航天相机的定焦方法

本发明涉及光学检测，尤其涉及一种航天相机的定焦方法。

背景技术：

1、定焦面是航天相机研制中的一个必不可少的装调工艺过程。定焦面即确定航天相机的焦面探测器的精确位置。现采用的方法是通过平行光管进行无穷远目标的模拟，然后进行航天相机的成像试验，通过判断航天相机的成像清晰度确定焦面探测器的最佳位置，最后进行焦面探测器的安装。该方法不仅需要一个与航天相机系统参数匹配的平行光管，且平行光管的焦面位置需要经过精确标定。因此该定焦面方法受限于实验室的条件建设，并且对于大口径的航天相机，需匹配口径相近，焦距为航天相机焦距3-5倍的平行光管，增加了航天相机的研制成本。

技术实现思路

1、本发明为解决现有的定焦面方法受限于实验室的条件建设，并且对于大口径的航天相机，需匹配口径相近，焦距为航天相机焦距3-5倍的平行光管，航天相机的研制成本高的问题，本发明提供一种航天相机的定焦方法，适用于各种光学形式、各种口径的航天相机，操作简单、成本低，具体包括如下步骤：

2、s1、将焦面探测器置于航天相机的设计安装位置。

3、s2、将干涉仪固定于调整台上，通过调整台将干涉仪调整至航天相机的入光口的中心位置，并在干涉仪上安装标准平面镜镜头。

4、s3、通过调整台调整干涉仪的角度，将平行光在焦面探测器上会聚成的焦点调至焦面探测器的焦面中心位置，焦面中心位置即为航天相机的中心视场。

5、s4、沿着航天相机的光轴方向移动焦面探测器，直至干涉仪上显示的条纹呈直线状态，焦面探测器的所在位置即为中心口径的中心视场最佳焦面位置，获得中心口径的中心视场最佳焦面位置与设计安装位置之间的距离d1；

6、s5、通过调整台水平或竖直调节干涉仪的位置，使平行光分别从偏离入光口的中心位置会聚至焦面探测器，重复步骤s4，获得除中心口径的中心视场最佳焦面位置外的其他口径位置与设计安装位置之间的距离di；

7、s6、计算航天相机的中心视场的平均最佳焦面位置距离dm：

8、dm＝(d1+…+di)/i                 (1)；

9、其中，i为干涉仪为了计算中心视场的平均最佳焦面距离在入光口处所移动的位置数量；

10、s7、通过调整台调整干涉仪的角度，使平行光的焦点移动至焦面探测器的第一边缘位置，第一边缘位置即为第一边缘视场，重复步骤s4-s6，获得第一边缘视场的平均最佳焦面距离de1：

11、de1＝(d1`+…+ di`)/i`                 (2)；

12、其中，d1`为中心口径的第一边缘最佳焦面位置与设计安装位置之间的距离，di`为除中心口径的第一边缘最佳焦面位置外的其他口径位置与设计安装位置之间的距离，i`为干涉仪为了计算第一边缘视场的平均最佳焦面距离在入光口处所移动的位置数量；

13、s8、通过调整台调整干涉仪的角度，使平行光的焦点移动至焦面探测器的第二边缘位置，第二边缘位置与第一边缘位置不重合，第二边缘位置为第二边缘视场，重复步骤s4-s6，获得第二边缘视场的平均最佳焦面距离de2：

14、de2＝(d1``+…+ di``)/i``               (3)；

15、其中，d1``为中心口径的第二边缘最佳焦面位置与设计安装位置之间的距离，di``为除中心口径的第二边缘最佳焦面位置外的其他口径位置与设计安装位置之间的距离，i``为干涉仪为了计算第二边缘视场的平均最佳焦面距离在入光口处所移动的位置数量；

