CN102830489B - 一种旋转变倍式光学系统景深补偿方法 - Google Patents

一种旋转变倍式光学系统景深补偿方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种旋转变倍式光学系统景深补偿装置及方法。该装置包括景深补偿透镜、驱动单元和控制单元，景深补偿透镜位于旋转变倍式光学系统中固定镜头组和探测器之间的位置，且景深补偿透镜的光轴和旋转变倍式光学系统的光轴同轴，将旋转变倍式光学系统的物距范围分段，根据每段物距范围将透镜补偿行程分档，根据GPS提供的物距数据，系统将自动通过控制电机将补偿透镜移动到相应档位，完成补偿。本发明操作简单，方便使用，易于实现，充分利用已有资源GPS定位系统，使用成本较低。

Description

一种旋转变倍式光学系统景深补偿方法
技术领域
本发明涉及一种旋转变倍式光学系统景深补偿装置及方法。
背景技术
国内外红外视场变倍光学系统的实现方式，分为径向切入方式、轴向移动方式和旋转变倍方式。优点比较明显的旋转变倍式光学系统的小视场，在有物距范围要求的使用环境中经常存在需要进行景深补偿的问题，目前国内外这类光学系统景深补偿有两种方式：一，手工调焦方式，即通过人工判别像质，如果像质不好进行手工调焦，直到成像清晰；二，自动检焦的方式，即通过捕捉景物的几处特点成像在光敏面上，通过图像处理的方式进行判别、调焦。方式一的优点是比较直观，使用方便，缺点是只适用于可以进行人工干预的系统，而对于人不能直接观察和干预的环境则不能采用；方式二的优点是不需要通过人的干预，可以自动完成景深补偿，缺点是该方式只能应用于目标特征比较明显，背景比较单一的环境，不能应用于背景复杂、目标单一的环境。
发明内容
本发明的目的是解决现有旋转变倍式光学系统景深补偿方式中只适用于人工干预的环境和背景复杂、目标单一的环境的问题，从而提出一种旋转变倍式光学系统景深补偿装置和方法。
本发明为解决上述技术问题提供一种旋转变倍式光学系统的景深补偿装置，该景深补偿方装置包括景深补偿透镜、伺服电机、控制单元和GPS数据接收单元，景深补偿透镜用于放置在旋转变倍式光学系统中固定镜头组和探测器之间的位置，且景深补偿透镜的光轴和旋转变倍式光学系统的光轴同轴，伺服电机与景深补偿透镜相连，用于驱动景深补偿透镜沿着光轴移动，控制单元的输出端控制连接伺服电机，控制单元的输入端与GPS数据接收单元相连，GPS数据接收单元用于接收GPS的定位信息，控制单元用于控制伺服电机驱动景深补偿透镜移动到相应的档位。
所述的景深补偿透镜的焦距大于1000mm。
所述的GPS数据接收单元和控制单元为一体式。
本发明为解决上述技术问题还提出一种旋转变倍式光学系统的景深补偿方法，该方法包括如下步骤：
1）.首先将景深补偿透镜放置在需要景深补偿的旋转变倍式光学系统中，使景深补偿透镜的光轴和该旋转变倍式光学系统的光轴同轴，且景深补偿透镜位于固定镜头组和探测器之间；
2）.将旋转变倍式光学系统的物距范围划分为n个段，根据每段物距范围的中间值计算景深补偿透镜应该处的位置；
3）.根据各个位置将景深补偿透镜的移动行程分成相应的n个档位；
4）.根据GPS定位的物距，检测出其所属的物距范围段，将补偿透镜移到相应的档位，完成系统的景深补偿。
所述的景深补偿透镜的焦距大于1000mm。
所述的步骤2）中在计算旋转变倍式光学系统的物距范围时，需要把GPS的定位精度误差和驱动电机误差计算在内，缩小计算出的物距范围为P1-a-b-(P2+a+b）， GPS的精度是±a，驱动电机步长引起的物距精度为±b。
所述的步骤3）中的相邻档位之间的间距要大于0.1mm。
本发明的优点在于该方法不需要人工参与，操作简单，方便使用，易于实现，充分利用已有资源GPS定位系统，使用成本较低。
附图说明
图1为本发明的旋转变倍式光学系统示意图；
图２为本发明的景深补偿示意图。
具体实施方式
下面下结合附图对本发明的具体实施方式做进一步的说明。
本发明的一种旋转变倍式光学系统景深补偿装置的实施例
如图1所示，该景深补偿方装置包括景深补偿透镜、伺服电机、控制单元和GPS数据接收单元，景深补偿透镜用于放置在旋转变倍式光学系统中固定镜头组和探测器之间的位置，且景深补偿透镜的光轴和旋转变倍式光学系统的光轴同轴，景深补偿透镜安装在滑道上，伺服电机通过控制滚轴转动从而驱动景深补偿透镜移动，控制单元的输出端控制连接伺服电机，控制单元的输入端与GPS数据接收单元相连，GPS数据接收单元用于接收GPS的定位信息，控制单元用于控制伺服电机驱动景深补偿透镜移动到相应的档位。
本发明的一种旋转变倍式光学系统景深补偿方法的实施例
该旋转变倍式光学系统景深补偿方法具体的步骤如下：
1.在景深补偿的旋转变倍式光学系统中放置一个景深补偿透镜，景深补偿透镜位于景深补偿的旋转变倍式光学系统中的固定镜头组和探测器之间靠近探测器附近，如图1所示的位置，且景深补偿透镜的光轴和该旋转变倍式光学系统的光轴同轴， 该景深补偿透镜的焦距大于1000mm；
 2.根据旋转变倍式光学系统的焦距和F等参数计算该系统的物距范围，在计算该物距范围时需要把GPS定位的精度误差和控制电机的误差考虑进去，缩小计算出的物距范围，缩小的幅度根据GPS和所选控制电机的精度有关，假设GPS的精度是±a，控制电机步长引起的物距精度为±b，则缩小后的物距范围为P1-a-b-(P2+a+b）；
3.将得到的旋转变倍式光学系统的物距范围进行划分，如图2所示，假设该系统的物距范围为（a，g），然后把这个物距范围分成6个小的范围分别为（a，b）、（b，c）、（c，d）、（d，e）、（e，f）、（f，g），根据（a，b）的中间值可以计算出它的景深补偿透镜的位置是图2中的位置A，同理经过计算能够得出（b，c）、（c，d）、（d，e）、（e，f）、（f，g）对应的景深补偿透镜的位置分别是图2中的位置B、C、D、E、F，且A、B、C、D、E、F相邻之间的间距应该大于0.1mm；
4.假如GPS定位提供的物距数据为k，通过查找发现k在物距（e，f）内，物距在（e，f）内所对应的景深补偿透镜的位置为E；
5.利用驱动电机将景深补偿透镜移动到位置Ｅ，此时，该旋转变倍式光学系统的景深得到补偿。
该方法不需要人工参与，操作简单，方便使用，易于实现，充分利用已有资源GPS定位系统，使用成本较低。尽管本发明结合特定实施例进行了描述，但是对于本领域的技术人员来说，可以在不背离本发明的精神或范围的情况下进行修改或变化。这样的修改和变化都应被视作在本发明的范围和附加的权利要求书范围之内。

