针对 30倍连续变焦电视公差灵敏度高, 装调难度大的问题, 运用光学仿真方法分析各分离透镜偏心对光学系统 MTF的影响。结果显示, 前组镜中心偏差对系统像质影响敏感, 会产生非对称像差。本文优选光机界面的结构形式, 使透镜下表面自动定心, 微调上表面将偏心控制在公差范围内。变倍组、补偿组作为运动组件, 在变焦过程中光轴共轴性也是影响系统像质的关键因素。本文采用机械定心工装使运动组件的中心轴线与导杆轴线平行, 再以前组镜透射光轴为基准, 校正所有光学部件光轴与之共轴。光学系统经过精密装调, 小视场像质分辨率达到 2.43″, 接近衍射分辨率极限。

空间旋转多光轴系统光轴平行性影响系统指向精度且校准难度高、耗时。基于空间旋转多光轴系统光轴校准原理, 获得了校准理论模型; 结合实验研究, 建立了高精度光轴校准方案; 以机械回转轴为基准, 粗调准和精调准结合, 以调整传感器安装面为粗调, 借助双光楔实现光学量级的精校准; 先校正可见光光轴与机械回转轴的平行性, 再保证激光光轴与机械回转轴的平行性, 最终保证可见光光轴与激光光轴的平行性。试验结果表明, 该校准方案精度高, 指标优于0.1 mrad, 可用于实际工程装调。

为消除复合面阵CCD摄影相机全像面辐射定标时存在的严重渐晕现象和解决多片CCD之间相对定标目标值选取困难的问题, 提出了一种适用于多片CCD的实验室辐射定标方法。该方法对每个像素进行暗信号标定后, 修正渐晕区的像素灰度值, 通过选取合适的全像面相对定标目标灰度值, 最终实现对复合面阵CCD摄影相机的辐射定标。通过分析渐晕区的灰度分布特征, 提出了适用于所有曝光时间和辐亮度下的灰度修正方法。分别计算每片CCD灰度值与输入辐亮度之间的多项式拟合系数, 选取全局拟合误差最小的一组系数计算对应辐亮度下相对定标目标的灰度值。通过本方法辐射定标后, 复合面阵CCD摄影相机的全像面非均匀性由大于20%降至优于2%, 绝对定标精度为423%。该结果表明本文提出的辐射定标方法适用于多片面阵CCD的辐射定标, 定标精度满足航空相机的辐射定标需求。

依据星载单镜头TDI CCD立体相机立体成像及测绘要求,结合普通测绘相机内方位元素,提出了星载单镜头立体相机内方位元素由焦距、主点位置、立体成像角(前后视交角)、图像畸变等元素组成。给出了立体相机内方位元素测试的方法,针对立体相机成像特点给出了计算内方位元素的算法,对其进行了实际测量和验证,其测量结果符合设计要求。

提出了一种星敏感器光学系统弥散斑尺寸的测试方法，主要是利用平行光管、转台和CCD显微摄像系统组成弥散斑测量系统，采集图像后，采用双三次插值像元细分，提取图像中灰度值，依据瑞利判据计算弥散斑尺寸。通过实际测量和试验验证，光学系统0.8视场弥散斑测量精度可以达到0.5μm，重复测量精度可达0.2μm。