16、s9、计算全视场等效最佳焦面位置d：

17、d＝w1*de1+w2*dm+w3*de2          (4)；

18、其中，w1、w2、w3均为权重因子，w1+w2+w3＝1；

19、s10、利用全视场等效最佳焦面位置计算全视场修正最佳焦面距离d0：

20、d0＝d-a                      (5)；

21、其中，a为焦面探测器的保护窗口距离感光像元的轴向距离；

22、s11、根据全视场修正最佳焦面距离将焦面探测器移动至指定位置。

23、优选地，中心口径的中心视场最佳焦面位置与设计安装位置之间的距离d1、除中心口径的中心视场最佳焦面位置外的其他口径位置与设计安装位置之间的距离di、中心视场的平均最佳焦面位置距离dm、中心口径的第一边缘最佳焦面位置与设计安装位置之间的距离d1`、除中心口径的第一边缘最佳焦面位置外的其他口径位置与设计安装位置之间的距离di`、第一边缘视场的平均最佳焦面距离de1、中心口径的第二边缘最佳焦面位置与设计安装位置之间的距离d1``、除中心口径的第二边缘最佳焦面位置外的其他口径位置与设计安装位置之间的距离di``、第二边缘视场的平均最佳焦面距离de2、全视场等效最佳焦面位置d和全视场修正最佳焦面距离d0在焦面探测器置于设计安装位置和干涉仪之间为正数，反之为负数。

24、优选地，在步骤s11中，若全视场修正最佳焦面距离为正数，则将焦面探测器从设计安装位置移向干涉仪方向，反之则将焦面探测器从设计安装位置移向干涉仪的反方向。

25、优选地，调整台为五维调整平台，用于调节干涉仪的出射光的俯仰角、摆角、水平位置和竖直位置。与现有技术相比，本发明能够取得如下有益效果：

26、本发明所提出的航天相机的定焦方法无需依赖复杂设备，适用于各种光学形式、各种口径的航天相机，具有操作简单、成本低、适应性强的特点。

技术特征：

1.一种航天相机的定焦方法，其特征在于，具体包括如下步骤：

2.根据权利要求1所述的航天相机的定焦方法，其特征在于，所述中心口径的中心视场最佳焦面位置与所述设计安装位置之间的距离d1、除所述中心口径的中心视场最佳焦面位置外的其他口径位置与所述设计安装位置之间的距离di、所述中心视场的平均最佳焦面位置距离dm、所述中心口径的第一边缘最佳焦面位置与所述设计安装位置之间的距离d1`、除中心口径的第一边缘最佳焦面位置外的其他口径位置与所述设计安装位置之间的距离di`、所述第一边缘视场的平均最佳焦面距离de1、所述中心口径的第二边缘最佳焦面位置与所述设计安装位置之间的距离d1``、除中心口径的第二边缘最佳焦面位置外的其他口径位置与所述设计安装位置之间的距离di``、所述第二边缘视场的平均最佳焦面距离de2、所述全视场等效最佳焦面位置d和所述全视场修正最佳焦面距离d0在所述焦面探测器置于所述设计安装位置和所述干涉仪之间为正数，反之为负数。

3.根据权利要求1所述的航天相机的定焦方法，其特征在于，在所述步骤s11中，若所述全视场修正最佳焦面距离为正数，则将所述焦面探测器从所述设计安装位置移向所述干涉仪方向，反之则将所述焦面探测器从所述设计安装位置移向所述干涉仪的反方向。

4.根据权利要求1所述的航天相机的定焦方法，其特征在于，所述调整台为五维调整平台，用于调节所述干涉仪的出射光的俯仰角、摆角、水平位置和竖直位置。

技术总结
本发明涉及光学检测技术领域，尤其涉及一种航天相机的定焦方法，包括：S1、将焦面探测器置于航天相机的设计安装位置；S2、将干涉仪置于航天相机的入光口的中心位置；S3、调整调整台，确定航天相机的中心视场；S4、计算中心口径的中心视场最佳焦面距离；S5、计算其它口径位置的中心视场最佳焦面距离；S6、计算中心视场的平均最佳焦面距离；S7、计算第一边缘视场的平均最佳焦面距离；S8、计算第二边缘视场的平均最佳焦面距离；S9、计算全视场等效最佳焦面位置；S10、计算全视场修正最佳焦面距离；S11、将焦面探测器移动至指定位置。本发明适用于各种光学形式、各种口径的航天相机，具有操作简单、成本低、适应性强的特点。

技术研发人员：李元鹏,郭疆,孙继明,薛金来,张学军,薛栋林
受保护的技术使用者：中国科学院长春光学精密机械与物理研究所
技术研发日：
技术公布日：2024/1/16