Claims (4)

1.一种旋转变倍式光学系统景深补偿方法,其特征在于该方法的具体步骤如下：
1).首先将景深补偿透镜放置在需要景深补偿的旋转变倍式光学系统中，使景深补偿透镜的光轴和该旋转变倍式光学系统的光轴同轴，且景深补偿透镜位于固定镜头组和探测器之间；
2).将旋转变倍式光学系统的物距范围划分为n个段，根据每段物距范围的中间值计算景深补偿透镜应该处的位置；
3).根据各个位置将景深补偿透镜的移动行程分成相应的n个档位；
4).根据GPS定位的物距，检测出其所属的物距范围段，将补偿透镜移到相应的档位，完成系统的景深补偿。
2.根据权利要求1所述的旋转变倍式光学系统景深补偿方法，其特征在于：所述的景深补偿透镜的焦距大于1000mm。
3.根据权利要求1所述的旋转变倍式光学系统景深补偿方法，其特征在于：所述的步骤2)中在计算旋转变倍式光学系统的物距范围时，需要把GPS的定位精度误差和驱动电机误差计算在内，缩小计算出的物距范围为P1-a-b-(P2+a+b)，GPS的精度是±a，驱动电机步长引起的物距精度为±b；P1为远景到入瞳距离，P2为近景到入瞳距离。
4.根据权利要求1所述的旋转变倍式光学系统景深补偿方法，其特征在于：所述的步骤3)中的相邻档位之间的间距要大于0.1mm。
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