焦面拼接反射镜热稳定性对MTF的影响

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1、第37卷第3期航天返回与遥感2016年6月SPACECRAFTRECOVERY&REMOTESENSING75焦面拼接反射镜热稳定性对MTF的影响李富强蔡伟军范俊杰（北京空间机电研究所，北京100094）摘要光学拼接是扩大航天相机视场的有效方法。焦平面采用光学拼接时，拼接反射镜的热稳定性对探测器的共线性和共面性有一定的影响，共线性和共面性误差会引起时间延迟积分电荷耦合器件（TDICCD）的光学调制传递函数（MTF）的下降。文章首先在三维欧式空间建立拼接反射镜热变形前后的平面方程，通过计算TDIC

2、CD顶点关于反射镜平面方程的镜像点得出反射镜热变形对TDICCD共线性和共面性的影响；其次，为了对热稳定性进行有效评价，以MTF为其评价函数，分别对TDICCD的共线性误差、共面性误差对TDICCD相机MTF的影响进行了分析，给出了两种误差引起MTF下降的计算公式；最后，以某测绘相机光学拼接焦面为例，对拼接反射镜的热变形引起的探测器的共线性和共面性进行分析，并对不同积分级数下传递函数的下降进行了分析。结果表明，当积分级数为128级时，TDICCD共线性误差引起的飞行方向（X向）MTF下降近似为零

3、，在线阵方向（Y向）MTF下降小于0.025%；共面性误差引起的MTF下降小于0.05%。关键词光学拼接反射镜焦平面调制传递函数时间延迟积分电荷耦合器件热稳定性测绘相机航天遥感中图分类号:V447文献标志码:A文章编号:1009-8518(2016)03-0075-07DOI:10.3969/j.issn.1009-8518.2016.03.009InfluenceonMTFofMirrorThermalStabilityinFocalPlaneLIFuqiangCAIWeijunFANJunj

4、ie（BeijingInstituteofMechanics&Electricity,Beijing100094,China）AbstractTheopticalbuttingisaneffectivetechnologyforbroadeningviewfieldofcamera.Duringopticalbuttingoffocalplaneassembly（FPA）,thethermalstabilityofreflectorhaseffectonlinearityandcoplanari

5、ty.Thelinearerrorandcoplanarerrorwillcauseadeclineofthemodulationtransferfunction（MTF）.Inthispaper,firstly,theplaneequationofthereflectorbeforeandafterthethermaldeformationisestablishedinthe3-dimensionalEuclideanspace.Thelinearerrorandcoplanarerrorar

6、ecalculatedbymirroringtheCCDvertex.Secondly,inordertoevaluatethethermalstability,theMTFispresentastheevaluationindex.ThenegativeimpactsoflinearerrorandcoplanarerroronTDICCDcamera'sMTFareanalyzed.CalculationformulasofMTFcausedbythetwoerrorsarededuced.

7、Finally,takinganexampleofamappingcamera,thelinearerrorandcoplanarerroroftheFPAareanalyzed.TheinfluenceondeclineofthedynamicMTFisanalyzedwithdifferentintegralgrades.TheresultsprovethatthedeclineofthedynamicMTFcausedbylinearerrorisapproximatelyzeroinXd

8、irectionandlessthan0.025%inYdirectionwithanintegralgradeof128,andthedeclineofthedynamicMTFcausedbylinearerrorislessthan0.05%.Keywordsopticalbutting;reflector;focalplaneassembly;modulationtransferfunction;timedelayintegrationchargecoupleddevice;therma