空间相机焦平面光学拼接结构

摘要

空间相机焦平面光学拼接结构，属于航空航天光学遥感器焦平面拼接结构设计领域，解决了焦平面机械交错拼接结构两排CCD组件间距大的问题，包括至少三个CCD组件、带有至少三个通孔的直角焦平面基板、中心带有开孔的CCD修研垫和至少一个小反射镜；CCD组件通过CCD基座与CCD修研垫的配合固定在直角焦平面基板的两个直角面外侧，两排CCD组件成品字形交错安装，每排中相邻两个CCD组件间距相等，每个CCD组件对应一个通孔；小反射镜固定在直角焦平面基板的一个直角面内侧并位于此直角面上的每两个通孔之间的下侧，每个小反射镜对应一个另一直角面上的CCD组件安装。本发明结构紧凑，两排CCD组件的间距小，成像质量高。

说明书

技术领域

本发明涉及航空航天光学遥感器焦平面拼接结构设计技术领域，具体涉及 一种空间相机焦平面光学拼接结构。

背景技术

空间相机的成像多为线阵推扫式，而空间相机的发展趋势要求其具有较大 的视场，因此，在光学设计中需要设计出较大的光学焦面，目前，受工艺和制 造能力等因素的影响，无法生产出满足大视场成像的CCD，只能采取将多片像 元尺寸较小的CCD拼接起来共同进行成像以满足大视场的成像要求。

如图1所示，一片CCD3主要包括CCD感光区9、CCD封装区10和CCD 固定座11，其中的CCD封装区10的尺寸大于CCD感光区9的尺寸，而CCD 固定座11的尺寸又大于CCD封装区10的尺寸，因此，将多片CCD3直接拼接 就会出现CCD感光区9不连续的情况，在每两个CCD感光区9之间存在非感 光区，当空间相机以此拼接形式对某区域进行成像时，每两个CCD感光区9之 间就会出现非感光区，这就会造成部分观测目标的漏拍情况，这种情况在图像 应用中就使观测目标无法成像或成像不完整的情况，降低了图像的有效性，因 此，要解决成像时出现漏拍的情况，就要保证CCD感光区9的连续性。

目前，常用的焦平面机械交错拼接结构解决了上述的CCD感光区9不连续 的问题，如图2所示，该结构是将多个CCD组件1按品字形交错安装在焦平面 基板6上，形成的两排CCD组件1之间的间距为D，如图3所示，CCD组件1 包括CCD压板2、CCD3和CCD基座4，这种焦平面机械交错拼接结构存在以 下问题：由于采用品字形交错拼接，为保证在CCD组件1线阵方向上CCD感 光区9的连续且在推扫方向上保证两排CCD组件1之间无干涉，需要增大两排 CCD组件1之间的间距D，由于空间相机具有中心视场传函高而两侧视场传函 低的特点，随着两排CCD组件1之间的间距D变大，空间相机的中心视场传函 随之降低，空间相机的成像质量随之下降，同时，若要保证空间相机侧摆成像 时不出现漏缝现象，则两个相邻的CCD组件1之间要进行像元搭接，由于两排 CCD组件1的间距D较大，导致搭接的无效像元数量增多。

发明内容

为了解决现有的焦平面机械交错拼接结构存在的两排CCD组件间距大的问 题，本发明提供一种结构紧凑、可有效降低两排CCD组件间距从而提高空间相 机成像质量的空间相机焦平面光学拼接结构。

本发明为解决技术问题所采用的技术方案如下：

空间相机焦平面光学拼接结构，包括至少三个CCD组件，所述CCD组件 包括CCD、与所述CCD背面贴合的CCD压板和中心带有开孔且其周边与所述 CCD正面周边粘接固化的CCD基座；所述CCD压板与所述CCD基座固定相 连；还包括：带有至少三个通孔的直角焦平面基板、中心带有开孔的CCD修研 垫和至少一个小反射镜；

所述CCD组件通过CCD基座与CCD修研垫的配合固定在所述直角焦平面 基板的两个直角面的外侧，每个直角面上均设置有一排CCD组件，两排CCD 组件成品字形交错安装，每排中的相邻两个CCD组件之间的间距相等，每个 CCD组件对应一个通孔安装；

所述小反射镜固定在所述直角焦平面基板的一个直角面的内侧，并位于此 直角面上的每两个通孔之间的下侧，每个小反射镜对应一个另一直角面上的 CCD组件安装。

所述小反射镜与所述另一直角面上的CCD组件中的CCD上的CCD感光区 相对应，其长度大于每排中的相邻两个CCD组件之间的间距。

该光学拼接结构还包括：与所述CCD相连的CCD后置电路。

所述CCD压板、CCD基座、CCD修研垫和直角焦平面基板采用高体份铝 基复合材料制成；所述小反射镜采用熔石英制成。

所述直角焦平面基板为直角弯板型，整个表面配有加强筋。

本发明的有益效果是：本发明的空间相机焦平面光学拼接结构由于采用了 焦平面光学拼接结构设计，将小反射镜放置在左右位置与对应的CCD感光区域 对正，上下位置使两排CCD光程相等的位置上，进行分光的设计，并采用两排 CCD组件在物理上非共面，光学上共面的安装方式，拼接后的两排CCD组件之 间的间距被大大缩小，两排CCD组件之间的间距只有原来的1/3，空间相机具 有中心视场传函高、两侧视场传函低的特点，随着两排CCD间距变小可使空间 相机传函提高，提高了相机成像质量；CCD组件间距的减小，使光学设计中在 拼接方向上视场角减小，可以有效减低光学反射镜的尺寸和重量，从而减低空 间相机的体积和重量，结构设计的难度大幅降低，使拼接结构更加紧凑；焦平 面基板设计成直角弯板型，并配以加强筋后可提高直角焦平面基板的刚度。

