空间相机离轴角引起的积分时间误差分析

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1、航天返回与遥感第34卷第4期52SPACECRAFTRECOVERY&REMOTESENSING2013年8月空间相机离轴角引起的积分时间误差分析董小静曹启鹏韩杏子朱军（航天东方红卫星有限公司，北京100094）摘要光学遥感卫星中空间相机常用的离轴三反光学系统，离轴三反系统能扩大光学系统视场、提高系统调制传递函数（MTF），但是离轴角会带来积分时间不同步的问题，文章对离轴角引起的积分时间不同步而产生的成像品质影响进行了分析。首先对离轴三反光学系统的离轴角建立数学模型后，应用STK软件仿真空间TD

2、ICCD相机在不同级数下离轴角带来的摄影点积分时间和星下点积分时间的差异，然后用Matlab编写程序处理得到的不同积分时间的采样点得出结论，离轴角越大，光学系统的传递函数越小，光学相机成像品质越差。在工程应用中，对一个确定离轴角的离轴三反光学系统，通过仿真，对积分时间调整给出了相应设计建议。关键词时间延迟积分电荷耦合器件离轴角积分时间误差分析空间相机中图分类号:O433.1文献标志码:A文章编号:1009-8518(2013)04-0052-07DOI:10.3969/j.issn.1009-8

3、518.2013.04.007AnalysisofIntegralTimeCausedbyOff-axisAngleforSpaceCameraDONGXiaojingCAOQipengHANXingziZHUJun(DFHSatelliteCO.,LTD，Beijing100094,China)AbstractThispaperintroducestheoff-axisreflcctionsystemofcameraofopticalremotesensingsatel-lite,theoff

4、-axisreflcctionsystemcanexpandtheopticalsystemfieldofviewandimproveMTF.Buttheoff-axisanglebringstheProblemthatintegraltimeisnotsynchronized.Thispaperanalyzesthefactorsonasynchronyofintegraltimeofoff-axisreflectionsystemforcamera.First,amathematicalmo

5、deloftheoff-axisangleissetup.UseSTKsoftwaretosimulatetheintegraltimecausedbytheoff-axis.AndthenuseMatlabprogrammingtodealwithsamplingpoints.Theconclusionisthatthelargertheoff-axisangleis,thesmallerthetransferfunctionoftheopticalsystemis,andthepoorert

6、hequalityoftheopticalimaging.Forengineeringap-plication,thepaperoffersdesignproposalsforadjustingtheintegraltimeatthesametime.Keywordstime-delayed-integrationchargecoupleddevice;off-axis;integraltime;erroranalysis;spacecamera1引言国际高分辨空间光学系统向着长焦距、大视场、小

7、质量、小外形尺寸、大相对孔径、高成像品质的趋势发展，这使得人们对反射系统设计的兴趣日益增加。共轴两反射镜和多反射镜系统已成功地应用于空间遥感领域，获得了高分辨率的遥感图像。但是同轴的光学系统由于视场较小使得幅宽不会太大，且[1]存在中心遮拦影响系统的MTF，因此发展受到限制。离轴式光学系统在扩大系统的视场、提高系统的MTF等方面具有共轴光学系统无法比拟的优势，收稿日期：2013-03-14第4期董小静等:空间相机离轴角引起的积分时间误差分析53[2]这使得离轴三反光学系统的应用越来越普遍，但是有

8、些工程上的问题还需进行研究。本文对相机的离轴角对积分时间的影响进行了分析，以期对离轴三反相机的工程应用提供一定参考。2采用离轴三反光学系统的TDICCD相机由于离轴三反光学系统具有大视场、高MTF的特点，近年来，采用离轴三反系统的空间相机越来越广泛的应用于航天遥感卫星成像领域。2.1离轴三反光学系统离轴三反光学系统有两种结构型式：1）Rug型，将光阑置于主镜上，光阑离轴，这种结构型式由于中间成像，可放置视场光阑；2）Cook型结构，将光阑置于次镜上，通过视场的倾斜避免中心遮拦，光[3]阑不离轴，