[发明专利]检测高精度空间航拍相机焦距的方法

说明书

技术领域

本发明涉及光机电设备检测领域，具体涉及一种检测高精度空间航拍相机焦距的方法。

背景技术

目前，公知的空间相机要求对地面景物大小、位置进行测量，可通过TDI/CCD图像进行处理来实现。但前提要求对空间相机光学系统的焦距值进行精确测量。

空间相机焦距检测最常用的方法是放大倍率法，其常用计算公式用公式一表示为：

公式一

上述式中：f_光为检测光管的焦距，X_光为检测光管的玻罗板实际格值，f_空为被检测空间相机的焦距，X_空为被检测空间相机像面测得的格值；结合图1，具体的放大倍率法的测量方法为：

a、首先用阿贝测长仪(用于检测长度的一种仪器)精确测量玻罗板实际格值X_光，用经纬仪测角法检测光管的焦距f_光；

b、玻罗板放置在检测光管的像面处，使检测光管发出平行光线；

c、通过空间相机在像方的焦平面上，用显微镜测量被检空间相机像面测得的格值X_空。

放大倍率法的测量方法的误差分析：一、误差主要来源平行光管的焦距f_光准确度；平行光管的玻罗板刻线宽的不确定度；测量显微镜的两次读数不重复性；测量显微镜的横向放大率β的准确度；二、放大率法测量空间相机用σf/f来表示，其中，σf为测量焦距值，f为已知焦距值。误差≤1％；

根据上述分析，放大倍率法会引入很多不必要的误差，如光管像面位置误差、分划板线宽误差及二次读数误差。所以对检测高精度空间相机的焦距会带来很大的误差。

发明内容

本发明为解决现有空间相机的焦距检测方法采用放大倍率法会引入光管像面位置误差、分划板线宽误差及二次读数误差的问题，提供一种检测高精度空间航拍相机焦距的方法。

检测高精度空间航拍相机焦距的方法，该方法由以下步骤实现：

步骤一、采用干涉仪测定被检测相机的最佳像面位置；

步骤二、在步骤一测定的被检测相机的最佳像面位置上放置玻罗板，采用加载附加物镜的经纬仪在被检测相机的出瞳位置测量玻罗板的线宽值对应的附加物镜的夹角，获得被检测空间相机的焦距；

所述被检测空间相机的焦距f_空通过公式获得；

上述式中，y为玻罗板的线宽值，ω为玻罗板的线宽值对应附加物镜的夹角。

本发明的工作原理：本发明改进原有对空间相机焦距检测方法，在原有技术条件下，先行用干涉仪对空间相机进行粗略估计相机焦面位置，再使用莱卡经纬仪及附加物镜对件相机的焦距进行准确测量；采用附加物镜精确测角法，在被测空间相机已知准确的焦平面上放置已知线宽的玻罗板，其刻线宽度为2y，用以加载附加物镜的莱卡经纬仪在被检测空间相机出瞳位置测量线宽值对应物镜的张角2ω，则被检测空间相机的焦距f_空用公式二表式为：

公式二

上述式中，y为玻罗板线宽，ω为玻罗板线宽相对物镜的夹角；

由于采用附加物镜精确测角法本身误差值就小于放大倍率法，本发明在附加物镜精确测角法的基础上，使用附加物镜(n倍扩束器)与莱卡经纬仪结合的方式，使相机焦距是组合焦距的2至3倍。理论上增大了经纬仪的焦距，使得测量误差再次被减少。从而使得空间相机在测量实际图像时会减小图像的变形。

为了论述上述技术方案的可行性，将对空间相机的相对误差和玻罗板的线宽值的不确定度予以分析，最终可以证明本发明的相机焦距检测是较放大法有很大的提高。空间相机的焦距的相对误差用公式三表示为：