专利名称：：一种采用鱼眼镜头和远心光路的全天空大气重力波成像仪的制作方法
技术领域：
：本发明涉及一种全天空大气重力波的光学成像设计，特别涉及一种采用鱼眼镜头和远心光路的全天空大气重力波成像仪。
背景技术：
：大气重力波在上传过程中会对气辉辐射层产生扰动，以大气气辉辐射为示踪物，可以实现对大气重力波活动的观测。在中高层大气中，位于可见光到近红外波段的气辉辐射有多种，例如宽带的0H和窄带的02，0I，Na等多种气辉辐射层，这些气辉辐射都可用于重力波活动成像观测。目前采用远心光路的全天空重力波成像仪包含鱼眼镜头、远心镜、滤光片、再成像镜头和科学级CCD相机。对于作为大气重力波探测示踪物的微弱气辉辐射，一般要求整个光路有较大的通光孔径，而且为了方便购买和加工，必须限定滤光片尺寸。但是采用远心光路必须要面临的一个问题是如果限定滤光片尺寸较小，则鱼眼镜头的通光孔径也应该小，不利于满足以微弱气辉辐射层为示踪物的大气重力波探测的要求；而如果增大鱼眼镜头的通光孔径，则要求滤光片的尺寸很大。
发明内容因此，为了解决目前大气重力波成像仪通光孔径和滤光片尺寸相矛盾的问题，本发明的目的在于提供一种采用鱼眼镜头和远心光路的多通道的全天空重力波成像仪设计。利用目前市场中较常见的焦距f10.5mm，#F2.8的鱼眼镜头，配合3英寸多通道滤光片，在保证整个系统较高通光量的基础上，还能较经济方便地实现多通道全天空重力波成像。为了实现上述发明目的，本发明的采用鱼眼镜头和远心光路的全天空大气重力波成像仪，包括焦距10.5mm#F2.8的鱼眼镜头、远心镜片、直径3英寸的圆形滤光片、縮焦镜片组、成像镜头以及科学级CCD相机，以OH和02，01，Na等气辉辐射为示踪物，实现对全天空大气重力波成像。其中，将所述远心镜片放置在所述鱼眼镜头的焦平面后方位置，使出射的光线满足所述滤光片入射光线角度要求，再使光线通过圆形的所述滤光片，然后经过一个用于縮焦和调整像差的所述縮焦镜片组，再通过所述成像镜头，连接科学级CCD相机，从而实现全天空180°大气重力波成像。另外，所述縮焦镜片组由四片连续放置的透镜构成，其中，第一片为负透镜，第二片为正透镜，第三片为正透镜，第四片为负透镜组成，由此，通过上述四片透镜相组合，而进行縮焦且可以与所述远心镜片组合调整像差。所述成像镜头以及科学级CCD相机采用普通商用成像镜头和科学级CCD。另外，作为进一步改进的结构形式，本发明还提供一种采用鱼眼镜头和远心光路的多通道的全天空大气重力波成像仪，其特征在于，包括焦距10.5mm#F2.8的鱼眼镜头、远心镜片、多片不同波段的直径3英寸的圆形滤光片、滤光轮、縮焦镜片组、成像镜头以及科学级CCD相机，以OH和02，01，Na等气辉辐射为示踪物，实现对全天空大气重力波成像。其中，将所述远心镜片放置在所述鱼眼镜头的焦平面后方，使出射的光线满足所述滤光片入射光线角度要求，并使光线通过装有所述多片不同波段的滤光片的所述滤光轮，然后经过一个用于縮焦和调整像差的所述縮焦镜片组，再通过所述成像镜头，连接科学级CCD相机，由计算机控制实现多通道轮流观测，从而实现全天空180°大气重力波成像。本发明的采用鱼眼镜头和远心光路的全天空重力波成像仪的有益效果在于利用目前商业通用的焦距10.5mm#F2.8的鱼眼镜头，配合3英寸多通道滤光片，在保证整个系统较高通光量的基础上，还能较经济方便地实现多通道全天空重力波成像。图1是本发明的采用鱼眼镜头和远心光路的全天空重力波成像仪的结构及光路示意图。具体实施例方式下面结合附图和具体实施例对本发明的采用鱼眼镜头和远心光路的全天空重力波成像仪进行详细的说明。图1是本发明的采用鱼眼镜头和远心光路的全天空重力波成像仪的结构及光路示意图。如图l所示，本发明的采用鱼眼镜头和远心光路的全天空大气重力波成像仪，包括焦距10.5mm#F2.8的鱼眼镜头l，远心镜片2，滤光片3，縮焦镜片组4，成像镜头5以及科学级CCD相机6，以OH和02，01，Na等气辉辐射为示踪物，实现对全天空大气重力波成像。将远心镜片2放置在鱼眼镜头1的焦平面后方，使出射的光线满足滤光片3的入射光线角度要求，再使光线通过直径3英寸的圆形滤光片3，然后经过一个用于縮焦和调整像差的镜片组4，再通过成像镜头5以及连接的科学级CCD相机6，从而实现全天空180°大气重力波成像。另外，如图l所示，本发明的成像仪中，光线自左向右贯穿整个光路，最左端光线是从鱼眼镜头1出射的光线，到达鱼眼镜头1的焦平面后，穿过远心镜片2后，出射的光线角度达到滤光片3的带宽要求，再使光线通过直径3英寸的圆形滤光片3，然后经过一个用于縮焦和调整像差的镜片组4，再通过成像镜头5(用理想镜头箭头表示)，到达科学级CCD相机6的平面。实线和虚线分别表示的是0。和90°入射的光线，由此可以实现全天空大气重力波二维成像。下表一是本发明的一个实施例所采用的各光学器件的详细型号以及镜片参数。其中，鱼眼镜头选用普通商用的焦距10.5mm，#F2.8的鱼眼镜头。