專利名稱：面陣相機(jī)全自動(dòng)光闌與快門的集成化裝置及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于光學(xué)領(lǐng)域，涉及一種面陣相機(jī)全自動(dòng)光闌與快門的集成化裝置及方法，尤其涉及一種應(yīng)用于航空無人偵察領(lǐng)域的面陣相機(jī)全自動(dòng)光闌與快門的集成化裝置及方法。
背景技術(shù)：
隨著軍事科技的飛速發(fā)展，航空無人偵察拍攝要求機(jī)載相機(jī)在執(zhí)行任務(wù)時(shí)有更高的適應(yīng)能力，如大的覆蓋區(qū)域、變速飛行的適應(yīng)、不同天氣的適應(yīng)(即光照度適應(yīng)范圍寬)等，這就要求相機(jī)增大成像器件的面陣、增加不同的快門速度匹配、增加可變光闌控制光能量等，而且應(yīng)用于航空無人偵察領(lǐng)域的機(jī)載設(shè)備，要求設(shè)備結(jié)構(gòu)緊湊且必須全自動(dòng)控制。成像器件的面陣增大，與其相配套的快門及光闌就必然增大，就必然增加相機(jī)的體積，不滿足機(jī)載要求，而且目前還沒有大畫幅的焦面快門；也可以使用電子快門，但帶電子快門的成像器件，在每一行像元下方都有轉(zhuǎn)移讀出行，分辨率較低；帶單獨(dú)轉(zhuǎn)移區(qū)的成像器件體積又較大，不能滿足機(jī)載的要求。因此在有限的空間內(nèi)，面陣相機(jī)全自動(dòng)光闌與快門的集成化方法，目前還沒有一個(gè)優(yōu)化的方案。

發(fā)明內(nèi)容
為了解決背景技術(shù)中存在的將全自動(dòng)光闌及快門在大畫幅機(jī)載相機(jī)中集成困難的技術(shù)問題技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種面陣相機(jī)全自動(dòng)光闌與快門的集成化裝置及方法。本發(fā)明的技術(shù)解決 方案是本發(fā)明提供了一種面陣相機(jī)全自動(dòng)光闌與快門的集成化裝置，其特殊之處在于所述面陣相機(jī)全自動(dòng)光闌與快門的集成化裝置包括光學(xué)成像組件、可變光闌組件、快門組件、測(cè)光組件以及用于測(cè)光和可變光闌的全自動(dòng)控制以及快門開啟閉合的全自動(dòng)控制的控制系統(tǒng)組件；所述光學(xué)成像組件包括光學(xué)成像組件前組以及光學(xué)成像組件后組；所述可變光闌組件置于光學(xué)成像組件前組和光學(xué)成像組件后組之間的孔徑光闌處；所述快門組件置于可變光闌組件和光學(xué)成像組件后組之間；所述測(cè)光組件的光軸與光學(xué)成像組件的光軸是平行的。上述光學(xué)成像組件前組、可變光闌組件以及光學(xué)成像組件后組處于同一光軸上。上述可變光闌組件與光學(xué)成像組件前組的同心度不低于Φ0. 02。上述面陣相機(jī)全自動(dòng)光闌與快門的集成化裝置還包括支撐并保證各系統(tǒng)組件相對(duì)位置關(guān)系的箱體；所述光學(xué)成像組件、可變光闌組件、快門組件、測(cè)光組件以及控制系統(tǒng)組件都設(shè)置在箱體上。上述光學(xué)成像組件是雙高斯物鏡結(jié)構(gòu)。上述可變光闌組件中包括光闌；所述光闌是可調(diào)節(jié)光闌。上述快門組件中包括快門，所述快門是普通畫幅的焦面快門。一種基于如上所述的面陣相機(jī)全自動(dòng)光闌與快門的集成化裝置的方法，其特殊之處在于所述方法包括以下步驟
I)根據(jù)如上所述的裝置進(jìn)行組裝；所述組裝后的光學(xué)成像組件前組、可變光闌組件、快門組件以及光學(xué)成像組件后組同軸；所述可變光闌組件與光學(xué)成像組件前組的同心度不低于Φ0.02 ；
