CN102507153A - 一种航天相机红外镜头焦面标定方法 - Google Patents

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Abstract

一种航天相机红外镜头焦面标定方法，采用等效靶标模拟红外探测器光敏面，在航天相机入光口方向用经纬仪观察等效靶标像，调节等效靶标位置，当等效靶标像清晰时，靶标位于镜头焦面处，完成焦面位置粗标定；然后用干涉仪发射可见光平面波，经镜头会聚后在等效靶标表面返回，与入射光发生干涉，精调等效靶标位置使干涉条纹达到2～3条，完成焦面位置的精细标定。在航天相机红外镜头为全反射式光学系统、无法采用调焦机构且探测器在实验室环境时不能工作的情况下，本发明能够快速、高精度的完成镜头焦面位置标定。

Description

一种航天相机红外镜头焦面标定方法
技术领域
本发明涉及一种应用于航天光学相机的红外镜头焦面标定方法，尤其适用于航天低温光学相机的红外镜头焦面标定。
背景技术
航天相机研制过程中，镜头焦面标定是非常重要的一个环节，只有准确地标定镜头焦面，才能使探测器位于像面处，获得清晰的卫星图片。对于可见光谱段来说，通常具有星上调焦机构，探测器固定在调焦机构上，实验室装调时，通过观察可见光探测器输出的图像并调节调焦机构使探测器准确位于镜头像面处。而对于红外谱段来说，红外探测器需要低温制冷，如果采用辐射制冷器制冷，或者镜头采用低温光学系统，温度低至4K～200K的情况来说，相机结构也是低温状态，红外探测器无法采用调焦机构调节其位置，且在实验室装调环境下，红外探测器不能工作，无法获取红外图像，此时不能采取可见光CCD探测器的装调方法。
发明内容
本发明所解决的技术问题是：提供一种航天相机红外镜头焦面标定方法，在红外探测器无法工作且不能采用调焦机构的情况下，完成航天相机焦面位置的快速而精确标定。
本发明的技术方案是：1、一种航天相机红外镜头焦面标定方法，所述航天相机包括红外镜头和红外探测器，所述红外镜头为低温全反射式光学镜头，所述红外探测器采用辐射制冷方式，所述焦面标定方法能够在实验室环境中实现航天相机红外镜头的焦面标定；其特征在于：所述焦面标定方法包括如下步骤：
(1)制作一个等效靶标；等效靶标刻线宽度根据红外镜头焦距和经纬仪放大倍率计算，设红外镜头焦距为f，经纬仪放大倍率为Γ，则靶标刻线宽度d应满足：
Γ×arctan(d/f)≥60″
(2)采用等效靶标模拟红外探测器光敏面，在航天相机入光口方向用经纬仪观察等效靶标像，调节等效靶标位置，当等效靶标像清晰时，完成焦面位置的粗标定；
(3)用干涉仪发射可见光平面波，经红外镜头会聚后在等效靶标表面反射并沿原光路返回，与入射光发生干涉，精调等效靶标位置使干涉条纹达到2～3条，完成焦面位置的精细标定。
本发明与现有技术相比，其有益效果是：本发明采用清晰度法和干涉条纹相结合，焦面标定快速而精确，可将焦面标定精度提高3～10倍以上；能够在航天相机无法采用调焦机构且探测器在实验室环境时不能工作的情况下快速准确地完成红外镜头的焦面标定。
附图说明
图1为本发明的红外镜头焦面位置粗标定示意图；
图2为本发明的红外镜头焦面位置精细标定示意图。
具体实施方式
航天红外相机采用辐射制冷方式制冷探测器，或相机采用了低温光学系统，在实验室环境下，红外探测器无法工作，不能输出红外图像，且不能采用调焦机构的情况下，采用如下方法标定相机镜头的焦面位置：
首先，制作一个高对比度的等效靶标，等效靶标刻线与靶标基底的对比度要高，便于人眼观察，提高调节精度；刻线宽度需根据相机镜头焦距和经纬仪放大倍率计算，设相机镜头焦距为f，经纬仪放大倍率为Γ，则靶标刻线宽度d应满足：
Γ×arctan(d/f)≥60″     式(1)。
然后，如附图1所示，将等效靶标3置于相机红外镜头2像面名义位置处。将经纬仪放置在航天相机入光口处，经纬仪的观察距离调节为无穷远，人员位于经纬仪1目镜出瞳处，观察等效靶标刻线像，前后调节靶标位置，当靶标刻线像清晰时，对应的靶标位置即为镜头焦面位置。此时，完成了焦面位置粗标定。
最后，如附图2所示，采用干涉仪4发射可见光平面波，经镜头会聚后在等效靶标3表面反射沿原光路返回，与入射光发生干涉，前后精细调节靶标位置，使干涉条纹达到2～3条，此时完成焦面位置精细标定。
本发明的焦面标定方法可用于航天相机红外镜头焦面标定；上述焦面标定方法简便易行，快速且精度高。
说明书中未作详细描述的内容属本领域技术人员的公知技术。

Claims (1)

1.一种航天相机红外镜头焦面标定方法，所述航天相机包括红外镜头和红外探测器，所述红外镜头为低温全反射式光学镜头，所述红外探测器可以采用辐射制冷方式，所述焦面标定方法可以在实验室环境中实现航天相机红外镜头的焦面标定；其特征在于：所述焦面标定方法包括如下步骤：
(1)制作一个等效靶标，等效靶标刻线宽度根据红外镜头焦距和经纬仪放大倍率计算，设红外镜头焦距为f，经纬仪放大倍率为Γ，则靶标刻线宽度d满足：
Γ×arctan(d/f)≥60″
(2)采用所述等效靶模拟红外探测器光敏面，在航天相机入光口方向用经纬仪观察等效靶标像，调节等效靶标位置，当等效靶标像清晰时，完成焦面位置的粗标定。
(3)用干涉仪发射可见光平面波，经红外镜头会聚后在等效靶标表面反射并沿原光路返回，与入射光发生干涉，精调等效靶标位置使干涉条纹达到2～3条，完成焦面位置的精细标定。
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