[發明專利]航天相機真空中焦面預置方法及裝置

有效

• 申請號: 201210150187.4
• 申請日: 2012-05-15
• 公開（公告）號: CN102679963A
• 公開（公告）日: 2012-09-19
• 發明（設計）人: 徐亮;趙建科;周艷;薛勛;劉峰;胡丹丹;張潔;昌明
• 申請（專利權）人: 中國科學院西安光學精密機械研究所
• 主分類號: G01C11/02
• 分類號: G01C11/02
• 代理公司: 西安智邦專利商標代理有限公司 61211
• 代理人: 姚敏杰

技術領域

本發明屬于光學領域，涉及一種航天相機真空中焦面預置方法及裝置，尤其涉及一種航天相機在發射上天后，用于在地面對航天相機的焦面進行預置，保證航天相機上天后能夠清晰成像的目的的真空中焦面預置方法及裝置。

背景技術

目前眾多航天光學載荷上天后，都存在焦面會偏離原來地面標定的位置，這樣將直接降低其傳遞函數，影響成像質量。在各種航天相機的研制中所設計的光學系統都是按照真空工作條件來設計的，而實際的光機裝調及測試都是在地面環境空氣中完成的。然而這種地面的裝配環境一般和天上的工作環境是不同的，即航天相機都會受真空環境的影響，像面產生真空離焦現象。若航天相機工作在這種像面離焦情況中，則相機不能在天空中清晰成像，滿足不了航天相機對地觀測的需要。

目前對于航天相機焦面真空離焦的問題有兩種解決辦法，第一種：通過設計焦深大，真空離焦量小的光學系統來彌補真空離焦對成像質量的影響；第二種：通過航天相機在軌實時控制像面位置，即實時調整焦面前后來保證其清晰成像。上述兩種方法雖然在實際工程中已被廣泛應用，但是仍然存在很多缺陷。第一種方法雖然對于長焦距航天相機可靠性很好，但是對于短焦、大相對孔徑航天相機來說，其焦深太小，在真空中光學系統的離焦量超過了焦深的承受范圍，則對相機的成像質量會產生較大的影響，嚴重時可能無法清晰成像。對于第二種方法，一般在衛星可承載負載質量較大時被采用，但對于小型航天相機，要在其焦面上安裝一種自動調焦機構，這樣機構將大大增加相機的整機質量。對于航天相機來說，增加相機質量來保證像質是很不可取的方法；另外，這種調焦機構的安置，將大大降低航天相機在軌工作的可靠性。因此，上述兩種方法急需進一步改進。

發明內容

為了解決背景技術中存在的上述技術問題，本發明結合真空成像原理提供了一種能夠有效的在地面對航天相機的焦面進行預置、可保證航天相機在上天后能清晰成像的航天相機真空中焦面預置方法及裝置。

本發明的技術解決方案是：本發明提供了一種航天相機真空中焦面預置方法，其特殊之處在于：所述方法包括以下步驟：

1）獲取待測相機在非真空狀態下的光學傳遞函數MTF；

2）獲取待測相機在真空狀態下的光學傳遞函數MTF；

3）將步驟1）所得到的非真空狀態下的光學傳遞函數MTF的值賦予真空狀態下的光學傳遞函數MTF的值上，即完成待測相機真空中焦面預置。

上述航天相機真空中焦面預置方法在步驟3）之后還包括：

4）將步驟3）所完成的焦面預置后的待測相機置于真空環境中進行驗證，查看焦面預置是否合適。

上述步驟3）中賦予的具體實現方式是

令步驟2）中所得到的真空狀態下的光學傳遞函數MTF的值無限接近或等于步驟1）中所得到的非真空狀態下的光學傳遞函數MTF的值。

一種用于實現航天相機真空中焦面預置方法的預置裝置，其特殊之處在于：所述航天相機真空中焦面預置裝置包括光源、平行光光學系統、數據采集及處理系統以及真空系統；所述數據采集及處理系統與平行光光學系統相連；所述平行光光學系統設置在光源的出射光路上；所述真空系統設置在平行光學系統的出射光路上，待測相機置于平行光光學系統后的出射光路上并與數據采集及處理系統電性連接。

上述平行光光學系統包括平行光管、設置在平行光管端部的平行光管目標靶以及光柵尺；所述光柵尺與數據采集及處理系統電性連接；所述光源的出射光依次經過平行光管目標靶以及平行光管。

上述真空系統包括真空罐；所述真空罐包括罐體以及設置在罐體上的光入射窗口；所述光入射窗口設置在經平行光光學系統的出射光路上；待測相機置于罐體內部并處于平行光管的出射光路上。

上述光入射窗口是透光玻璃。

本發明的優點是：

1、本發明所提供的航天相機真空中焦面預置方法，利用幾何光學成像原理，結合光學系統在真空中焦面離焦現象，首次突破性的提出了一種航天相機在地面對其焦面預置的方法，解決了焦平面在真空中偏移量修正的問題；該方法也可擴展應用于各類相機光電對接時，焦面修切量的精確測試，這種方法的應用對于光電對接裝調中修切墊的精確研磨，提供了可靠的測試保證；應用范圍廣，涵蓋航天相機中紫外、可見、紅外、透射、反射、折反射式等各類光學系統的真空焦面預置，因此具有廣泛的推廣前景；本發明是用于對在軌航天相機焦面預置的關鍵技術，該項技術的研究成功，將預示著國內航天相機地面定標技術進入一個新的臺階。因此，開展航天相機真空焦面預置的研究，將對我國航天光學載荷的發展起著推動性作用。