一种小型星光模拟器照明光学系统技术方案

一种小型星光模拟器照明光学系统，属于空间探测技术领域中涉及的一种照明光学系统。要解决的技术问题是：提供一种小型星光模拟器照明光学系统，解决的技术方案，包括光源系统、匀光系统、全内反射棱镜、数字微镜芯片。在光的传播方向的光路光轴，从左至右依次排有光源系统、匀光系统、全内反射棱镜、数字微镜芯片。其中，光源系统由红、绿、蓝三个ＬＥＤ和Ｘ棱镜组成，红、绿、蓝三个ＬＥＤ发出的光线经过Ｘ棱镜合光后进入匀光系统，通过全内反射棱镜后，均匀照明数字微镜芯片。该照明光学系统体积小、重量轻、工作温度低、照明均匀性高，有利于携带与使用。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于空间探测
中涉及的一种星光模拟器的照明光学系统。
技术介绍
星敏感器是一种高精度的姿态敏感测量仪器，它通过探测天空不同位置的恒星来 确定卫星姿态，提供航天飞行器相对于惯性坐标系的三轴坐标。在这些飞行器发射之前，需 要在地面对星敏感器进行跟星测试。星光模拟器能为星敏感器提供任一时刻、任一惯性坐 标系下指向的模拟星图，是对星敏感器进行地面标定的核心设备。 与本专利技术最为接近的已有技术是中国科学院长春光学精密机械与物理研究所于 2005年申请的专利技术专利，专利申请号为200510017204. 7，专利技术名称为"一种小型动态星光 模拟器的光学系统"。如图1所示，包括光源1、照明光学透镜2、数字微镜芯片(匿D)3、准直 物镜组4。其中光源1和照明光学透镜2组成照明部分。 在水平光路的光轴上，安置数字微镜芯片(匿D) 3和准直物镜组4，数字微镜芯片 (匿D)3的反射面朝向准直物镜组4，并位于准直物镜组4的焦面上；光源1和照明光学透镜 2所构成的光路光轴与水平光路光轴成一定角度，其延长线通过数字微镜芯片(匿D)3的中 心，光源1经照明光学透镜2发出的光均匀照明数字微镜芯片(匿D)3，再经数字微镜芯片 (匿D)3反射后沿水平光轴由准直物镜组4以平行光方式发出。 该小型动态星光模拟器的光学系统存在的主要问题是采用溴钨灯作光源，导致 照明系统体积大、重量重、发热高，不便于携带与使用；照明光学透镜采用普通柯拉照明系 统，照明均匀性不高。
技术实现思路
为了克服已有技术存在的缺陷，本专利技术的目的在于减小照明光学系统的体积、重 量，降低照明光学系统的工作温度，提高照明光学系统的均匀性，特设计一种星光模拟器的 照明光学系统。 本专利技术要解决的技术问题是提供一种小型星光模拟器照明光学系统，解决技术 问题的技术方案如图2所示，包括光源系统5、匀光系统6、全内反射棱镜(TIR)7、数字微镜 芯片(DMD)8。其中光源系统5包括红光LED9、绿光LED10、蓝光LED11以及X棱镜12，如图3 所示。匀光系统6包括前排透镜阵列13、后排透镜阵列14和聚光镜15，如图4所示。在光 的传播方向的光路光轴，从左至右依次排有光源系统5、匀光系统6、全内反射棱镜(TIR)7、 数字微镜芯片(DMD)8 ;光源系统5中的绿光LED10位于光路光轴的最左端，X棱镜12安置 在绿光LED10的右边的光轴上，红光LED9位于光的传播方向的X棱镜12的左边对准X棱镜 12，蓝光LED11位于光的传播方向的X棱镜12的右边对准X棱镜12，红光LED9、绿光LEDIO、 蓝光LED11都对X棱镜12照明，这三个LED发出的光线经过X棱镜12合光后出射，到达前 排透镜阵列13 ;在X棱镜12右边的光轴上依次置有匀光系统6中的前排透镜阵列13、后排 透镜阵列14和聚光镜15，后排透镜阵列14位于前排透镜阵列13的焦面上，组成阵列型柯拉照明系统；全内反射棱镜(TLR)7安置在聚光镜15与数字微镜芯片(匿D)8之间，数字微 镜芯片(匿D)8位于聚光镜15的焦面上。 工作原理说明红、绿、蓝三个LED发出的光线经过X棱镜12合光后出射，进入匀 光系统6后，得到均匀的照明光束，通过全内反射棱镜(TIR)7后，均匀照明数字微镜芯片 (DMD)8。 积极效果该照明光学系统体积小、重量轻、工作温度低、照明均匀性高，有利于携 带与使用。附图说明 图1是已有技术的结构示意图； 图2是本专利技术的结构示意图； 图3是本专利技术中光源系统5的结构示意图； 图4是本专利技术中匀光系统6的结构示意图。具体实施例方式本专利技术按图2所示的结构实施，其中 光源系统5包括红光LED9、绿光LED10、蓝光LED11以及X棱镜12。