CN113296283A - 航天光学遥感仪器分色系统中反射面角度光学校正方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种航天光学遥感仪器分色系统中反射面角度光学校正方法，方法采用与系统光轴重合的内调焦望远镜，应用自准直原理，通过偏折光校用平面反射镜，能快速地判断分光座内分色片和反射镜的装配角度偏差方向及偏差量，可以实现快捷高精度航天光学遥感仪器分色系统中反射面角度校正，最终完成分色系统出射光轴与系统光轴重合，重合精度优于10角秒。本发明包括内调焦望远镜、平面反射镜、支架、塞尺。通过提高内调焦望远镜与分色系统光轴的重合精度，提高了分色系统的校正精度。

Description

航天光学遥感仪器分色系统中反射面角度光学校正方法

技术领域

本发明涉及一种光学校正方法，具体指一种用于航天光学遥感仪器分色系统中反射面角度光学校正的方法。

背景技术

航天光学遥感仪器中通常采用45度平板分色片和平面反射镜组成的分色系统用以光谱分色，通过分色系统对光路转折以满足光谱分波段的光路设计要求。系统光轴经分色系统出射后光轴需保证与入射光轴平行、垂直或成一个精确角度，并与后光学系统光轴重合，从而满足光学系统经分色系统分光后各光谱通道光学子系统光轴重合，保证各光谱通道间目标成像像元间的配准精度。

本例中系统光轴经过45度分色片和反射镜的两次反射，实现后光学光轴2与系统光轴平行，同时经45度平板分色片透射的后光学光轴1亦与系统光轴平行。在光校过程中采用光校用平面反射镜自准直方法快速准确实现分色系统中反射面光轴的两次直角转折。

目前未见有关航天光学遥感仪器分色系统中反射面角度光学校正的公开报道。只查到分色系统机械结构调节角度的校正或工装设计保证等，其中机械角度调整只是完成机械精度装调，工装设计保证不属于光学校正，方法与本发明的光学校正完全不同，上述两项校正与本发明无关。

发明内容

本发明目的在于提供一种用于航天光学遥感分色系统中反射面角度光学校正的方法，可高效精准满足系统的光校要求。

本发明分色系统反射面角度校正方法如图2所示，辅助工具包括内调焦望远镜、光校用平面反射镜、支架、塞尺。

光学校正的具体步骤如下：

1)将内调焦望远镜1的中心光轴调整至与分光座2的系统光轴重合。

2)用内调焦望远镜1精确监控，在分光座2内放入45度分色片2-1，将光校用平面反射镜3置于底边垂直靠面2-4，观察45度分色片2-1和光校用平面反射镜3反射回的内调焦望远镜1十字像与内调焦望远镜1十字中心不重合方向。

3)单边翘起光校用面反射镜3一个小角度，观察内调焦望远镜1，如果自准直像1往十字中心靠拢则翘起方向正确，反之则反方向翘起。正确翘起后光校用平面反射镜3的法线方向即为45度分色片2-1反射面出射光轴方向，判断分色片2-1需要旋转修正的方向。

4)在光校用平面反射镜3翘起的一端垫入塞尺，使自准直像尽量靠近内调焦望远镜1的十字中心，通过塞尺厚度d，光校用平面反射镜3的长度L及2倍角关系，估算出45度分色片2-1需要旋转角度为：0.5*sin^-1(d/L)，确定了支撑斜劈支撑面角度修磨方向及大致的修磨量。斜劈修磨后重复上述的步骤，最终实现45度分色片2-1出射光轴与系统光轴夹角精度优于10角秒。

5)之后在分光座2中装入45度反射镜2-2，将光校用平面反射镜3置于出孔垂直靠面2-5，由于45度反射镜2-2支撑斜劈角度存在误差，经45度分色片2-1、45度反射镜2-2和光校用平面反射镜3反射回的内调焦望远镜1十字像与内调焦望远镜1十字中心不重合。同样采用翘起一边光校用平面反射镜3的方法，确定45度反射镜2-2支撑斜劈支撑面角度修磨方向及大致的修磨量。

6)斜劈修磨后重复3)-5)步骤，实现内调焦望远镜1发出的十字自准直像与内调焦望远镜1中的十字中心重合，使得最终45度反射镜2-2出射光轴与系统光轴夹角精度优于10角秒，同时在出孔垂直靠面2-5的出孔处贴上十字叉靶标纸，通过修整斜劈的厚度，完成出射光轴与分光座2出孔机械轴重合，移除靶标纸用光校用平面反射镜3检验自准直校正结果。结束后移除光校用平面反射镜3，最终完成分光座2校正。

本发明的优点在于：

采用简洁方法将航天光学遥感仪器分色系统中反射面角度校正得快捷且准确，通过翘起光校用平面反射镜直观判断反射面角度偏离方向及量。解决了常规直接通过内调焦望远镜内自准直像偏离状况判断及折算45度反射面倾斜方向和倾斜量的繁琐和易出错问题，尤其对于存在多个反射面经多次反射的分光座判读优势更大。此发明直观快速，不易出错，能提高光校的效率。

