tdi- ccd高分辨率空间相机多功能调焦控制系统

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1、第42卷第S2期红外与激光工程2013年12月V01．42No．S2InfraredandLaserEngineeringDec．2013TDI—CCD高分辨率空间相机多功能调焦控制系统于涛，宋克非(中国科学院长春光学精密机械与物理研究所，吉林长春130033)摘要：为了提高TDI—CCD高分辨率空间相机离焦补偿的可靠性，保证相机的图像质量，提出一种多功能调焦控制系统。首先，详细分析离焦补偿的需求，提出位置闭环、温度闭环、图像闭环和位置开环四种调焦方法；然后，介绍系统的构成及工作原理；最后，对四种调焦方法进行设计和实验验证。实验

2、结果表明：位置闭环调焦控制误差不大于1．3tzm，温度闭环调焦控制误差不大于1．4岬，图像闭环调焦控制误差不大于2．3Ixm。位置开环调焦控制误差不大于3．4p,m，四种调焦方法的控制误差满足系统设计要求，有效地提高了TDI—CCD高分辨率空间相机离焦补偿的可靠性。关键宇：调焦；多功能；TDI—CCD；空间相机中图分类号：V443．5文献标志码：A文章编号：1007-2276(2013)$2-0363-05Multi·functionfocuscontrolsystemforTDI-CCDhighresolutionspacec

3、ameraYuTao，SongKefei(ChangchunInstituteofOptics，FineMechanicsandPhysics，ChincsgAcademyofSciences，Changchun130033，China)Abstract：InordertoimprovethereliabilityofdefocuscompensationandguaranteetheimagingqualityforTDI-CCDhighresolutionspacecamera，amulti-functionfocuscon

4、trolsystemwasproposed．Firstly，thesystemrequirementswereanalyzedindetailandfourfocuscontrolmethodswereproposedandthefourfocuscontrolmethodscontainedpositionclosedloop，temperatureclosedl00p，imageclosedlopandpositionopenlop．Secondly，thesystemcompositionandworkprinciplew

5、ereintroduced．Finally，thefourfocuscontrolmethodsweredesignedandvalidated．Experimentalresultsindicatedthattheerrorofpositionclosed1OOpwasnotmorethan1．3m，theerroroftemperatureclosedlopwasnotmorethan1．4m，theerrorofimageclosedloOpwasnotmorethan2．3p．m，theerrorofpositionop

6、enloopwasnotmorethan3．4p．m，theCrO~offourfocuscontrolmethodssatisfiedtherequirementsofsystemdesignandthereliabilityofdefocuscompensationwasimprovedeffectively．Keywords：focus；multi-function；TDI—-CCD；spacecamera收稿日期：2013-08—05；修订日期：2013-09-10基金项目：国家自然科学基金(60507003)作者简介：

7、于涛(198o一)，男，助理研究员，硕士，主要从事空间相机控制技术方面的研究。Emai1：yut@ci伽叩．ac．cn364红外与激光工程第42卷度是相机产生离焦的重要因素。对于不同的平衡温0引言度，可以计算相机的最佳焦面位置，再通过位置闭环调焦方法或开环调焦方法将相机焦面调整到预期位空间相机是空间对地观测的重要手段，在军事置，因此相机焦面应具备温度闭环控制功能。侦察、资源勘探和测绘等领域发挥着至关重要的作如果温度闭环调焦控制方法不能对相机焦面进用Ⅱ。由于空间相机受发射力学环境(如冲击、振动、行正确有效的离焦补偿，为了准确定位相

8、机的焦面过载)、在轨运行环境(如压力、温度、微重力等)及相位置，需要对相机焦面的控制全程进行扫描，同时采机结构材料稳定性等因素的影响，其光学元件曲率集图像，在地面根据图像定位相机的最佳焦面位置，半径、透镜间的空气间隔、镜片间的空气折射率及结再通过位置闭环调焦方法