)。

13、進(jìn)一步的，三組bipod結(jié)構(gòu)共包含6個(gè)主鏡支撐，對主鏡鏡體形成6個(gè)支撐點(diǎn)，所述6個(gè)支撐點(diǎn)呈鏡像對稱，其中四個(gè)支撐點(diǎn)相對于單主鏡圓心的距離為0.65r，其余兩個(gè)支撐點(diǎn)相對于單主鏡圓心的距離為0.5r；

14、r為單主鏡半徑。

15、進(jìn)一步的，反射鏡背板在與嵌套轉(zhuǎn)接頭的連接處設(shè)置支撐加強(qiáng)。

16、進(jìn)一步的，雙主鏡鏡體為一體結(jié)構(gòu)，雙主鏡鏡體同時(shí)匹配兩臺相機(jī)的光學(xué)系統(tǒng)。

17、本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有如下至少一種有益效果：

18、(1)本發(fā)明創(chuàng)造性的提出一種高精度高穩(wěn)定性大口徑雙相機(jī)共異形主鏡，能夠減少光機(jī)規(guī)模，提高整機(jī)比剛度：雙相機(jī)系統(tǒng)共用一個(gè)異形主鏡，相應(yīng)的主鏡支撐、鏡頭支撐均簡化為一體支撐形式，整機(jī)包絡(luò)緊湊，光機(jī)規(guī)模大大縮??；

19、(2)本發(fā)明共異形主鏡能夠減少誤差來源，簡化研制流程：共主鏡采用一體化結(jié)構(gòu)形式，使雙系統(tǒng)中的兩個(gè)主鏡之間實(shí)現(xiàn)了加工、檢測、裝調(diào)共基準(zhǔn)，減少了誤差來源，提高了結(jié)構(gòu)精度和穩(wěn)定性；在雙光學(xué)系統(tǒng)裝調(diào)過程中，減少了系統(tǒng)裝調(diào)變量，極大提高了雙相機(jī)系統(tǒng)的裝調(diào)效率；

20、(3)本發(fā)明給出了共異形主鏡的光機(jī)構(gòu)型，支撐方式，及具體的設(shè)計(jì)參數(shù)，有利于高分辨率雙線陣立體測繪相機(jī)的優(yōu)化設(shè)計(jì)。

技術(shù)特征：

1.一種高精度高穩(wěn)定性大口徑雙相機(jī)共異形主鏡，其特征在于，包括雙主鏡鏡體(1)和主鏡支撐(2)；

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高精度高穩(wěn)定性大口徑雙相機(jī)共異形主鏡，其特征在于，雙主鏡鏡體(1)為ule夾心層結(jié)構(gòu)，包括反射鏡面板(1.1)、內(nèi)部夾心層(1.2)和反射鏡背板(1.3)；反射鏡背板(1.3)與主鏡支撐(2)固定連接。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高精度高穩(wěn)定性大口徑雙相機(jī)共異形主鏡，其特征在于，雙主鏡鏡體(1)中的單主鏡為中心厚、邊緣薄的構(gòu)型。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高精度高穩(wěn)定性大口徑雙相機(jī)共異形主鏡，其特征在于，雙主鏡鏡體(1)中兩個(gè)單主鏡的光軸夾角為16°～20°，兩個(gè)單主鏡的母鏡頂點(diǎn)相距600～1000mm，單主鏡的口徑為1～1.6m。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高精度高穩(wěn)定性大口徑雙相機(jī)共異形主鏡，其特征在于，雙主鏡鏡體(1)中的兩個(gè)單主鏡共用反射鏡背板(1.3)，反射鏡背板(1.3)為兩個(gè)單主鏡提供相同的加工、檢測、裝調(diào)基準(zhǔn)。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高精度高穩(wěn)定性大口徑雙相機(jī)共異形主鏡，其特征在于，主鏡支撐(2)包括嵌套轉(zhuǎn)接頭(2.1)、柔性支撐桿(2.2)和支撐底座(2.3)；

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種高精度高穩(wěn)定性大口徑雙相機(jī)共異形主鏡，其特征在于，兩個(gè)主鏡支撐(2)組成一組bipod結(jié)構(gòu)，三組bipod結(jié)構(gòu)呈等間隔圓周分布，實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)靜定支撐，每組bipod結(jié)構(gòu)中的兩個(gè)柔性支撐桿(2.2)在空間上呈90°；柔性支撐桿(2.2)的兩端為柔性環(huán)節(jié)。

8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種高精度高穩(wěn)定性大口徑雙相機(jī)共異形主鏡，其特征在于，三組bipod結(jié)構(gòu)共包含6個(gè)主鏡支撐(2)，對主鏡鏡體(1)形成6個(gè)支撐點(diǎn)，所述6個(gè)支撐點(diǎn)呈鏡像對稱，其中四個(gè)支撐點(diǎn)相對于單主鏡圓心的距離為0.65r，其余兩個(gè)支撐點(diǎn)相對于單主鏡圓心的距離為0.5r；

9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種高精度高穩(wěn)定性大口徑雙相機(jī)共異形主鏡，其特征在于，反射鏡背板(1.3)在與嵌套轉(zhuǎn)接頭(2.1)的連接處設(shè)置支撐加強(qiáng)(1.4)。

10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高精度高穩(wěn)定性大口徑雙相機(jī)共異形主鏡，其特征在于，雙主鏡鏡體(1)為一體結(jié)構(gòu)，雙主鏡鏡體(1)同時(shí)匹配兩臺相機(jī)的光學(xué)系統(tǒng)。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一種高精度高穩(wěn)定性大口徑雙相機(jī)共異形主鏡，包括雙主鏡鏡體和主鏡支撐；雙主鏡鏡體為兩個(gè)鏡像對稱、同軸的單主鏡的組合體；主鏡支撐用于實(shí)現(xiàn)雙主鏡鏡體的準(zhǔn)靜定支撐。本發(fā)明共主鏡采用一體化結(jié)構(gòu)形式，能夠減少光機(jī)規(guī)模，提高整機(jī)比剛度，提高了結(jié)構(gòu)精度和穩(wěn)定性，在立體測繪視角領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景。

技術(shù)研發(fā)人員：常君磊,王偉之,王小勇,賈永丹,劉浩川,王慶雷,高衛(wèi)軍,伏瑞敏
受保護(hù)的技術(shù)使用者：北京空間機(jī)電研究所
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/23