附图说明

图1是分色系统构成图。

图2是内调焦望远镜自准直示意图。

图3是45度分色片角度偏差示意图。

图4是45度分色片校正时倾斜平面反射镜示意图。

图5是45度分色片校正完成示意图。

图6是45度反射镜角度偏差示意图。

图7是45度反射镜校正时倾斜光校平面镜示意图。

图8是分色系统校正完成示意图。

图中：1是内调焦望远镜；

2是分光座组件；2-1是45度分色片；2-2是45度反射镜；2-3是入孔垂直靠面；2-4是底边垂直靠面；2-5是出孔垂直靠面；

3是光校用平面反射镜；

具体实施方式

实施例：

已采用上述方法成功地完成了DQ-1卫星宽幅成像光谱仪分色系统的光学校正。

将等厚的光校用平面反射镜3贴平分光座2的入孔垂直靠面2-3，反射面对准内调焦望远镜1，调整内调焦望远镜1与分光座2相对位置，使得内调焦望远镜1中心光轴与分光座2的系统光轴平行，在分光座2入孔处贴十字叉靶标纸，十字叉点与机械孔中心重合，平移分光座2使得内调焦望远镜中心1光轴与靶标纸十字叉点重合，完成内调焦望远镜1自准直中心光轴与系统光轴重合，去除靶标纸如图2所示。

然后在分光座2内放入45度分色片2-1，将光校用平面反射镜3置于底边垂直靠面2-4，由于45度分色片2-1支撑斜劈角度存在误差，经45度分色片2-1和光校用平面反射镜2-2反射回的内调焦望远镜1十字像与内调焦望远镜1十字中心不重合。如图3所示。

将光校用平面反射镜1单边翘起一个小角度，观察内调焦望远镜1，如果自准直像往十字中心靠拢则翘起方向正确，反之则反方向翘起。翘起后光校用平面反射镜3的法线方向即为45度分色片2-1反射面出射光轴方向，如图4中所示，快速判断出45度分色片2-1需要按顺时针方向旋转修正。之后在光校用平面镜3翘起的一端垫入塞尺，使自准直像尽量靠近内调焦望远镜1的十字中心，通过塞尺厚度d，光校用平面镜3的长度L及2倍角的关系，估算出45度分色片2-1需要顺时针旋转角度为：0.5*sin-1(d/L)，确定了支撑斜劈支撑面按顺时针方向大致的修磨量。

斜劈修磨后重复上述的步骤，使得最终45度分色片2-1出射光轴与系统光轴夹角精度优于10角秒，达到自准直校正结果，实现45度分色片2-1与系统光轴成45度和反射后转折90度的目的。

之后在分光座2中装入45度反射镜2-2，将光校用平面反射镜3置于出孔垂直靠面2-5，由于45度反射镜2-2支撑斜劈角度存在误差，经45度分色片2-1、45度反射镜2-2和光校用平面反射镜3反射回的内调焦望远镜1十字像与内调焦望远镜1十字中心不重合，如图6所示。

同样采用翘起光校平面反射镜3的方法，如图7所示，确定支撑斜劈支撑面按顺时针方向修磨及大致的修磨量。

斜劈修磨后重复上述的步骤，内调焦望远镜1发出的十字自准直像能与内调焦望远镜1中的十字中心重合，使得最终45度反射镜2-2出射光轴与系统光轴夹角精度优于10角秒，同时在出孔垂直靠面2-5的出孔处贴上十字叉靶标纸，通过修整斜劈的厚度，使得出射光轴与分光座2出孔机械轴重合，移除靶标纸用光校用平面镜3检验自准直情况，达到如图8的自准直校正结果。结束后移除光校用平面反射镜3，完成如图1的分光座校正。

Claims (1)

1.一种航天光学遥感仪器分色系统中反射面角度光学校正方法，其特征在于方法步骤如下：

1)将内调焦望远镜(1)的中心光轴调整至与分光座(2)的系统光轴重合；

2)用内调焦望远镜(1)监控，在分光座(2)内放入45度分色片(2-1)，将光校用平面反射镜(3)置于底边垂直靠面(2-4)，观察45度分色片(2-1)和光校用平面反射镜(3)反射回的内调焦望远镜十字像与内调焦望远镜(1)十字中心不重合方向；

3)单边翘起光校用平面反射镜(3)一个小角度，观察内调焦望远镜(1)，如果自准直像往十字中心靠拢则翘起方向正确，反之则反方向翘起；正确翘起后光校用平面反射镜(3)的法线方向即为45度分色片(2-1)反射面出射光轴方向，判断45度分色片(2-1)需要旋转修正的方向；

4)在光校用平面反射镜(3)翘起的一端垫入塞尺，使自准直像尽量靠近内调焦望远镜(1)的十字中心，通过塞尺厚度d，光校用平面反射镜(3)的长度L及2倍角关系，估算出观察45度分色片(2-1)需要顺时针旋转角度为：0.5*sin^-1(d/L)，确定支撑斜劈支撑面按顺时针方向修磨及大致修磨量，斜劈修磨后重复上述的步骤，使得最终45度分色片(2-1)出射光轴与系统光轴夹角精度优于10角秒；

5)之后在分光座(2)中装入45度反射镜(2-2)，将光校用平面反射镜(3)置于出孔垂直靠面(2-5)，采用步骤4)的方法，确定支撑斜劈支撑面修磨方向及大致的修磨量；

6)斜劈修磨后重复步骤3)-5)，完成内调焦望远镜(1)发出的十字自准直像与内调焦望远镜(1)中的十字中心重合，使最终45度反射镜(2-2)出射光轴与系统光轴夹角精度优于10角秒，同时在出孔垂直靠面(2-5)的出孔处贴上十字叉靶标纸，通过修整斜劈的厚度，实现出射光轴与分光座(2)出孔机械轴重合，移除靶标纸用光校用平面反射镜(3)检验自准直校正情况，结束后移除光校用平面反射镜(3)，最终完成分色系统校正。

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