低照度宽幅航空相机系统设计

• 作者: 彭建伟 陈卫宁 张高鹏 方尧 董森 杨洪涛
• 来源期刊: 红外与激光工程
• 学科: 工学
• 关键词: 航空相机 低照度 仿真分析 宽幅 成像
• 年，卷（期）: 2021,（12）
• 所属期刊栏目: 光学设计|Optical design
• 页码范围: 311-319
• 页数: 9页
• 分类号: TH703
• 语种: 中文
• DOI: 10.3788/IRLA20210312

摘要

为了满足低照度环境下航空影像信息快速获取的需求,对一种低照度宽幅成像系统进行了研究.基于相机摆扫成像的工作模式,明确了采用大相对孔径低畸变的光学系统,配合真空制冷的低噪声高灵敏度CMOS探测器成像,并通过高速振镜进行扫描像移补偿的技术路线.详细阐述了相机机械构型的设计思路,总结了一套可工程应用的低照度成像能力计算方法.研究了振镜补偿像移的基本原理,并对相机主体框架进行了仿真分析计算.依据该设计和研究结果,完成了低照度宽幅航空相机的加工装配.该相机具有0.1m(航高1 km)地面像元分辨率,成像照度适应范围为10～100000 lx,并且在速高比≤0.04时,可实现3倍航高的大收容宽度.系统的成像质量优良,实测镜头在77 lp/mm时,中心视场传递函数大于0.45.实验室和外场飞行试验所获取的图像清晰,对比度和分辨率高,可以满足使用需求.同时,该相机实际包络尺寸为190mm×140mm×140mm,质量仅为2800g,具有轻小型的特点.