CN101604119B - 一种航空相机现场成像测试系统 - Google Patents
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Abstract
一种航空相机现场成像测试系统，其特征在于：它包括调焦结构、消色差双胶合透镜、镜筒、弹性遮光罩、保护玻璃、第一反射镜、基座台、接收面、激光笔和第二反射镜；所述的测试系统具有光路调整模式和成像测试模式两种工作模式。本发明在飞机起飞前可以更方便、更快捷、更有效的对外场的航空相机进行现场的成像测试与调焦。
Description
技术领域
本发明属于光机设计领域，特别是涉及一种航空相机现场成像测试系统。
背景技术
一些航空相机在飞机起飞前需要进行成像测试和调焦等工作，然而因为航空相机往往是针对远距离物体进行成像的(常常是几千甚至上万米)，而相机窗口却是对着地面的，物距很短；同时还经常受机场面积的限制而很难对之进行检测。传统的应用光管检测的方法往往需要及其专业的人员进行操作，比较耗费人力和时间。
发明内容
本发明的目的就是针对现有技术的不足，提供一种航空相机现场成像测试系统，该系统在飞机起飞前可以更方便快捷的对外场的航空相机进行现场的成像测试与调焦，省时省力。
本发明的技术解决方案：一种航空相机现场成像测试系统，包括镜筒、弹性遮光罩、保护玻璃、第一反射镜、基座台；在镜筒内安装有第一反射镜和保护玻璃，镜筒下安装有基座台，第一反射镜的零位与基座台夹角为45°，第一反射镜可以进行±5°的旋转，将航空相机垂直的光路转为水平光路；镜筒的一端，即测试系统与航空相机接口处安装有弹性遮光罩；所述的测试系统具有光路调整模式和成像测试模式两种工作模式；光路调整模式时，将激光笔安装在镜头的另一端，将第二反射镜贴在机腹处航空相机的窗口上，降下弹性遮光罩，调整基座台至合适高度；激光笔打出激光，经第一反射镜和第二反射镜的反射，再经第二反射镜和第一反射镜的反射返回至接收面上，根据接收面上光斑的位置，通过调整第一反射镜的角度，调整激光光路，使出射光路与反射光路重合。成像测试模式时，光路已经调整完毕，取下激光笔，将带有消色差双胶合透镜的调焦结构安装在镜筒上，消色差双胶合透镜安装在调焦结构上，通过调整调焦结构对消色差双胶合透镜在20mm的范围内进行调焦，升起弹性遮光罩，贴紧机身；第一反射镜保持所调角度不变；在测试系统的物方焦平面处放置一测试板，应用调焦机构进行调焦，使得测试板上各点的光线经测试系统后成平行光线入射至航空相机，以模拟无穷远物体，对航空相机进行起飞前的检测与调整。
所述消色差双胶合透镜的焦距为5000mm，入瞳直径D为108mm、视场2ω＝2.7°、焦深约为2.14mm。
所述基座台可以在竖直方向调整测试系统的高度，同时还可以在三个自由度的方向上调整与飞机窗口的平行度。
本发明与现有技术相比的优点在于：
(1)本发明解决了受机场面积以及飞机机身高度所限，针对远距离物体成像的航空相机无法对短距离物体成像进而进行起飞前像质评价以及系统调整的问题。同时，与传统的应用光管检测的方法相比，本发明对专业人员的依赖性更小，更容易操作，在飞机起飞前，可以更方便、更快捷、更有效的对外场的航空相机进行现场的成像测试与调焦。
(2)本发明创新性的在测试系统与航空相机接口处安装有弹性遮光罩。在光路调整模式时，可以降下弹性遮光罩，以便于在飞机窗口处安装第二反射镜对光路进行调整；在成像测试模式时，升起弹性遮光罩，可以对杂散光进行有效的抑制。
(3)由于航测相机安装在飞机的机腹处，方向朝下，受飞机机身高度的限制，不方便调整，因此应用一个零位与基座台夹角为45°的第一反射镜，将航空相机垂直地面向下的光路转为水平光路，第一反射镜可以进行±5°的旋转，以方便对光路进行调整。
(4)本发明所应用的透镜为消色差双胶合透镜，对D光、F光、C光校正了二级光谱，保证像质；选取焦距f为5米，可以在机场范围内有效的对物体进行成像；焦深约为2.14mm，便于调焦。
(5)本发明拥有调焦机构、第一反射镜、基座台，可以方便快捷的对系统进行调整。
图面说明
图1为本发明的成像测试模式示意图；
图2为本发明的光路调整模式示意图。
具体实施方式
如图1和图2所示，本发明包括调焦结构1、消色差双胶合透镜2、镜筒3、弹性遮光罩4、保护玻璃5、第一反射镜6、基座台7、接收面8、激光笔9、第二反射镜10。本发明包含两种工作模式：光路调整模式和成像测试模式。调焦机构1和激光笔9可以分别从测试系统上安装或取下。在光路调整模式时应用激光笔9对光路进行调整；在成像测试模式时应用调焦机构1进行工作。
(1)在成像测试系统与航空相机接口处安装一个弹性遮光罩4，在调整光路模式时，降下弹性遮光罩4，以便于在飞机窗口处安装第二反射镜6对光路进行调整；在成像测试模式中，升起遮光罩，以抑制杂散光。
(2)第一反射镜6的零位与基座台夹角为45°，它可以进行±5°的旋转，将航空相机垂直的光路转为水平光路；在光路调整模式时，通过调整第一反射镜来调整光路；在成像测试模式中，保持所调角度不变。
