CN103048849A - 面阵相机全自动光阑与快门的集成化装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种面阵相机全自动光阑与快门的集成化装置及方法，面阵相机全自动光阑与快门的集成化装置包括光学成像组件、可变光阑组件、快门组件、测光组件以及用于测光和可变光阑的全自动控制以及快门开启闭合的全自动控制的控制系统组件；光学成像组件包括光学成像组件前组以及光学成像组件后组；可变光阑组件置于光学成像组件前组和光学成像组件后组之间的孔径光阑处；快门组件置于可变光阑组件和光学成像组件后组之间；测光组件的光轴与光学成像组件的光轴是平行的。本发明解决了背景技术中存在的将全自动光阑及快门在大画幅机载相机中集成困难的技术问题技术问题。

Description

面阵相机全自动光阑与快门的集成化装置及方法

技术领域

本发明属于光学领域，涉及一种面阵相机全自动光阑与快门的集成化装置及方法，尤其涉及一种应用于航空无人侦察领域的面阵相机全自动光阑与快门的集成化装置及方法。

背景技术

随着军事科技的飞速发展，航空无人侦察拍摄要求机载相机在执行任务时有更高的适应能力，如：大的覆盖区域、变速飞行的适应、不同天气的适应（即光照度适应范围宽）等，这就要求相机增大成像器件的面阵、增加不同的快门速度匹配、增加可变光阑控制光能量等，而且应用于航空无人侦察领域的机载设备，要求设备结构紧凑且必须全自动控制。成像器件的面阵增大，与其相配套的快门及光阑就必然增大，就必然增加相机的体积，不满足机载要求，而且目前还没有大画幅的焦面快门；也可以使用电子快门，但带电子快门的成像器件，在每一行像元下方都有转移读出行，分辨率较低；带单独转移区的成像器件体积又较大，不能满足机载的要求。因此在有限的空间内，面阵相机全自动光阑与快门的集成化方法，目前还没有一个优化的方案。

发明内容

为了解决背景技术中存在的将全自动光阑及快门在大画幅机载相机中集成困难的技术问题技术问题，本发明提供了一种面阵相机全自动光阑与快门的集成化装置及方法。

本发明的技术解决方案是：本发明提供了一种面阵相机全自动光阑与快门的集成化装置，其特殊之处在于：所述面阵相机全自动光阑与快门的集成化装置包括光学成像组件、可变光阑组件、快门组件、测光组件以及用于测光和可变光阑的全自动控制以及快门开启闭合的全自动控制的控制系统组件；所述光学成像组件包括光学成像组件前组以及光学成像组件后组；所述可变光阑组件置于光学成像组件前组和光学成像组件后组之间的孔径光阑处；所述快门组件置于可变光阑组件和光学成像组件后组之间；所述测光组件的光轴与光学成像组件的光轴是平行的。

上述光学成像组件前组、可变光阑组件以及光学成像组件后组处于同一光轴上。

上述可变光阑组件与光学成像组件前组的同心度不低于Φ0.02。

上述面阵相机全自动光阑与快门的集成化装置还包括支撑并保证各系统组件相对位置关系的箱体；所述光学成像组件、可变光阑组件、快门组件、测光组件以及控制系统组件都设置在箱体上。

上述光学成像组件是双高斯物镜结构。

上述可变光阑组件中包括光阑；所述光阑是可调节光阑。

上述快门组件中包括快门，所述快门是普通画幅的焦面快门。

一种基于如上所述的面阵相机全自动光阑与快门的集成化装置的方法，其特殊之处在于：所述方法包括以下步骤：

1）根据如上所述的装置进行组装；所述组装后的光学成像组件前组、可变光阑组件、快门组件以及光学成像组件后组同轴；所述可变光阑组件与光学成像组件前组的同心度不低于Φ0.02；

2）将宽幅面的被测目标光信号经过光学成像组件前组汇聚，形成较小孔径的目标光信号；

3）将步骤2）所得到的较小孔径的目标光信号分为两部分，其中一部分依次经可变光阑组件、快门组件以及光学成像组件后组，并成像在面阵探测器上；另一部分被测目标光信号进入光学成像系统旁并与光学成像组件的光轴是平行的测光组件，同时汇聚于测光传感器上；