2)將寬幅面的被測(cè)目標(biāo)光信號(hào)經(jīng)過光學(xué)成像組件前組匯聚，形成較小孔徑的目標(biāo)光信號(hào);
3)將步驟2)所得到的較小孔徑的目標(biāo)光信號(hào)分為兩部分，其中一部分依次經(jīng)可變光闌組件、快門組件以及光學(xué)成像組件后組，并成像在面陣探測(cè)器上；另一部分被測(cè)目標(biāo)光信號(hào)進(jìn)入光學(xué)成像系統(tǒng)旁并與光學(xué)成像組件的光軸是平行的測(cè)光組件，同時(shí)匯聚于測(cè)光傳感器上；
4)根據(jù)測(cè)光傳感器的信號(hào)控制可變光闌，調(diào)節(jié)被測(cè)目標(biāo)光信號(hào)進(jìn)入光學(xué)成像系統(tǒng)的能量；
5)根據(jù)被測(cè)目標(biāo)光信號(hào)的相對(duì)移動(dòng)速度，采用控制系統(tǒng)組件控制快門的閉合時(shí)間及閉合速度，與面陣探測(cè)器配合完成成像。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是
1、本發(fā)明將可變光闌和快門置于鏡間，大大縮小了大畫幅機(jī)載相機(jī)的體積及質(zhì)量，使相機(jī)能夠高度集成化；
2、本發(fā)明使用成品的可調(diào)節(jié)光闌和焦面快門，減少重量、體積的同時(shí)大大提高了儀器的可靠性；
3、本發(fā)明使用普通畫幅大小的焦面快門置于鏡間，解決了沒有可用的大畫幅焦面快門的問題；
4、本發(fā)明的測(cè)光及光闌大小調(diào)節(jié)、快門開啟閉合均實(shí)現(xiàn)了全自動(dòng)控制，使集成后相機(jī)的機(jī)載成為可能；
5、本發(fā)明的所有組件都固定在一個(gè)箱體內(nèi)，整個(gè)系統(tǒng)是一個(gè)整體，便于與成像焦面系統(tǒng)的對(duì)接，且結(jié)構(gòu)緊湊，滿足機(jī)載要求；
6、本發(fā)明的全自動(dòng)可變光闌和快門使相機(jī)適用于不同光照度和不同相對(duì)運(yùn)動(dòng)速度的目標(biāo)的識(shí)別，應(yīng)用廣泛。


圖1是本發(fā)明所提供的面陣相機(jī)全自動(dòng)光闌與快門的集成化設(shè)備的結(jié)構(gòu)示意圖2是圖1的俯視其中
1-光學(xué)成像組件；101_光學(xué)成像組件前組；102_光學(xué)成像組件后組；2_可變光闌組件；3_快門組件；4_測(cè)光組件；5_控制系統(tǒng)組件；6_箱體。
具體實(shí)施方式
參見圖1以及圖2，本發(fā)明提出的面陣相機(jī)全自動(dòng)光闌與快門的集成化裝置，包括光學(xué)成像組件1、可變光闌組件2、快門組件3、測(cè)光組件4、控制系統(tǒng)組件5，光學(xué)成像組件I 包括前組101和后組102，可變光闌組件2置于前組101和后組102之間的孔徑光闌處，快`門組件3置于可變光闌組件2和后組102之間，測(cè)光組件4置于前組101旁的箱體上，測(cè)光組件的光軸與光學(xué)成像組件的光軸平行，控制系統(tǒng)組件5包括測(cè)光及可變光闌的全自動(dòng)控制、快門開啟閉合的全自動(dòng)控制；可變光闌組件2與鏡頭前組102的同心度優(yōu)于Φ0. 