“高分四号”卫星相机镜头像质检验技术.pdf

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1、航天返回与遥感第37卷第4期80SPACECRAFTRECOVERY&REMOTESENSING2016年8月“高分四号”卫星相机镜头像质检验技术王昀李凌谷振宇王跃练敏隆（北京空间机电研究所，北京100094）摘要大口径相机由于比刚度低等原因，结构重力变形较大。重力造成的波前误差不可忽略，装调测试必须要重点关注，采用特定的方法测试、验证镜头的零重力波前误差，以保障在轨飞行重力释放时相机能够实现较好的成像品质。文章针对“高分四号”卫星相机镜头的重力变形情况进行了分析，主要包括镜头敏感元件的公差分析、次镜及前镜筒组件的结构力学仿真分析。通过分析

2、确定镜头重力变形的敏感位置以及重力变形的量级，在装调测试过程中使用光轴水平旋转测试以及光轴垂直测试对镜头的零重力像质进行检验，两种状态的测试结果相互印证，与仿真结果吻合。关键词零重力遥感镜头光学测试相机装调“高分四号”卫星中图分类号:O439文献标志码:A文章编号:1009-8518(2016)04-0080-07DOI:10.3969/j.issn.1009-8518.2016.04.011ImageQualityCheckoutTechniqueforOpticalCameraofGF-4SatelliteWANGYunLILingGU

3、ZhenyuWANGYueLIANMinlong（BeijingInstituteofSpaceMechanics&Electricity,Beijing100094,China）AbstractLargeremotesensingcamerahaslargergravitydeformationbecauseofitslowerstructurestrength.Gravitydisplacementoflargeopticscannotbeignoredforspacemission.Zero-Gravitywavefronttesti

4、sneededforlargespacecamerawhenalignedandtestedonground,inordertoensurecameraimagingqualitywhengravityisremovedonorbit.ThegravitydisplacementofopticalcameraforGF-4isanalyzedincludingopticalsimulationtodeterminesensitivecomponents,andmechanicalsimulationismadetogetdisplaceme

5、ntamount.RotationtestingandverticaltestingaremadetoverifyZero-Gravitywavefrontinalignmentprocedure,theresultsofbothtestingsindicatedisplacementcausedbygravityisthesameasthatinmechanicalsimulation.KeywordsZero-Gravity;remotesensinglens;opticaltest;cameraalignment;GF-4satell

6、ite0引言“高分四号”卫星搭载的地球静止轨道凝视相机同时具有可见光近红外成像通道和中波红外成像通道，可见光近红外通道实现地面像元分辨率50m；中波红外通道实现地面像元分辨率400m。相机采用面阵凝视成像方式，通过卫星平台的姿态指向实现视场切换和大范围的观测。[1-4]地面装调测试过程中，由于受到重力影响，镜头结构会产生重力变形，导致镜头中光学元件的位置和面形发生变化。由于镜头属于中等口径光学系统，经过分析面形受到重力变形的影响较小，对系统像质没有影响。而通过仿真分析次镜的重力变形造成的刚体位移较大，接近次镜公差要求的水平，对系收稿日期：2

7、016-03-28基金项目：国家重大科技专项工程第4期王昀等:“高分四号”卫星相机镜头像质检验技术81统有一定的影响，为了保证镜头的在轨成像品质，需要实际测试零重力像质，确保重力造成的变形对像[5-10]质影响较小，能够满足相机在轨光学传递函数的指标要求。1镜头光学系统简介“高分四号”卫星地球静止轨道凝视相机镜头光学系统构型布局如图1所示。可见光近红外通道与中波红外通道共用RC双反射镜主光学系统，由主镜和次镜组成。主光学系统的波前误差对两个通道都有较大的影响，而可见光近红外通道由于分辨率较高，对主光学系统的波前误差要求小于1/15（λλ为波

8、长，λ=632.8nm），公差严格，对重力变形也更为敏感，因此本文的分析、测试工作主要针对可见光近红外通道开展。通过对镜头系统结构进行静力分析，获取各光学部组件在重力场作用下的刚