表一镜片详细参数示例<table>tableseeoriginaldocumentpage4</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage5</column></row><table>滤光片3置于远心镜片2和縮焦镜片组4之间即可。图像由CCD相机6记录后，可由与之连接计算机导出数据。另外，作为本发明的进一步改进的结构形式，还可以将多片不同波段的滤光片3可放置于一个滤光轮内，来代替单一的滤光片3。从焦距10.5mm#F2.8的鱼眼镜头1出射的光线，到达鱼眼镜头1的焦平面后，穿过远心镜片2后出射的光线角度达到滤光片3的带宽要求，再使光线通过装有多片不同波段的滤光片3的滤光轮(未图示)，然后经过一个用于縮焦和调整像差的镜片组4，再通过成像镜头5(用理想镜头箭头表示)，到达科学级CCD相机6的平面，与CCD相机一起，由计算机控制，最终实现以大气气辉辐射为示踪物，对大气重力波的多通道轮流交替成像观测。最后所应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制。尽管参照实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，都不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。权利要求一种采用鱼眼镜头和远心光路的多通道的全天空大气重力波成像仪，其特征在于，包括焦距10.5mm#F2.8的鱼眼镜头、远心镜片、直径3英寸的圆形滤光片、缩焦镜片组、成像镜头以及科学级CCD相机，以包括OH和O2，OI，Na的气辉辐射为示踪物，实现对全天空大气重力波成像，其中，将所述远心镜片放置在所述鱼眼镜头的焦平面后方，使出射的光线满足所述滤光片入射光线角度要求，再使光线通过圆形的所述滤光片，然后经过一个用于缩焦和调整像差的所述缩焦镜片组，再通过所述成像镜头，连接科学级CCD相机，从而实现全天空180°大气重力波成像。2.如权利要求1所述的采用鱼眼镜头和远心光路的多通道的全天空大气重力波成像仪，其特征在于，所述縮焦镜片组由四片连续放置的透镜构成，其中，第一片透镜为负透镜，第二片透镜为正透镜，第三片透镜为正透镜，第四片透镜为负透镜，由此，通过上述四片透镜相组合，而进行縮焦且与所述远心镜片组合调整像差。3.如权利要求1所述的采用鱼眼镜头和远心光路的多通道的全天空大气重力波成像仪，其特征在于，所述成像镜头以及科学级CCD相机采用普通商用成像镜头和科学级CCD。4.一种采用鱼眼镜头和远心光路的多通道的全天空大气重力波成像仪，其特征在于，包括焦距IO.5mmftF2.8的鱼眼镜头、远心镜片、多片不同波段的直径3英寸的圆形滤光片、滤光轮、縮焦镜片组、成像镜头以及科学级CCD相机，以包括0H和02，01，Na的气辉辐射为示踪物，实现对全天空大气重力波成像，其中，将所述远心镜片放置在所述鱼眼镜头的焦平面后方，使出射的光线满足所述滤光片入射光线角度要求，再使光线通过装有所述多片不同波段的滤光片的所述滤光轮，然后经过一个用于縮焦和调整像差的所述縮焦镜片组，再通过所述成像镜头，连接科学级CCD相机，由计算机控制实现多通道轮流观测，从而实现全天空180°大气重力波成像。5.如权利要求4所述的采用鱼眼镜头和远心光路的多通道的全天空大气重力波成像仪，其特征在于，所述縮焦镜片组由四片连续放置的透镜构成，其中，第一片透镜为负透镜，第二片透镜为正透镜，第三片透镜为正透镜，第四片透镜为负透镜，由此，通过上述四片透镜相组合，而进行縮焦且与所述远心镜片组合调整像差。6.如权利要求4所述的采用鱼眼镜头和远心光路的多通道的全天空大气重力波成像仪，其特征在于，所述成像镜头以及科学级CCD相机采用普通商用成像镜头和科学级CCD。全文摘要本发明提供一种采用鱼眼镜头和远心光路的全天空大气重力波成像仪，包括焦距10.5mm#F2.8的鱼眼镜头、远心镜片、直径3英寸的圆形滤光片、缩焦镜片组、成像镜头以及科学级CCD相机，以OH和O2，OI，Na等气辉辐射为示踪物，实现对全天空大气重力波成像。其中，远心镜片放置在鱼眼镜头的焦平面后方位置，使出射的光线满足滤光片入射光线角度要求，再使光线通过圆形的滤光片，然后经过一个用于缩焦和调整像差的缩焦镜片组，再通过成像镜头及连接的科学级CCD相机，从而实现全天空180°大气重力波成像。本发明利用目前商业通用的焦距10.5mm#F2.8的鱼眼镜头，配合3英寸多通道滤光片，在保证整个系统较高通光量的基础上，还能较经济方便地实现多通道全天空重力波成像。文档编号G01V7/04GK101706588SQ20091023735公开日2010年5月12日申请日期2009年11月10日优先权日2009年11月10日发明者涂翠,胡雄申请人:中国科学院空间科学与应用研究中心