嫦娥一号卫星CCD立体相机焦平面设计与辐射定标

第30卷 第12期2010年12月

文章编号:0253 2239(2010)12 3508 07

光 学 学 报

ACTAOPTICASINICA

Vol.30,No.12December,2010

嫦娥一号卫星CCD立体相机焦平面设计与辐射定标

宋宗玺

1

1,2

赵葆常 高 伟 杨建峰 阮 萍

2

1111

中国科学院西安光学精密机械研究所,陕西西安710119

中国科学院研究生院,北京100049

摘要 讨论了嫦娥一号卫星CCD立体相机的特殊焦平面设计与实验室辐射定标。嫦娥一号卫星CCD立体相机采用一个广角、远心和消畸变的光学透镜配以面阵CCD作为接受器,完成三线阵自推扫成像。由于快门污染的存在,造成前视、正视与后视间的曝光时间存在较大的差异,这给辐射定标带来困难。本文提出了在面阵CCD焦平面前方设置一个三狭缝面罩的方案,从而使三行CCD的曝光时间基本相同,其残差在实验室辐射定标中作进一步修正,取得了较好的效果。本文还介绍了辐射定标中的其他重要性能指标,包括最短曝光时间的预估、饱和辐亮度的配准、暗电流检测、输出对输入的线性度以及相对定标、绝对定标的不确定度。关键词 光学设计;嫦娥一号探月卫星;CCD立体相机;焦平面设计;辐射定标中图分类号 O431.2 文献标识码 A doi:10.3788/AOS20103012.3508

FocalPlaneDesignofChang e 1SatelliteCCDStereo Cameraand

LaboratoryRadiationCalibration

SongZongxi

1

2

1,2

ZhaoBaochang GaoWei YangJianfeng RuanPing

1

1

1

1

Xi anInstituteofOpticsandPrecisionMechanics,ChineseAcademyofSciences,Xi an,Shaanxi710119,China

GraduateUniversityofChineseAcademyofSciences,Beijing100049,China

Abstract ThespecialfocalplanedesignandradiationcalibrationofChang e 1satelliteCCDstereo cameraarediscussed.Awide angle,telecentricandorthoscopicopticallenscoupledwithanareaarrayCCDisusedasasensorinChang e 1satelliteCCDstereocameratocompletethethree linearrayself propelling sweepingimaging.Butwiththeexistenceofshuttersmear,theexposuretimehassomegreatdifferencesbetweentheforesight,verticalsightandbacksight.Itbringsdifficultiestotheradiometriccalibration.Thispaperpresentsasolutionofsettingupathree slitmaskinfrontoftheCCDfocalplane,whichmakesthethreelineexposuretimealmostthesameandaftertheresidualsinthelaboratorycalibrationarefurtheradjusted,goodresultisobtained.Thispaperalsointroducesotherperformancesintheradiationcalibrationincludingtheestimationoftheshortestexposuretime,theregistrationofthesaturationradiance,thedarkcurrentnoisetest,thelinearityofCCDpixelresponseandtheuncertaintiesofrelativecalibrationandabsolutecalibration.Keywords opticaldesign;Chang e 1lunarsatellite;CCDstereocamera;focalplanedesign;radiationcalibration

1 引 言

嫦娥一号卫星于2007年10月24日零窗口发射,11月5日卫星被月球捕获,经调轨调姿后,CCD立体相机于11月20日开机工作并实时下传第一轨

收稿日期:2010 03 25;收到修改稿日期:2010 05 06

基金项目:嫦娥一号卫星光学成像探测系统项目资助课题。

图像,11月26日发布我国首次探月工程的第一幅月面照片,图像清晰、层次丰富,获得了国内外众多权威学者的一致好评。2008年初完成了在轨检测

与评估,6月底获取了全月面的图像,它是迄今为止

作者简介:宋宗玺(1978 ),男,博士研究生,主要从事光电信号测量及数据处理等方面的研究。E mail:songxi@opt.ac.cn

导师简介:赵葆常(1939 ),男,研究员,博士生导师,主要从事应用光学和干涉光谱等方面的研究。E mail:bczhao@opt.ac.cn