附图说明

图1为CCD上CCD感光区、CCD封装区和CCD固定座的尺寸关系示意 图；

图2为现有的焦平面机械交错拼接结构的主视图；

图3为沿图2中A-A线的剖视图；

图4为本发明的空间相机焦平面光学拼接结构的主视图；

图5为沿图4中B-B线的剖视图。

图中：1、CCD组件，2、CCD压板，3、CCD，4、CCD基座，5、CCD修 研垫，6、焦平面基板，7、小反射镜，8、CCD后置电路，9、CCD感光区，10、 CCD封装区，11、CCD固定座，12、直角焦平面基板。

具体实施方式

以下结合附图对本发明作进一步详细说明。

如图4所示，本发明的空间相机焦平面光学拼接结构，主要由CCD组件1、 CCD修研垫5、小反射镜7、CCD后置电路8和直角焦平面基板12组成，CCD 组件1的个数为至少三个，CCD修研垫5的个数、CCD后置电路8的个数与 CCD组件1的个数相等，小反射镜7的个数为至少一个。

如图5所示，CCD组件1由CCD压板2、CCD3和CCD基座4组成，如 图1所示，CCD3由CCD感光区9、CCD封装区10和CCD固定座11组成， CCD感光区9位于CCD3的正面上，CCD基座4的中心带有开孔，先使CCD3 正面即CCD感光区9对准CCD基座4的开孔，并将CCD3正面的周边与CCD 基座4的周边压紧，再采用环氧树脂胶将两者的接触周边粘接固化在一起，修 研CCD压板2的尺寸大小使其与CCD3背面贴合，然后再将CCD压板2与CCD 基座4紧固连接，CCD组件1装配完成。

如图5所示，将现有的焦平面基板6从中心线折叠成90°得到直角焦平面 基板12，直角焦平面基板12为直角弯板型，整个表面配有加强筋，增加其刚度， 直角焦平面基板12的两个直角面上均开有通孔，每个直角面上的多个通孔在一 条直线上并以一定的间距排列，即上下两排通孔成品字形交错设置，通孔个数 与CCD组件1个数相同，CCD修研垫5的中心也带有开孔，在三坐标测量仪上 检测每片CCD3的安装位置信息，通过修研每个CCD组件1对应的CCD修研 垫5使所有的CCD组件1均满足光学设计要求的共面、平行等技术指标，如图 5所示，将CCD修研垫5安装在CCD基座4与直角焦平面基板12之间，并通 过螺钉将CCD基座4固定在直角焦平面基板12上，CCD基座4的开孔与CCD 修研垫5的开孔相对应，并与直角焦平面基板12的两个直角面上的通孔一一对 应，如图4和图5所示，将所有的CCD组件1分成两排固定在直角焦平面基板 12的两个直角面的外侧，上排中的相邻两个CCD组件1之间的间距相等为d₁， 下排中的相邻两个CCD组件1之间的间距相等为d₂，且d₁=d₂，每排中的所有 CCD组件1均在一条直线上，也就是说上下两排CCD组件1所在的两条直线在 空间中平行，上下两排CCD组件1之间成品字形交错安装在直角焦平面基板12 的两个直角面的外侧，每个CCD组件1对应一个通孔安装，使入射光通过直角 焦平面基板12的通孔、CCD修研垫5的开孔、CCD基座4的开孔入射至CCD3 正面，即CCD感光区9上。

如图4和图5所示，将小反射镜7用环氧树脂胶粘贴到直角焦平面基板12 的一个直角面的内侧，上下位置位于其所在的直角面上的两个通孔之间的下侧， 其左右位置与另一直角面上的CCD组件1中的CCD3上的CCD感光区9相对 应，所形成的一排小反射镜7位于使上下两排CCD组件1的光程相等的位置上， 小反射镜7的长度大于每排中的相邻两个CCD组件1之间的间距d₁(或d₂），一 排小反射镜7所在的直线与上下两排CCD组件1所在的两条直线在空间中平行。

本发明的空间相机焦平面光学拼接结构，通过小反射镜7进行分光，将光 线折转到CCD3的感光区上，如图5所示，当光线通过空间相机镜头进入焦面 焦平面光学拼接结构时，一部分光线透过上排的直角焦平面基板12的通孔、CCD 修研垫5的开孔和CCD基座4的开孔进入上排的CCD3进行成像，另一部分光 线通过小反射镜7的垂直反射后透过下排的直角焦平面基板12的通孔、CCD修 研垫5的开孔和CCD基座4的开孔进入下排的CCD3进行成像，通过小反射镜 7的分光作用，是两排CCD组件1之间的间距缩小为d，通过对比图3和图5 可知，D远远大于d。

本实施方式中，CCD压板2、CCD基座4、CCD修研垫5和直角焦平面基 板12采用高体份铝基复合材料制成，小反射镜7采用熔石英制成。

本发明不限于上述实施方式，需进行拼接的CCD3的数量只要在三个以上 即可。显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式 的限定；对于所属技术领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以 做出其它不同形式的变化或变动；这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举； 而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。