(3)在成像测试系统最前端安装一个调焦结构1，调焦结构1上有一组消色差双胶合透镜2，它可以在20mm内进行调焦；消色差双胶合透镜2对D光、F光、C光校正了二级光谱，保证像质；选取焦距f为5米，可以在机场范围内有效的对物体进行成像；焦深约为2.14mm，便于调焦。
(4)在测试系统的物方焦平面处(系统前方约5000mm左右)放一2m×2m的测试板，用调焦机构1进行调焦，使得测试板上各点的光线经测试系统后成平行光线入射至航空相机，模拟远处物体，以此对航空相机进行起飞前的检测与调整；
(5)成像系统的基座台7可以在竖直方向调整测试系统的高度，同时还可以在三个自由度的方向上调整与飞机窗口的平行度。
具体参数如下：调焦机构1的行程为20mm；消色差双胶合透镜2位于调焦机构1上，它的焦距f为5000mm、入瞳直径D为108mm、视场2ω＝2.7°、焦深约为2.14mm；
弹性遮光罩4由黑色具有可伸缩性橡胶材料制成，可以进行竖直方向上的收缩；第一反射镜6的零位与基座台夹角为45°，它可以进行±5°的旋转；基座台7可以在竖直方向调整测试系统的高度，同时还可以在三个自由度的方向上调整与飞机窗口的平行度；激光笔9由法兰作为支撑结构；调焦机构1和激光笔9可以分别从测试系统上安装或取下。
本发明的使用过程：包括两种模式：光路调整模式和成像测试模式
1.光路调整模式，如图2所示，
(1)将激光笔9安装在测试系统上；
(2)将第二反射镜10贴在机腹处航空相机的窗口上，降下弹性遮光罩4，调整基座台7至合适高度；
(3)激光笔9打出激光，经第一反射镜6和第二反射镜10的反射，再经第二反射镜10和第一反射镜6的反射返回至接收面8上，根据接收面8上光斑的位置，通过调整反射镜6的角度，调整激光光路，使出射光路与反射光路重合。
2.成像测试模式，如图1所示：
(1)调整好光路以后，将激光笔9从测试系统取下，换上调焦机构1；
(2)取下第二反射镜10，升起弹性遮光罩4，贴紧机身；
(3)在测试系统的物方焦平面处(系统前方约5000mm左右)放一2m×2m的测试板，应用调焦机构1进行调焦，使得测试板上各点的光线经测试系统后成平行光线入射至航空相机，以模拟无穷远物体。
(4)对航空相机自身进行调焦，根据航空相机所能分辨的鉴别率板上最小线宽对航空相机进行起飞前的检测与调整。
测试版上可以分辨的最小线宽由公式(1)给出
公式(1)中，b为分辨率板线宽值(mm)、a为接收器件CCD相机的像元大小。f测试为测试系统的焦距、f相机为航空相机的焦距。
本发明中的测试系统的焦距为5000mm，当航空相机的焦距为650mm，接收器件CCD相机的像元为7.2μm时
理论上，测试板上可以分辨的最小线宽为b为：
b＝0.028(mm)。
若航空相机所能分辨的最小线宽满足要求，则认为在飞机起飞前，航空相机已经调整好。
Claims (3)
1.一种航空相机现场成像测试系统，其特征在于：包括镜筒(3)、弹性遮光罩(4)、保护玻璃(5)、第一反射镜(6)、基座台(7)；在镜筒(3)内安装有第一反射镜(6)和保护玻璃(5)，镜筒(3)下安装有基座台(7)，第一反射镜(6)的零位与基座台(7)夹角为45°，第一反射镜(6)可以进行±5°的旋转，将航空相机垂直的光路转为水平光路；镜筒(3)的一端，即测试系统与航空相机接口处安装有弹性遮光罩(4)；所述的测试系统具有光路调整模式和成像测试模式两种工作模式；在光路调整模式时，将激光笔(9)安装在镜头(3)的另一端，将第二反射镜(10)贴在机腹处航空相机的窗口上，降下弹性遮光罩(4)，调整基座台(7)至合适高度；激光笔(9)打出激光，经第一反射镜(6)和第二反射镜(10)的反射，再经第二反射镜(10)和第一反射镜(6)的反射返回至接收面(8)上，根据接收面(8)上光斑的位置，通过调整第一反射镜(6)的角度，调整激光光路，使出射光路与反射光路重合；在成像测试模式时，光路已经调整完毕，取下激光笔(9)，将带有消色差双胶合透镜(2)的调焦结构(1)安装在镜筒(3)上，消色差双胶合透镜(2)安装在调焦结构(1)上，通过调整调焦结构(1)对消色差双胶合透镜(2)在20mm的范围内进行调焦，升起弹性遮光罩(4)，贴紧机身；第一反射镜(6)保持所调角度不变；在测试系统的物方焦平面处放置一测试板，应用调焦机构(1)进行调焦，使得测试板上各点的光线经测试系统后成平行光线入射至航空相机，以模拟无穷远物体，对航空相机进行起飞前的检测与调整。
2.根据权利要求1所述的航空相机现场成像测试系统，其特征在于：所述消色差双胶合透镜(2)的焦距为5000mm，入瞳直径D为108mm、视场2ω＝2.7°、焦深为2.14mm。
3.根据权利要求1所述的航空相机现场成像测试系统，其特征在于：所述基座台(7)可以在竖直方向调整测试系统的高度，同时还可以在三个自由度的方向上调整与飞机窗口的平行度。
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