一种空间相机大尺寸高精度光学拼接焦面组件的制作方法

allin2025-02-11  68


本发明涉及空间光学遥感,尤其涉及一种空间相机大尺寸高精度光学拼接焦面组件。


背景技术:

1、空间相机的焦面结构是其主要组成部分,主要用于安装成像传感器等探测元件。随着航天光学遥感技术的不断发展,大视场、多谱段、高分辨率成像成为了航天光学遥感器的目标。为了使空间相机具有宽视场和高分辨率,单片传感器尺寸已经不能满足要求,需要对多片传感器进行拼接,形成一个等效的大尺寸焦平面。虽然采用多片图像传感器拼接的方式可以满足大视场高分辨率的要求,但随着拼接传感器数目的增加,多片传感器同时工作会产生大量的热,使焦面的温度升高,结构件热膨胀变形,导致焦面的拼接精度变差,不利于图像的合成;同时,传统大尺寸焦面的多片电路板安装在同一支撑框上,随着电路板数目的增加,电路板之间在安装及工作时会互相影响,产生应力,使拼接精度变差。

2、传统大尺寸焦面组件有以下三个缺点。a)大尺寸焦面结构为保证传感器的拼接精度,通常需要对支撑传感器的焦面基板进行加厚加强处理,导致焦面总体质量和尺寸增大;b)大尺寸焦面多片传感器的拼接精度受温度影响大,在工作过程中仅靠自身刚度难以抵抗工作过程及环境变化产生的温度变化,不利于成像;c)传统大尺寸焦面的电路板均安装在同一支撑框上,在安装电路板时及焦面工作时,电路板之间会互相影响产生应力,不利于焦面的拼接精度。

3、基于上述技术问题,本领域的技术人员亟需研发一种具有轻质、高集成度、高精度、高热稳定,且成像质量优异的空间相机大尺寸高精度光学拼接焦面组件。


技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种具有轻质、高集成度、高精度、高热稳定,且成像质量优异的空间相机大尺寸高精度光学拼接焦面组件。

2、为了实现上述目的,本发明提供如下技术方案:

3、本发明的一种空间相机大尺寸高精度光学拼接焦面组件,该焦面组件包括:

4、焦面基板,呈半封闭式结构、且两端具有加强筋;以及

5、支腿组件,为所述焦面基板提供底部支撑、并通过所述支腿组件形成安装接口与相机的调焦结构相连;

6、分别安装在所述焦面基板两侧的多个分光镜组件和多个传感器组件;

7、该焦面组件还包括:

8、通过多个柔性连接柱与所述传感器组件相连的pcb板;以及

9、罩设在所述传感器组件外部的结构件,且所述结构件与所述焦面基板相连。

10、进一步的,所述焦面基板包括形成在背面的直射面;以及

11、形成在底部的反射面;

12、形成在内部的分光镜安装面,所述分光镜组件通过所述分光镜安装面安装于所述焦面基板上;

13、所述直射面和所述反射面均开有贯通的多个通光孔,每个所述通光孔均安装所述传感器组件。

14、进一步的,所述分光镜组件包括设于所述焦面基板上的分光镜座;以及

15、粘接在所述分光镜座上的分光镜。

16、进一步的,所述分光镜为平面反射镜,通过微晶材料制成,且所述分光镜座为铟钢材料加工而成,所述分光镜使用的微晶材料和所述分光镜座使用的铟钢材料膨胀系数相同。

17、进一步的,所述传感器组件包括传感器安装座;以及

18、装设在所述传感器安装座上部的传感器;

19、设于所述传感器安装座和所述焦面基板之间的调整垫片,所述传感器组件通过所述调整垫片与所述焦面基板相连。

20、优选的,所述柔性连接柱的材质为硅橡胶,每块所述pcb板与所述传感器安装座之间均设置四个所述柔性连接柱对所述pcb板形成支撑。

21、进一步的,所述结构件包括罩设在所述传感器组件外部的支撑框,所述支撑框上设置有柔性槽;以及

22、固连在所述支撑框上方的盖板。

23、进一步的,所述支腿组件上设有柔性结构,且所述支腿组件包括分布在所述焦面基板底面两端的第一支腿和第三支腿;

