[发明专利]一种基于角度测量星敏感器光学系统倍率色差的方法

说明书

一种基于角度测量星敏感器光学系统倍率色差的方法，包括以下步骤：被测镜头悬空于旋转台的中心；将网格板放置在镜头的焦点位置，调整网格板使其与像面重合；将目视自准直仪放置在旋转台上，使其可以随转台转动；使用目视自准直仪从镜头的物方瞄准镜头，以看清像面上的网格板；以不同波长的光照射网格板；转动旋转台，使得目视自准直仪可瞄准不同的网格线；测量不同波长下，同一网格线成像的角度差异α，结合被测镜头的焦距值f，即可计算出对应视场角下的倍率色差值Δ。本发明具有精度高、装置简单且成本低、操作简单易上手等优点。

技术领域

本发明属于光学镜头系统参数检测领域，涉及一种高精度星敏感器光学系统倍率色差检测方法。

背景技术

星敏感器以惯性空间的恒星为探测对象，通过星图匹配实现高精度的三轴姿态测量。随着航天测绘以及空间天文观测的快速发展和水平提升，对星敏感器的精度要求越来越高，提出了秒级甚至亚秒级的高精度需求。

星敏感器的工作过程可以概述为四个环节：星图拍摄，星点提取，星图识别与姿态解算。而在影响星敏感器姿态测量精度的众多因素中，星点提取系统中的单星星点定位精度直接影响星图识别、姿态解算过程的准确率，决定了星敏感器最终姿态测量精度的上限。

作为星敏感器的重要组成部分，星敏感器光学系统的成像质量影响星点提取精度。具体而言，星敏感器光学系统的非对称像差，如倍率色差的存在，会降低星点提取的精度。典型的星敏感器光学系统具有视场大、球差大和相对孔径大等特点，容易产生倍率色差，为了实现高精度的空间定位测量，必须从设计、加工、装配的各个环节进行严格控制。由于光学材料自身缺陷以及加工装配中不可避免引入的倍率色差，使得光学系统最后实际倍率色差值必然与设计值存在一定的偏差。因此，为了确保星敏感器光学系统自身倍率色差所引入的星点提取误差对测量精度影响可控，对其倍率色差的测量十分有必要。

中国专利申请号201510508308.1，公开号CN105352707，公开日期为2017年07月29日的发明专利公开了“星敏感器光学系统倍率色差测试设备及测试方法”，测量不同波长的平行光在不同视场下，经被测镜头后在像平面上成像位置的差异来评价镜头的色差。该方法在进行大视场角测量时，星点像变形严重，精确提取质心难度高；而且，测量使用的显微镜头要求自身的色差很小。总而言之，对于测量精度要求高的镜头，该方法的实现难度较大。

发明内容

本发明要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提供一种测量精度高、装置简易且成本低廉、操作简单易上手的倍率色差测量方法。

本发明的技术方案是：一种基于角度测量星敏感器光学系统倍率色差的方法，包括以下步骤：

步骤(1)将被测光学系统的被测光学镜头通过安装法兰和转接板一联接到一维升降台上，悬空置于转台中心上方；

步骤(2)将网格板通过转接板二联接到四维调整台上，悬空置于转台上方，白光光源发出的光经滤光片后，形成准单色光，照射到网格；通过调整四维调整台，使得目视自准直仪经被测光学镜头所观察到的网格板在全视场内都能清晰成像；

步骤(3)旋转转台，使得目视自准直仪分别瞄准被测光学镜头的两边边缘视场，根据旋转转台的两边读数确定中心视场位置；

步骤(4)旋转转台，使得目视自准直仪在被测光学镜头的视场对准网格线，记录下旋转转台相对于中心视场所转的角度即为对应的视场角；

步骤(5)更换不同波长的滤光片，使用目视自准直仪测量不同波长相对于中心波长下网格线间的角度差异值α；

步骤(6)旋转转台，改变视场角，重复步骤(5)，直至完成被测光学镜头视场内所有网格线的测量；

步骤(7)数据处理得到被测光学镜头的倍率色差值，被测光学镜头在某视场角下的倍率色差值为Δ＝f×tgα；