[发明专利]一种2×2面阵探测器光学拼接方法

说明书

本发明一种2×2面阵探测器光学拼接方法，步骤如下：1)建立空间直角坐标系；2)在空间位置放置四片面阵探测器；3)在+Z轴方向布置金字塔式分光反射镜；4)分别调整上述各面阵探测器的位置，使入射在各面阵探测器上的光线光程相等；5)四片探测器进行2×2的合并拼接得到组合像面。本发明的分光形式简单，且只需要一次反射实现分光，分光后截距小，结构对称且分布集中；反射式分光，无能量损失、无色差、无拼缝。分光反射镜为单一零件，各反射面之间的位置关系绝对稳定。本发明可应用各类光学成像系统、光电探测设备，特别适用于超大规模焦面的空间光学遥感器。

技术领域

本发明属于空间光学遥感器技术领域，涉及大规模焦平面的光学拼接方法，特别是一种紧凑型的2×2光学拼接方法。

背景技术

随着光学遥感技术的发展，特别是地球静止轨道遥感器，由于面阵凝视成像具有高时间分辨率的巨大优势，以及高空间分辨率与大幅宽的双重需求，大规模面阵焦平面的需求越来越大，现有单片面阵焦平面器件的规模已难以满足需求。

目前国内可获取单片大面阵探测器规模在10k×10k左右，更大规模的探测器难以获取。随着大尺寸面阵探测器件需求的进一步提高，迫切需要开展面阵光电探测器件的拼接技术研究。相比探测器的机械拼接，焦面光学拼接具有无物理拼缝的优势，且工艺简单，是实现大规模焦平面的常用方式。

戴俊钊等人发表的《提高大视场图像测量精度的CCD光学拼接技术》中采用半反半透的分光方式，且入射光束需经过两次分光才能到达像面，使得入射到像面的光能量减少至原来能量的四分之一，导致能量不足的问题。因此其在航天遥感领域的实用性不是很强。

中国发明专利CN 101650423B的大面阵光电器件光学拼接方法，由于分光的各棱镜位置不对称，棱镜结构与拼接复杂；采用独立的反射棱镜，棱镜间接触面小，力热稳定性难以保证；棱镜反射面的棱边均为锐角边，不易加工；各块棱镜相对关系独立不集中，拼接需要复杂的机械结构进行固定与安装；由于反射面不能做到100％的反射率，反射区和透射区存在能量差异。

发明内容

本发明解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供一种结构简单易实现、空间布局对称、结构稳定性好的一体式全反射棱镜实现2×2面阵探测器的光学拼接方法。

本发明的技术解决方案为：一种2×2面阵探测器光学拼接方法，步骤如下：

(1)建立空间直角坐标系，坐标系以光线传播方向的光轴为Z轴，以垂直于纸面向里为Y轴，X轴由右手坐标系定则确定，坐标原点为O；

(2)在空间位置放置四片面阵探测器，即第一探测器、第二探测器、第三探测器和第四探测器；

(3)在+Z轴方向布置金字塔式分光反射镜；金字塔式分光反射镜为包括四个反射面；第一反射面位于第一探测器区域前，即X轴负向；第二反射面位于第二探测器区域前，即Y轴正向；第三反射面位于第三探测器区域前，即X轴正向；第四反射面位于第四探测器区域前，即Y轴负向；由Z轴入射的光线经第一反射面沿X轴负向投射到第一探测器上；由Z轴入射的光线经第二反射面沿X轴负向投射到第二探测器上；由Z轴入射的光线经第三反射面沿X轴负向投射到第三探测器上；由Z轴入射的光线经第四反射面沿X轴负向投射到第四探测器上；

(4)分别调整上述各面阵探测器的位置，使入射在各面阵探测器上的光线光程相等；

(5)四片探测器进行2×2的合并拼接得到组合像面。

所述四片探测器采用10k×10k面阵探测器或其他规模面阵探测器。

所述金字塔式分光反射镜为单一棱镜。

材料选用低膨胀的微晶玻璃材料。

所述四个反射面两两所成的二面角≥90°。

所述四个反射面均镀制全反膜系。