4）根据测光传感器的信号控制可变光阑，调节被测目标光信号进入光学成像系统的能量；

5）根据被测目标光信号的相对移动速度，采用控制系统组件控制快门的闭合时间及闭合速度，与面阵探测器配合完成成像。

本发明的优点是：

1、本发明将可变光阑和快门置于镜间，大大缩小了大画幅机载相机的体积及质量，使相机能够高度集成化；

2、本发明使用成品的可调节光阑和焦面快门，减少重量、体积的同时大大提高了仪器的可靠性；

3、本发明使用普通画幅大小的焦面快门置于镜间，解决了没有可用的大画幅焦面快门的问题；

4、本发明的测光及光阑大小调节、快门开启闭合均实现了全自动控制，使集成后相机的机载成为可能；

5、本发明的所有组件都固定在一个箱体内，整个系统是一个整体，便于与成像焦面系统的对接，且结构紧凑，满足机载要求；

6、本发明的全自动可变光阑和快门使相机适用于不同光照度和不同相对运动速度的目标的识别，应用广泛。

附图说明

图1是本发明所提供的面阵相机全自动光阑与快门的集成化设备的结构示意图；

图2是图1的俯视图；

其中：

1-光学成像组件；101-光学成像组件前组；102-光学成像组件后组；2-可变光阑组件；3-快门组件；4-测光组件；5-控制系统组件；6-箱体。

具体实施方式

参见图1以及图2，本发明提出的面阵相机全自动光阑与快门的集成化装置，包括光学成像组件1、可变光阑组件2、快门组件3、测光组件4、控制系统组件5，光学成像组件1包括前组101和后组102，可变光阑组件2置于前组101和后组102之间的孔径光阑处，快门组件3置于可变光阑组件2和后组102之间，测光组件4置于前组101旁的箱体上，测光组件的光轴与光学成像组件的光轴平行，控制系统组件5包括测光及可变光阑的全自动控制、快门开启闭合的全自动控制；可变光阑组件2与镜头前组102的同心度优于Φ0.02为宜；测光组件4采用外测光方式，成像光路独立，测光组件的光轴与光学成像组件的光轴平行；可变光阑组件2根据测光组件4的输出信号，调节被测目标光信号进入光学成像系统的能量，实现可变光阑的全自动控制；快门组件3根据被测目标光信号的相对移动速度，控制快门的闭合时间及闭合速度，与面阵探测器配合完成快门组件的全自动控制；装置还包括支撑并保证各系统组件相对位置关系的箱体6，光学成像组件1、可变光阑组件2、快门组件3、测光组件4、控制系统组件5都设置在箱体6上；光学成像组件1以双高斯物镜结构为宜；可变光阑组件2中的光阑为成品的可调节光阑；快门组件3中的快门是成品的普通画幅的焦面快门。

工作时，宽幅地面目标的光信号经过光学成像系统的前组101汇聚，形成较小孔径的光信号；经与光学成像系统前组101同心的全自动可变光阑2及置于镜间的全自动快门3的选择，再经过光学成像系统的后组102，成像在焦面探测器上。

被测目标光信号同时进入光学成像系统旁的测光组件的独立光学系统，汇聚于测光传感器上，控制系统根据测光传感器的信号控制可变光阑2，调节被测目标光信号进入光学成像系统的能量，再根据被测目标光信号的相对移动速度，控制快门3的闭合时间及闭合速度，与面阵探测器配合完成成像。

整个系统高度集成化，便于与成像焦面系统对接，且结构紧凑，满足机载要求。

Claims (8)

1.一种面阵相机全自动光阑与快门的集成化装置，其特征在于：所述面阵相机全自动光阑与快门的集成化装置包括光学成像组件、可变光阑组件、快门组件、测光组件以及用于测光和可变光阑的全自动控制以及快门开启闭合的全自动控制的控制系统组件；所述光学成像组件包括光学成像组件前组以及光学成像组件后组；所述可变光阑组件置于光学成像组件前组和光学成像组件后组之间的孔径光阑处；所述快门组件置于可变光阑组件和光学成像组件后组之间；所述测光组件的光轴与光学成像组件的光轴是平行的。

2.根据权利要求1所述的面阵相机全自动光阑与快门的集成化装置，其特征在于：所述光学成像组件前组、可变光阑组件以及光学成像组件后组处于同一光轴上。

3.根据权利要求2所述的面阵相机全自动光阑与快门的集成化装置，其特征在于：所述可变光阑组件与光学成像组件前组的同心度不低于Φ0.02。

4.根据权利要求1或2或3所述的面阵相机全自动光阑与快门的集成化装置，其特征在于：所述面阵相机全自动光阑与快门的集成化装置还包括支撑并保证各系统组件相对位置关系的箱体；所述光学成像组件、可变光阑组件、快门组件、测光组件以及控制系统组件都设置在箱体上。

5.根据权利要求4所述的面阵相机全自动光阑与快门的集成化装置，其特征在于：所述光学成像组件是双高斯物镜结构。

6.根据权利要求5所述的面阵相机全自动光阑与快门的集成化装置，其特征在于：所述可变光阑组件中包括光阑；所述光阑是可调节光阑。

7.根据权利要求6所述的面阵相机全自动光阑与快门的集成化装置，其特征在于：所述快门组件中包括快门，所述快门是普通画幅的焦面快门。

8.一种基于权利要求1-7任一权利要求所述的面阵相机全自动光阑与快门的集成化装置的方法，其特征在于：所述方法包括以下步骤：

1）根据权利要求1-7任一权利要求所述的装置进行组装；所述组装后的光学成像组件前组、可变光阑组件、快门组件以及光学成像组件后组同轴；所述可变光阑组件与光学成像组件前组的同心度不低于Φ0.02；

2）将宽幅面的被测目标光信号经过光学成像组件前组汇聚，形成较小孔径的目标光信号；

3）将步骤2）所得到的较小孔径的目标光信号分为两部分，其中一部分依次经可变光阑组件、快门组件以及光学成像组件后组，并成像在面阵探测器上；另一部分被测目标光信号进入光学成像系统旁并与光学成像组件的光轴是平行的测光组件，同时汇聚于测光传感器上；

4）根据测光传感器的信号控制可变光阑，调节被测目标光信号进入光学成像系统的能量；

5）根据被测目标光信号的相对移动速度，采用控制系统组件控制快门的闭合时间及闭合速度，与面阵探测器配合完成成像。

Images