[發(fā)明專利]一種航天相機紅外鏡頭焦面標定方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201110336755.5
• 申請日: 2011-10-31
• 公開（公告）號: CN102507153A
• 公開（公告）日: 2012-06-20
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 行麥玲;王昀;王瑩;劉義良
• 申請（專利權(quán)）人: 北京空間機電研究所
• 主分類號: G01M11/02
• 分類號: G01M11/02;G03B43/00
• 代理公司: 中國航天科技專利中心 11009
• 代理人: 安麗

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種應(yīng)用于航天光學(xué)相機的紅外鏡頭焦面標定方法，尤其適用于航天低溫光學(xué)相機的紅外鏡頭焦面標定。

背景技術(shù)

航天相機研制過程中，鏡頭焦面標定是非常重要的一個環(huán)節(jié)，只有準確地標定鏡頭焦面，才能使探測器位于像面處，獲得清晰的衛(wèi)星圖片。對于可見光譜段來說，通常具有星上調(diào)焦機構(gòu)，探測器固定在調(diào)焦機構(gòu)上，實驗室裝調(diào)時，通過觀察可見光探測器輸出的圖像并調(diào)節(jié)調(diào)焦機構(gòu)使探測器準確位于鏡頭像面處。而對于紅外譜段來說，紅外探測器需要低溫制冷，如果采用輻射制冷器制冷，或者鏡頭采用低溫光學(xué)系統(tǒng)，溫度低至4K～200K的情況來說，相機結(jié)構(gòu)也是低溫狀態(tài)，紅外探測器無法采用調(diào)焦機構(gòu)調(diào)節(jié)其位置，且在實驗室裝調(diào)環(huán)境下，紅外探測器不能工作，無法獲取紅外圖像，此時不能采取可見光CCD探測器的裝調(diào)方法。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所解決的技術(shù)問題是：提供一種航天相機紅外鏡頭焦面標定方法，在紅外探測器無法工作且不能采用調(diào)焦機構(gòu)的情況下，完成航天相機焦面位置的快速而精確標定。

本發(fā)明的技術(shù)方案是：1、一種航天相機紅外鏡頭焦面標定方法，所述航天相機包括紅外鏡頭和紅外探測器，所述紅外鏡頭為低溫全反射式光學(xué)鏡頭，所述紅外探測器采用輻射制冷方式，所述焦面標定方法能夠在實驗室環(huán)境中實現(xiàn)航天相機紅外鏡頭的焦面標定；其特征在于：所述焦面標定方法包括如下步驟：

(1)制作一個等效靶標；等效靶標刻線寬度根據(jù)紅外鏡頭焦距和經(jīng)緯儀放大倍率計算，設(shè)紅外鏡頭焦距為f，經(jīng)緯儀放大倍率為Γ，則靶標刻線寬度d應(yīng)滿足：

Γ×arctan(d/f)≥60″

(2)采用等效靶標模擬紅外探測器光敏面，在航天相機入光口方向用經(jīng)緯儀觀察等效靶標像，調(diào)節(jié)等效靶標位置，當?shù)刃О袠讼袂逦鷷r，完成焦面位置的粗標定；

(3)用干涉儀發(fā)射可見光平面波，經(jīng)紅外鏡頭會聚后在等效靶標表面反射并沿原光路返回，與入射光發(fā)生干涉，精調(diào)等效靶標位置使干涉條紋達到2～3條，完成焦面位置的精細標定。

本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，其有益效果是：本發(fā)明采用清晰度法和干涉條紋相結(jié)合，焦面標定快速而精確，可將焦面標定精度提高3～10倍以上；能夠在航天相機無法采用調(diào)焦機構(gòu)且探測器在實驗室環(huán)境時不能工作的情況下快速準確地完成紅外鏡頭的焦面標定。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的紅外鏡頭焦面位置粗標定示意圖；

圖2為本發(fā)明的紅外鏡頭焦面位置精細標定示意圖。

具體實施方式

航天紅外相機采用輻射制冷方式制冷探測器，或相機采用了低溫光學(xué)系統(tǒng)，在實驗室環(huán)境下，紅外探測器無法工作，不能輸出紅外圖像，且不能采用調(diào)焦機構(gòu)的情況下，采用如下方法標定相機鏡頭的焦面位置：

首先，制作一個高對比度的等效靶標，等效靶標刻線與靶標基底的對比度要高，便于人眼觀察，提高調(diào)節(jié)精度；刻線寬度需根據(jù)相機鏡頭焦距和經(jīng)緯儀放大倍率計算，設(shè)相機鏡頭焦距為f，經(jīng)緯儀放大倍率為Γ，則靶標刻線寬度d應(yīng)滿足：

Γ×arctan(d/f)≥60″?????式(1)。

然后，如附圖1所示，將等效靶標3置于相機紅外鏡頭2像面名義位置處。將經(jīng)緯儀放置在航天相機入光口處，經(jīng)緯儀的觀察距離調(diào)節(jié)為無窮遠，人員位于經(jīng)緯儀1目鏡出瞳處，觀察等效靶標刻線像，前后調(diào)節(jié)靶標位置，當靶標刻線像清晰時，對應(yīng)的靶標位置即為鏡頭焦面位置。此時，完成了焦面位置粗標定。

最后，如附圖2所示，采用干涉儀4發(fā)射可見光平面波，經(jīng)鏡頭會聚后在等效靶標3表面反射沿原光路返回，與入射光發(fā)生干涉，前后精細調(diào)節(jié)靶標位置，使干涉條紋達到2～3條，此時完成焦面位置精細標定。

本發(fā)明的焦面標定方法可用于航天相機紅外鏡頭焦面標定；上述焦面標定方法簡便易行，快速且精度高。

說明書中未作詳細描述的內(nèi)容屬本領(lǐng)域技術(shù)人員的公知技術(shù)。