一種應用於穩像系統的精太陽敏感器的製造方法
2023-06-26 05:54:31 2
一種應用於穩像系統的精太陽敏感器的製造方法
【專利摘要】本發明涉及一種應用於穩像系統的精太陽敏感器，包括濾光系統、聚焦透鏡以及PSD探測器；其中，所述濾光系統至少包括初級濾光片與次級濾光片；初級濾光片位於精太陽敏感器的正前端，用於反射太陽光熱量，並衰減觀測波段的入射光線能量；聚焦透鏡安裝在初級濾光片的後方，將初級濾光後的太陽光匯聚到所述聚焦透鏡的焦點位置上；次級濾光片安裝在聚焦透鏡的焦平面的正前方，對匯聚光線進行二次濾光；PSD探測器安裝在聚焦透鏡的焦點位置上，用於將太陽光斑能量信號轉變成電信號，並由獲得的四象限電信號實現入射光線角偏移量的識別。
【專利說明】一種應用於穩像系統的精太陽敏感器
【技術領域】
[0001]本發明涉及太陽活動監測衛星領域，特別涉及一種應用於太陽高分辨成像儀器穩像系統的精太陽敏感器。
【背景技術】
[0002]隨著空間科學的發展以及空間態勢感知的探測需求，迫切需要發展太陽監測衛星和高分辨太陽活動成像技術，而用於消除衛星平臺抖動引起圖像模糊的圖像穩定系統是高分辨對日成像觀測儀器的重要組成部分。高性能圖像穩定系統的核心結構就是高解析度的精太陽敏感器。
[0003]縱觀SOHO、SoIar-B、TRACE、STEREO、SDO等國際上先進的太陽觀測衛星，其圖像穩定系統的精太陽敏感器從技術的實現方式上可以歸結為兩類:(I)基於CCD相關跟蹤算法的精太陽敏感器；(2)基於四象限邊緣傳感器(Limb Sensor)的精太陽敏感器。基於CCD相關跟蹤算法的精太陽敏感器缺點十分明顯，它的相關性算法較複雜、運算量大、需要額外的硬體支撐且不能應用於短波成像系統；基於Limb Sensor的精太陽敏感器統需要額外的導星鏡光路系統，Limb Sensor的分立光電二極體對一致性、器件水平和裝配工藝要求苛刻。所以發展新型的、輕小型化、高精度、低成本的精太陽敏感器是太陽成像觀測的客觀需求。
【發明內容】
[0004]本發明的目的在於克服現有技術中的精太陽敏感器所存在的缺陷，從而提供一種高精度、低成本、小型化的精太陽敏感器。
[0005]為了實現上述目的，本發明提供了一種應用於穩像系統的精太陽敏感器，包括濾光系統、聚焦透鏡2以及PSD探測器4;其中，所述濾光系統至少包括初級濾光片I與次級濾光片3 ；
[0006]所述初級濾光片I位於精太陽敏感器的正前端，用於反射太陽光熱量，並衰減觀測波段的入射光線能量；所述聚焦透鏡2安裝在所述初級濾光片I的後方，將初級濾光後的太陽光匯聚到所述聚焦透鏡2的焦點位置上；所述次級濾光片3安裝在所述聚焦透鏡2的焦平面的正前方，對匯聚光線進行二次濾光；所述PSD探測器4安裝在所述聚焦透鏡2的焦點位置上，用於將太陽光斑能量信號轉變成電信號，並由獲得的四象限電信號實現入射光線角偏移量的識別。
[0007]上述技術方案中，所述濾光系統還包括第三級濾光片，所述第三級濾光片位於所述次級濾光片3之後，其用於對經過二次濾光的光線做進一步的濾光。
[0008]上述技術方案中，所述聚焦透鏡2採用雙透鏡結構，透鏡焦距為10cm，其在所述PSD探測器4的表面匯聚成直徑1_左右的太陽光斑。
[0009]上述技術方案中，所述PSD探測器4為四象限PSD探測器。
[0010]本發明的優點在於
[0011]1.本發明的應用於太陽觀測穩像需求的精太陽敏感器通過聚焦透鏡加PSD的緊湊型設計方案，使其具有結構簡單、體積小、重量輕、成本低等優點。
[0012]2.本發明的精太陽敏感器數據採樣率至少可達500Hz以上，相比基於CXD相關跟蹤算法的精太陽敏感器具有不可比擬的高速數據採樣能力。
[0013]3.本發明的精太陽敏感器採用四象限PSD探測器技術，集成度高，避免了傳統Limb Sensor式精太陽敏感器對分立光電二極體器件水平、一致性和裝配工藝的苛刻要求；同時具有極高的位移分辨能力和角分辨能力，微位移探測能力可達到0.3 μ m，角解析度可達到 0.5arcsec。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0014]圖1是本發明的應用於穩像系統的精太陽敏感器在一個實施例中的結構示意圖。圖面說明