02為宜；測(cè)光組件4采用外測(cè)光方式，成像光路獨(dú)立，測(cè)光組件的光軸與光學(xué)成像組件的光軸平行；可變光闌組件2根據(jù)測(cè)光組件4的輸出信號(hào)，調(diào)節(jié)被測(cè)目標(biāo)光信號(hào)進(jìn)入光學(xué)成像系統(tǒng)的能量，實(shí)現(xiàn)可變光闌的全自動(dòng)控制；快門組件3根據(jù)被測(cè)目標(biāo)光信號(hào)的相對(duì)移動(dòng)速度，控制快門的閉合時(shí)間及閉合速度，與面陣探測(cè)器配合完成快門組件的全自動(dòng)控制；裝置還包括支撐并保證各系統(tǒng)組件相對(duì)位置關(guān)系的箱體6，光學(xué)成像組件1、可變光闌組件2、快門組件3、測(cè)光組件4、控制系統(tǒng)組件5都設(shè)置在箱體6上；光學(xué)成像組件I以雙高斯物鏡結(jié)構(gòu)為宜；可變光闌組件2中的光闌為成品的可調(diào)節(jié)光闌；快門組件3中的快門是成品的普通畫幅的焦面快門。工作時(shí)，寬幅地面目標(biāo)的光信號(hào)經(jīng)過光學(xué)成像系統(tǒng)的前組101匯聚，形成較小孔徑的光信號(hào)；經(jīng)與光學(xué)成像系統(tǒng)前組101同心的全自動(dòng)可變光闌2及置于鏡間的全自動(dòng)快門3的選擇，再經(jīng)過光學(xué)成像系統(tǒng)的后組102，成像在焦面探測(cè)器上。被測(cè)目標(biāo)光信號(hào)同時(shí)進(jìn)入光學(xué)成像系統(tǒng)旁的測(cè)光組件的獨(dú)立光學(xué)系統(tǒng)，匯聚于測(cè)光傳感器上，控制系統(tǒng)根據(jù)測(cè)光傳感器的信號(hào)控制可變光闌2，調(diào)節(jié)被測(cè)目標(biāo)光信號(hào)進(jìn)入光學(xué)成像系統(tǒng)的能量，再根據(jù)被測(cè)目標(biāo)光信號(hào)的相對(duì)移動(dòng)速度，控制快門3的閉合時(shí)間及閉合速度，與面陣探測(cè)器配合完成成像。整個(gè)系統(tǒng)高度 集成化，便于與成像焦面系統(tǒng)對(duì)接，且結(jié)構(gòu)緊湊，滿足機(jī)載要求。
權(quán)利要求
1.一種面陣相機(jī)全自動(dòng)光闌與快門的集成化裝置，其特征在于所述面陣相機(jī)全自動(dòng)光闌與快門的集成化裝置包括光學(xué)成像組件、可變光闌組件、快門組件、測(cè)光組件以及用于測(cè)光和可變光闌的全自動(dòng)控制以及快門開啟閉合的全自動(dòng)控制的控制系統(tǒng)組件；所述光學(xué)成像組件包括光學(xué)成像組件前組以及光學(xué)成像組件后組；所述可變光闌組件置于光學(xué)成像組件前組和光學(xué)成像組件后組之間的孔徑光闌處；所述快門組件置于可變光闌組件和光學(xué)成像組件后組之間；所述測(cè)光組件的光軸與光學(xué)成像組件的光軸是平行的。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的面陣相機(jī)全自動(dòng)光闌與快門的集成化裝置，其特征在于所述光學(xué)成像組件前組、可變光闌組件以及光學(xué)成像組件后組處于同一光軸上。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的面陣相機(jī)全自動(dòng)光闌與快門的集成化裝置，其特征在于所述可變光闌組件與光學(xué)成像組件前組的 同心度不低于Φ0. 02。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的面陣相機(jī)全自動(dòng)光闌與快門的集成化裝置，其特征在于所述面陣相機(jī)全自動(dòng)光闌與快門 的集成化裝置還包括支撐并保證各系統(tǒng)組件相對(duì)位置關(guān)系的箱體；所述光學(xué)成像組件、可變光闌組件、快門組件、測(cè)光組件以及控制系統(tǒng)組件都設(shè)置在箱體上。