其中，红、绿、 蓝三色LED均采用OSRAM公司产品，分别为LAW57B-FY、LT W5SG-GY和LB T67C-U1。 X棱镜 12采用4个相同棱柱组合的结构形式，棱柱的底面是等腰直角三角形，4个棱柱的直角顶点 相交。临近红光LED9的棱柱中，与临近绿光LED10的棱柱相交的直角面上镀有反红透蓝绿 彩色分光膜，另一直角面上镀有反蓝透红绿彩色分光膜；临近蓝光LEDll的棱柱中，与临近 绿光LED10的棱柱相交的直角面上镀有反蓝透红绿彩色分光膜，另一直角面上镀有反红透 蓝绿彩色分光膜。 匀光系统6包括前排透镜阵列13、后排透镜阵列14和聚光镜15。透镜阵列为9X9 的二维透镜阵列。 全内反射棱镜(TIR)7为2块棱镜组合结构。 数字微镜芯片(DMD)8采用美国德州仪器公司(TI)的专利产品DMD芯片。权利要求一种小型星光模拟器照明光学系统，包括数字微镜芯片(8)。其特征在于还包括光源系统(5)、匀光系统(6)、全内反射棱镜(7)；其中光源系统(5)包括红光LED(9)、绿光LED(10)、蓝光LED(11)以及X棱镜(12)。匀光系统(6)包括前排透镜阵列(13)、后排透镜阵列(14)和聚光镜(15)。在光的传播方向的光路光轴，从左至右依次排有光源系统(5)、匀光系统(6)、全内反射棱镜(7)、数字微镜芯片(8)；光源系统(5)中的绿光LED(10)位于光路光轴的最左端，X棱镜(12)安置在绿光LED(10)的右边的光轴上，红光LED(9)位于光的传播方向的X棱镜(12)的左边对准X棱镜(12)，蓝光LED(11)位于光的传播方向的X棱镜(12)的右边对准X棱镜(12)，红光LED(9)、绿光LED(10)、蓝光LED(11)都对X棱镜(12)照明；在X棱镜(12)右边的光轴上依次置有匀光系统(6)中的前排透镜阵列(13)、后排透镜阵列(14)和聚光镜(15)，后排透镜阵列(14)位于前排透镜阵列(13)的焦面上；全内反射棱镜(7)安置在聚光镜(15)与数字微镜芯片(8)之间，数字微镜芯片(8)位于聚光镜(15)的焦面上。全文摘要一种小型星光模拟器照明光学系统，属于空间探测
中涉及的一种照明光学系统。要解决的技术问题是提供一种小型星光模拟器照明光学系统，解决的技术方案，包括光源系统、匀光系统、全内反射棱镜、数字微镜芯片。在光的传播方向的光路光轴，从左至右依次排有光源系统、匀光系统、全内反射棱镜、数字微镜芯片。其中，光源系统由红、绿、蓝三个LED和X棱镜组成，红、绿、蓝三个LED发出的光线经过X棱镜合光后进入匀光系统，通过全内反射棱镜后，均匀照明数字微镜芯片。该照明光学系统体积小、重量轻、工作温度低、照明均匀性高，有利于携带与使用。文档编号G01C21/02GK101718418SQ20091021805公开日2010年6月2日 申请日期2009年12月22日 优先权日2009年12月22日专利技术者巩岩, 胡宜宁 申请人:中国科学院长春光学精密机械与物理研究所本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种小型星光模拟器照明光学系统，包括数字微镜芯片（８）。其特征在于还包括光源系统（５）、匀光系统（６）、全内反射棱镜（７）；其中光源系统（５）包括红光ＬＥＤ（９）、绿光ＬＥＤ（１０）、蓝光ＬＥＤ（１１）以及Ｘ棱镜（１２）。匀光系统（６）包括前排透镜阵列（１３）、后排透镜阵列（１４）和聚光镜（１５）。在光的传播方向的光路光轴，从左至右依次排有光源系统（５）、匀光系统（６）、全内反射棱镜（７）、数字微镜芯片（８）；光源系统（５）中的绿光ＬＥＤ（１０）位于光路光轴的最左端，Ｘ棱镜（１２）安置在绿光ＬＥＤ（１０）的右边的光轴上，红光ＬＥＤ（９）位于光的传播方向的Ｘ棱镜（１２）的左边对准Ｘ棱镜（１２），蓝光ＬＥＤ（１１）位于光的传播方向的Ｘ棱镜（１２）的右边对准Ｘ棱镜（１２），红光ＬＥＤ（９）、绿光ＬＥＤ（１０）、蓝光ＬＥＤ（１１）都对Ｘ棱镜（１２）照明；在Ｘ棱镜（１２）右边的光轴上依次置有匀光系统（６）中的前排透镜阵列（１３）、后排透镜阵列（１４）和聚光镜（１５），后排透镜阵列（１４）位于前排透镜阵列（１３）的焦面上；全内反射棱镜（７）安置在聚光镜（１５）与数字微镜芯片（８）之间，数字微镜芯片（８）位于聚光镜（１５）的焦面上。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：巩岩，胡宜宁，
申请(专利权)人：中国科学院长春光学精密机械与物理研究所，
类型：发明
国别省市：82[中国|长春]