24、安装在所述焦面基板底部中间位置的第二支腿。

25、在上述技术方案中,本发明提供的一种空间相机大尺寸高精度光学拼接焦面组件,具有以下有益效果:

26、本发明的一种空间相机大尺寸高精度光学拼接焦面组件通过在大尺寸焦面基板上安装柔性支腿组,释放应力,减小了多片传感器工作时热应力对拼接精度的影响,无需完全依赖焦面基板的刚度实现精度稳定性,有效降低焦面基板的质量和尺寸;

27、光学拼接使得大尺寸焦平面结构更加紧凑,该种拼接方式使得系统所需视场宽度方向大幅减小,可以有效降低光学设计难度,减轻结构整体质量;

28、本发明中将pcb板及其对应的传感器组件通过柔性连接柱固连成一体,成为一个单独模块,消除了多个pcb板装配及pcb板和传感器之间相互间产生的应力对拼接精度的影响,同时便于测试与装配,具有互换性;在每个支撑框上设置柔性槽,减小支撑框与基板间产生的应力,提高了焦面的精度。



技术特征:

1.一种空间相机大尺寸高精度光学拼接焦面组件,其特征在于,该焦面组件包括:

2.根据权利要求1所述的一种空间相机大尺寸高精度光学拼接焦面组件,其特征在于,所述焦面基板(1)包括形成在背面的直射面(101);以及

3.根据权利要求1所述的一种空间相机大尺寸高精度光学拼接焦面组件,其特征在于,所述分光镜组件(2)包括设于所述焦面基板(1)上的分光镜座(202);以及

4.根据权利要求3所述的一种空间相机大尺寸高精度光学拼接焦面组件,其特征在于,所述分光镜(201)为平面反射镜,通过微晶材料制成,且所述分光镜座(202)为铟钢材料加工而成,所述分光镜(201)使用的微晶材料和所述分光镜座(202)使用的铟钢材料膨胀系数相同。

5.根据权利要求1所述的一种空间相机大尺寸高精度光学拼接焦面组件,其特征在于,所述传感器组件(3)包括传感器安装座(301);以及

6.根据权利要求5所述的一种空间相机大尺寸高精度光学拼接焦面组件,其特征在于,所述柔性连接柱(4)的材质为硅橡胶,每块所述pcb板(5)与所述传感器安装座(301)之间均设置四个所述柔性连接柱(4)对所述pcb板(5)形成支撑。

7.根据权利要求1所述的一种空间相机大尺寸高精度光学拼接焦面组件,其特征在于,所述结构件(6)包括罩设在所述传感器组件(3)外部的支撑框(601),所述支撑框(601)上设置有柔性槽(601-1);以及

8.根据权利要求1所述的一种空间相机大尺寸高精度光学拼接焦面组件,其特征在于,所述支腿组件(7)上设有柔性结构,且所述支腿组件(7)包括分布在所述焦面基板(1)底面两端的第一支腿(701)和第三支腿(703);


技术总结
本发明公开了一种空间相机大尺寸高精度光学拼接焦面组件,包括焦面基板;支腿组件,为焦面基板提供底部支撑、并通过支腿组件形成安装接口与相机的调焦结构相连;分别安装在焦面基板两侧的多个分光镜组件和多个传感器组件;通过多个柔性连接柱与传感器组件相连的PCB板;罩设在传感器组件外部的结构件。本发明通过光学拼接使得大尺寸焦平面结构更加紧凑,该种拼接方式使得系统所需视场宽度方向大幅减小,可以有效降低光学设计难度,减轻结构整体质量;将PCB板及其对应的传感器组件通过柔性连接柱固连成一体,成为一个单独模块,消除了多个PCB板装配及PCB板和传感器之间相互间产生的应力对拼接精度的影响,同时便于测试与装配。

技术研发人员:王晨,王升,张雷,丛杉珊,杨云飞
受保护的技术使用者:长光卫星技术股份有限公司
技术研发日:
技术公布日:2024/10/31
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