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的面陣相機(jī)全自動(dòng)光闌與快門的集成化裝置，其特征在于所述光學(xué)成像組件是雙高斯物鏡結(jié)構(gòu)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的面陣相機(jī)全自動(dòng)光闌與快門的集成化裝置，其特征在于所述可變光闌組件中包括光闌；所述光闌是可調(diào)節(jié)光闌。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的面陣相機(jī)全自動(dòng)光闌與快門的集成化裝置，其特征在于所述快門組件中包括快門，所述快門是普通畫幅的焦面快門。
8.一種基于權(quán)利要求1-7任一權(quán)利要求所述的面陣相機(jī)全自動(dòng)光闌與快門的集成化裝置的方法，其特征在于所述方法包括以下步驟1)根據(jù)權(quán)利要求1-7任一權(quán)利要求所述的裝置進(jìn)行組裝；所述組裝后的光學(xué)成像組件前組、可變光闌組件、快門組件以及光學(xué)成像組件后組同軸；所述可變光闌組件與光學(xué)成像組件前組的同心度不低于Φ0. 02 ;2)將寬幅面的被測(cè)目標(biāo)光信號(hào)經(jīng)過光學(xué)成像組件前組匯聚，形成較小孔徑的目標(biāo)光信號(hào);3)將步驟2)所得到的較小孔徑的目標(biāo)光信號(hào)分為兩部分，其中一部分依次經(jīng)可變光闌組件、快門組件以及光學(xué)成像組件后組，并成像在面陣探測(cè)器上；另一部分被測(cè)目標(biāo)光信號(hào)進(jìn)入光學(xué)成像系統(tǒng)旁并與光學(xué)成像組件的光軸是平行的測(cè)光組件，同時(shí)匯聚于測(cè)光傳感器上；4)根據(jù)測(cè)光傳感器的信號(hào)控制可變光闌，調(diào)節(jié)被測(cè)目標(biāo)光信號(hào)進(jìn)入光學(xué)成像系統(tǒng)的能5)根據(jù)被測(cè)目標(biāo)光信號(hào)的相對(duì)移動(dòng)速度，采用控制系統(tǒng)組件控制快門的閉合時(shí)間及閉合速度，與面陣探測(cè)器配合完成成像。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種面陣相機(jī)全自動(dòng)光闌與快門的集成化裝置及方法，面陣相機(jī)全自動(dòng)光闌與快門的集成化裝置包括光學(xué)成像組件、可變光闌組件、快門組件、測(cè)光組件以及用于測(cè)光和可變光闌的全自動(dòng)控制以及快門開啟閉合的全自動(dòng)控制的控制系統(tǒng)組件；光學(xué)成像組件包括光學(xué)成像組件前組以及光學(xué)成像組件后組；可變光闌組件置于光學(xué)成像組件前組和光學(xué)成像組件后組之間的孔徑光闌處；快門組件置于可變光闌組件和光學(xué)成像組件后組之間；測(cè)光組件的光軸與光學(xué)成像組件的光軸是平行的。本發(fā)明解決了背景技術(shù)中存在的將全自動(dòng)光闌及快門在大畫幅機(jī)載相機(jī)中集成困難的技術(shù)問題技術(shù)問題。
文檔編號(hào)G03B17/12GK103048849SQ20121057546
公開日2013年4月17日 申請(qǐng)日期2012年12月26日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月26日
發(fā)明者盧笛, 阮萍, 楊建峰, 劉波 申請(qǐng)人:中國科學(xué)院西安光學(xué)精密機(jī)械研究所