[0015]I初級濾光片2聚焦透鏡
[0016]3次級濾光片4 PSD探測器
【具體實施方式】
[0017]現結合附圖對本發明作進一步的描述。
[0018]參考圖1，本發明的應用於穩像系統的精太陽敏感器包括:初級濾光片1、聚焦透鏡2、次級濾光片3和PSD探測器4 ;其中，所述初級濾光片I位於精太陽敏感器的正前端，用於反射太陽光熱量，並 衰減觀測波段的入射光線能量；所述聚焦透鏡2安裝在初級濾光片I的後方，將初級濾光後的太陽光匯聚到聚焦透鏡2的焦點位置上，焦斑尺寸約1_ ;所述次級濾光片3安裝在聚焦透鏡2的焦平面的正前方，對匯聚光線進行二次濾光；所述PSD探測器4安裝在聚焦透鏡2的焦點位置上，用於將太陽光斑能量信號轉變成電信號，並由獲得的四象限電信號實現入射光線角偏移量的高速識別。
[0019]下面對應用於穩像系統的精太陽敏感器中的各個部件做進一步的說明。
[0020]所述初級濾光片I與次級濾光片3組成濾光系統，在本實施例中，該濾光系統採用二級濾光結構。所述初級濾光片I將入射太陽光的可見光部分反射，並衰減掉部分入射光線的能量，實現減少熱輻射、衰減觀測波段入射光線能量的功能；所述次級濾光片3對匯聚光線進行二次濾光，選擇精太陽敏感器設計所需要的中心頻譜，實現頻譜選擇的功能。在其他實施例中，濾光系統也可採用諸如三級濾光結構的多級濾光結構，在三級濾光結構中，除了有初級濾光片1、次級濾光片3外，還包括有第三級濾光片，該第三級濾光片位於次級濾光片3之後，其對次級濾光片3做二次濾光後的光線做進一步的濾光，以更好地實現頻譜選擇的功能。
[0021]所述聚焦透鏡2採用雙透鏡結構，安裝在兩級濾光片之間，優選地，透鏡焦距為10cm，在所述PSD探測器4的表面匯聚成直徑Imm左右的太陽光斑。
[0022]所述PSD探測器4為四象限PSD探測器，能夠敏感地探測光斑位置。所述PSD探測器4安裝在所述聚焦透鏡2的焦點位置上，用於將PSD上四象限的太陽光斑能量信號轉變成電信號，求出光斑質心偏移中心的距離，進一步得到入射光線的角偏移量。
[0023]最後所應說明的是，以上實施例僅用以說明本發明的技術方案而非限制。儘管參照實施例對本發明進行了詳細說明，本領域的普通技術人員應當理解，對本發明的技術方案進行修改或者等同替換，都不脫離本發明技術方案的精神和範圍，其均應涵蓋在本發明的權利要求範圍當中。
【權利要求】
1.一種應用於穩像系統的精太陽敏感器，其特徵在於，包括濾光系統、聚焦透鏡(2)以及PSD探測器(4);其中，所述濾光系統至少包括初級濾光片(I)與次級濾光片(3)； 所述初級濾光片(I)位於精太陽敏感器的正前端，用於反射太陽光熱量，並衰減觀測波段的入射光線能量；所述聚焦透鏡(2)安裝在所述初級濾光片(I)的後方，將初級濾光後的太陽光匯聚到所述聚焦透鏡(2)的焦點位置上；所述次級濾光片(3)安裝在所述聚焦透鏡(2)的焦平面的正前方，對匯聚光線進行二次濾光；所述PSD探測器(4)安裝在所述聚焦透鏡(2)的焦點位置上，用於將太陽光斑能量信號轉變成電信號，並由獲得的四象限電信號實現入射光線角偏移量的識別。
2.根據權利要求1所述的應用於穩像系統的精太陽敏感器，其特徵在於，所述濾光系統還包括第三級濾光片，所述第三級濾光片位於所述次級濾光片(3)之後，其用於對經過二次濾光的光線做進一步的濾光。
3.根據權利要求1或2所述的應用於穩像系統的精太陽敏感器，其特徵在於，所述聚焦透鏡(2)採用雙透鏡結構，透鏡焦距為10cm，其在所述PSD探測器(4)的表面匯聚成直徑Imm左右的太陽光斑。
4.根據權利要求1或2所述的應用於穩像系統的精太陽敏感器，其特徵在於，所述PSD探測器⑷為四象限PSD探測器。
【文檔編號】G01C1/00GK104034302SQ201410270381
【公開日】2014年9月10日 申請日期:2014年6月17日 優先權日:2014年6月17日
【發明者】桑鵬, 李保權, 朱龍飛 申請人:中國科學院空間科學與應用研究中心