航天光学遥感器光机结构尺寸稳定性变化对成像质量.pdfVIP

第2 卷 第3 期 光 学 与 光 电 技 术 Vol. 2, No. 3 2004 年6 月 OPTICS OPTOELECTRONIC TECHNOLOGY June 2004 文章编号 1672-3392(2004)03-01-04 航天光学遥感器光机结构尺寸稳定性变化 对成像质量的影响 1 1 2 丁延卫 尤 政 卢 锷 1 清华大学精密仪器与机械学系 北京 100084 2 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 长春 130022 摘 要 发射过程中的力学环境和在轨运行时的热环境 影响航天光学遥感器的尺寸稳定性 进而影响成像质量 用光学元件相对各自理想位置的变化 光学元件方程参数的变化和光学元件面形质量的变化表示遥感器光机结构尺 寸稳定性的变化 结合实际工程项目 利用 Zemax 软件 分析主 次镜离焦 离轴 倾斜以及非球面方程参数变 化对成像质量的影响 结果表明 离焦和非球面方程参数变化对成像质量影响较离轴和倾斜敏感 关键词 航天器设计 尺寸稳定性 灵敏度 成像质量 光学遥感器 中图分类号 TN732 文献标识码 A 与主镜室连接 次镜安装在次镜座内部 次镜座 1 引 言 通过三根支撑杆连接在中筒上 主 次镜反射面 均为非球面 航天光学遥感器是一种高精密的光学仪器 对光学元件的表面形状以及光学元件之间的相对 位置都有很高的要求 保证光学遥感器光机结构 的尺寸稳定性成为获取高质量图像的重要前提 然而 航天光学遥感器在发射过程中遭遇的严酷 力学环境和在轨运行时面临的严酷热环境 常常 会使在实验室状态下装调良好的尺寸稳定性发生 [1~4] 变化 给遥感器正常发挥性能带来隐患 本文 结合实际的工程项目 探讨遥感器光机结构尺寸 图1 光机结构光路简图 稳定性变化的表达方法以及尺寸稳定性变化对系 Fig. 1 Optical schematics of opto-structural system 统成像质量的影响 目的是为采取措施提高光学 由于外界力载荷和温度载荷的作用 光机结 遥感器光机结构的尺寸稳定性进而为保证光学遥 构内部各零件都会产生变形 最终导致光机结构 感器的成像质量提供依据 的尺寸稳定性发生变化[5~11] 这种尺寸稳定性的 变化归根到底要体现在主镜和次镜这两个光学元 2 光学遥感器光机结构及尺寸稳定 件尺寸稳定性的变化上 这里将光机结构尺寸稳 定性的变化分解为以下三部分 性变化的表达方法 (1) 主镜和次镜反射面相对于各自理想位置 的改变 光机结构所有零件的变形 最终的影响 图1 和图2 分别是光学遥感器光机结构的光 可能使主镜和次镜反射镜面偏离各自的理想位 路简图和三维模型示意图 光机结构由主镜 次 置 用主镜和次镜反射镜面沿x,y ,z 轴的平移和 镜及其支撑结构组成 主镜通过三角架支撑结构 绕x ,y