ICCD及宽视场电视测量系统畸变的精密测量

　　1　概　述

　　ICCD及宽视场电视测量系统是我所承担研制的大型光电跟踪监测望远镜的核心部件之一,它的技术指标要求较高,四路系统拼接后视场2ω=32°,灵敏度要求能探测无月夜晚9等星,方位、高角测角精度要求≤60″。而系统畸变又是影响测角精度的重要因素之一,因此,对整个ICCD及宽视场电视测量系统畸变进行精密测量,给出畸变修正的依据,对保证其测角精度具有重要的意义。由于此系统中像增强器装配好后成为不可逆光路,利用畸变测量的常规方法已满足不了特殊系统的测量需要。本文介绍了一种利用数显光栅测微仪测长,CCD瞄准的测试技术来测量系统综合畸变的方法。

　　2　测量原理

　　ICCD及宽视场电视测量系统是把无穷远目标成象于像增强器的阴极中心,由CCD接收再传送给专用图象采集系统、数据处理系统,从而获得测量数据的实时测量系统。其畸变是宽视场光学系统的畸变、像增强器的畸变及电视脱靶量测量误差三者的综合结果,我们称之为系统综合畸变。测量原理如图1所示,由无穷远物距、有限远像距系统畸变的定义,以及无穷远摄影系统消畸变的条件可得

其中,f′j是在规定∑D2i=最小的前提下求得的最小二乘焦距:

Di表示标号为i的主光线在像面产生的畸变;f′o为专用星点目标发生器准直物镜焦距;li表示准直物镜焦面上星点移动距离;l′i表示经被测系统后星点像的位置。因此,由(1)、(2)式,代入所测得的数据就可计算得到系统整个像面上的畸变分布情况(Dxi、Dyi)

　　3　测量装置

　　具体的测量装置包括如下几个部分:专用星点目标发生器、被测系统(宽视场系统、专用图象采集系统CCD)、数据处理系统、三维精密测微系统(数显光栅测微仪)、支撑调整系统及数据输出打印设备。图2为系统框图。

　　按被测系统的使用状态布置测量光路,选用一套高精度的三维精密测微系统(数显光栅测微仪)来保证物方星点目标运动位置的精度。选用焦距大约450nm左右的弹道相机作为星点目标发生器,它本身像质好,畸变小(±1.2μm),像面尺寸足够大,视场(2ω=28°)满足被测系统视场角的要求。测量时,必须调整各环节使系统光轴尽量重合。星点目标准确置于相机像方焦点上,以此作为测量原点,然后在此像平面上移动目标,同时必须调整好系统光轴与星点运动平面的垂直度。每移动到一个测量点位置,由图象采集、数据处理系统取出测量数据,直到测完所需点数为止。

　　4　测量结果

　　应用上面叙述的测量装置及测量方法,对焦距f′=55.6mm,视场角2ω=16°的ICCD及宽视场电视测量系统进行了测量。对所移动的每一点由CCD采集,数据处理系统处理后得出像点的数据值,由(1)、(2)式计算处理可得最终结果。测量结果列于表1中,lxi、lyi是指星点目标在准直物镜像面上水平X、垂直Y方向移动的线距离。