[發明專利]一種重力對鏡頭光軸指向影響的檢測方法

有效

• 申請號: 201711440742.6
• 申請日: 2017-12-26
• 公開（公告）號: CN108426700B
• 公開（公告）日: 2019-08-09
• 發明（設計）人: 周小華;王慶雷;高衛軍;王妍;賈永丹;句龍;段維宏
• 申請（專利權）人: 北京空間機電研究所
• 主分類號: G01M11/02
• 分類號: G01M11/02
• 代理公司: 中國航天科技專利中心 11009
• 代理人: 張歡

本發明提出了一種重力對鏡頭光軸指向影響的檢測方法。利用鏡頭自身光學系統自準直技術，通過在光學鏡頭焦面上安裝一個光源和接收器件，并在鏡頭入光口增加小平面反鏡和角錐棱鏡。利用圖像質心算法確定小平面反鏡反射光線在接收器件上形成的光斑和角錐棱鏡反射鏡光線形成的參考光斑中心位置，通過光軸指向變化前后光斑中心位置的變化，可以以較高精度獲取光軸指向的變化。

技術領域

本發明屬于光學遙感器技術領域，涉及一種對光學鏡頭光軸指向變化的檢測方法。

背景技術

光學鏡頭光軸指向檢測是空間光學遙感器光學鏡頭裝調過程中必不可少的重要環節。大口徑長焦距光學鏡頭中反射鏡尺寸大、面形質量要求高、反射鏡之間的相對位置固定困難。在裝調測試研制過程中受外部環境的影響，如溫度環境變化等，光學鏡頭光軸將發生變化。為了實時檢測不同環境條件下光學系統光軸的變化，需要在裝調、測試過程中實時檢測鏡頭光軸指向的變化。同時，光學鏡頭一般在光軸水平狀態下進行裝調，由于鏡頭在光軸方向尺寸較大，這時反射鏡和支撐結構受重力作用的影響較大，光軸指向相對在軌狀態有較大差異；而光軸豎直狀態下反射鏡和支撐結構受重力影響相對較小，反射鏡的相對位置關系和光軸的指向更接近光學遙感器在太空失重的狀態，但是在光軸豎直時光軸指向的變化采用傳統的方法難以進行檢測，為此需要在光軸水平狀態下裝調，在光軸豎直狀態下檢測光軸指向的變化以評估空間光學鏡頭在太空失重環境下光軸指向的變化。

目前光軸指向變化檢測普遍采用的方法是鏡頭裝調完成后，在結構件上引出基準鏡，同時在鏡頭的焦面處放置一個模擬焦面，在鏡頭光軸指向發生變化時，用經緯儀瞄準模擬焦面中心靶標和引出基準鏡的關系，檢測光學系統的光軸指向。這種方法存在以下缺點：

1.受經緯儀檢測條件的限制，在光軸豎直狀態下(入光口向上時)，無法檢測光軸的變化；

2.檢測精度較低，只能達到10角秒左右；

3.模擬焦面受重力作用和熱作用時，相對光學鏡頭可能產生位移使光軸位置變化測量不準確；

4.檢測效率低。

發明內容

本發明要解決的技術問題是：克服現有技術的不足，本發明提供一種重力對鏡頭光軸指向影響的檢測方法，解決大口徑長焦距光學鏡頭在光軸水平裝調完成后受重力作用或其他環境因素作用引起的光軸指向變化的高精度檢測問題。

本發明所采用的技術方案是：一種重力對鏡頭光軸指向影響的檢測方法，包括如下步驟：

步驟一：選擇接收器件的像元尺寸和有效感光面面積；

步驟二：選擇LCD光源的功率，確定平面反射鏡和角錐棱鏡的反射面積；

步驟三：在鏡頭的焦面位置處安裝接收器件、LCD光源和半反半透棱鏡，LCD光源發出的光經過半反半透棱鏡后進入接收器件和鏡頭；調整LCD光源和接收器件的位置，使接收器件和LCD光源在鏡頭焦深范圍內，固定接收器件、LCD光源和半反半透棱；

步驟四：在鏡頭出光口邊緣位置安裝平面反射鏡和角錐反射鏡；調整平面反射鏡和角錐棱鏡的位置，使通過平面反射鏡反射的光和通過角錐棱鏡反射的光分布成像在接收器件的不同位置且光斑位置靠近接收器件中心像元，固定平面反射鏡和角錐棱鏡；

步驟五：在鏡頭光軸水平狀態下，將鏡頭放置在隔振平臺上穩定靜止后，關閉環境內其他雜光，開啟LCD光源，調整LCD光源的亮度，使接收器件上探測到光斑；存儲接收器件輸出的平面反射鏡反射光斑和角錐棱鏡反射光斑圖像；

步驟六：將鏡頭翻轉至光軸豎直狀態下，將鏡頭放置在隔振平臺上穩定靜止后，開啟LCD光源，記錄接收器件輸出的平面反射鏡反射光斑和角錐棱鏡反射光斑圖像；