專利名稱:一種旋轉(zhuǎn)變倍式光學系統(tǒng)景深補償裝置及方法
技術(shù)領(lǐng)域:
本發(fā)明涉及一種旋轉(zhuǎn)變倍式光學系統(tǒng)景深補償裝置及方法。
背景技術(shù):
國內(nèi)外紅外視場變倍光學系統(tǒng)的實現(xiàn)方式,分為徑向切入方式、軸向移動方式和旋轉(zhuǎn)變倍方式。優(yōu)點比較明顯的旋轉(zhuǎn)變倍式光學系統(tǒng)的小視場,在有物距范圍要求的使用環(huán)境中經(jīng)常存在需要進行景深補償?shù)膯栴},目前國內(nèi)外這類光學系統(tǒng)景深補償有兩種方式一,手工調(diào)焦方式,即通過人工判別像質(zhì),如果像質(zhì)不好進行手工調(diào)焦,直到成像清晰;二,自動檢焦的方式,即通過捕捉景物的幾處特點成像在光敏面上,通過圖像處理的方式進行判別、調(diào)焦。方式一的優(yōu)點是比較直觀,使用方便,缺點是只適用于可以進行人工干預的系統(tǒng),而對于人不能直接觀察和干預的環(huán)境則不能采用;方式二的優(yōu)點是不需要通過人的干預,可以自動完成景深補償,缺點是該方式只能應用于目標特征比較明顯,背景比較單一 的環(huán)境,不能應用于背景復雜、目標單一的環(huán)境。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是解決現(xiàn)有旋轉(zhuǎn)變倍式光學系統(tǒng)景深補償方式中只適用于人工干預的環(huán)境和背景復雜、目標單一的環(huán)境的問題,從而提出一種旋轉(zhuǎn)變倍式光學系統(tǒng)景深補償裝置和方法。本發(fā)明為解決上述技術(shù)問題提供一種旋轉(zhuǎn)變倍式光學系統(tǒng)的景深補償裝置,該景深補償方裝置包括景深補償透鏡、伺服電機、控制單元和GPS數(shù)據(jù)接收單元,景深補償透鏡用于放置在旋轉(zhuǎn)變倍式光學系統(tǒng)中固定鏡頭組和探測器之間的位置,且景深補償透鏡的光軸和旋轉(zhuǎn)變倍式光學系統(tǒng)的光軸同軸,伺服電機與景深補償透鏡相連,用于驅(qū)動景深補償透鏡沿著光軸移動,控制單元的輸出端控制連接伺服電機,控制單元的輸入端與GPS數(shù)據(jù)接收單元相連,GPS數(shù)據(jù)接收單元用于接收GPS的定位信息,控制單元用于控制伺服電機驅(qū)動景深補償透鏡移動到相應的檔位。所述的景深補償透鏡的焦距大于1000mm。所述的GPS數(shù)據(jù)接收單元和控制單元為一體式。本發(fā)明為解決上述技術(shù)問題還提出一種旋轉(zhuǎn)變倍式光學系統(tǒng)的景深補償方法,該方法包括如下步驟
O.首先將景深補償透鏡放置在需要景深補償?shù)男D(zhuǎn)變倍式光學系統(tǒng)中,使景深補償透鏡的光軸和該旋轉(zhuǎn)變倍式光學系統(tǒng)的光軸同軸,且景深補償透鏡位于固定鏡頭組和探測器之間;
2).將旋轉(zhuǎn)變倍式光學系統(tǒng)的物距范圍劃分為η個段,根據(jù)每段物距范圍的中間值計算景深補償透鏡應該處的位置;
3).根據(jù)各個位置將景深補償透鏡的移動行程分成相應的η個檔位;
4).根據(jù)GPS定位的物距,檢測出其所屬的物距范圍段,將補償透鏡移到相應的檔位,完成系統(tǒng)的景深補償。所述的景深補償透鏡的焦距大于1000mm。所述的步驟2)中在計算旋轉(zhuǎn)變倍式光學系統(tǒng)的物距范圍時,需要把GPS的定位精度誤差和驅(qū)動電機誤差計算在內(nèi),縮小計算出的物距范圍為Pfa-b-(P2+a+b), GPS的精度是土a,驅(qū)動電機步長引起的物距精度為土b。所述的步驟3)中的相鄰檔位之間的間距要大于O. 1mm。本發(fā)明的優(yōu)點在于該方法不需要人工參與,操作簡單,方便使用,易于實現(xiàn),充分利用已有資源GPS定位系統(tǒng),使用成本較低。
圖I為本發(fā)明的旋轉(zhuǎn)變倍式光學系統(tǒng)示意圖;
圖2為本發(fā)明的景深補償示意圖。
具體實施例方式下面下結(jié)合附圖對本發(fā)明的具體實施方式
做進一步的說明。本發(fā)明的一種旋轉(zhuǎn)變倍式光學系統(tǒng)景深補償裝置的實施例
如圖I所示,該景深補償方裝置包括景深補償透鏡、伺服電機、控制單元和GPS數(shù)據(jù)接收單元,景深補償透鏡用于放置在旋轉(zhuǎn)變倍式光學系統(tǒng)中固定鏡頭組和探測器之間的位置,且景深補償透鏡的光軸和旋轉(zhuǎn)變倍式光學系統(tǒng)的光軸同軸,景深補償透鏡安裝在滑道上,伺服電機通過控制滾軸轉(zhuǎn)動從而驅(qū)動景深補償透鏡移動,控制單元的輸出端控制連接伺服電機,控制單元的輸入端與GPS數(shù)據(jù)接收單元相連,GPS數(shù)據(jù)接收單元用于接收GPS的定位信息,控制單元用于控制伺服電機驅(qū)動景深補償透鏡移動到相應的檔位。本發(fā)明的一種旋轉(zhuǎn)變倍式光學系統(tǒng)景深補償方法的實施例 該旋轉(zhuǎn)變倍式光學系統(tǒng)景深補償方法具體的步驟如下
I.在景深補償?shù)男D(zhuǎn)變倍式光學系統(tǒng)中放置一個景深補償透鏡,景深補償透鏡位于景深補償?shù)男D(zhuǎn)變倍式光學系統(tǒng)中的固定鏡頭組和探測器之間靠近探測器附近,如圖I所示的位置,且景深補償透鏡的光軸和該旋轉(zhuǎn)變倍式光學系統(tǒng)的光軸同軸,該景深補償透鏡的焦距大于IOOOmm ;
2.根據(jù)旋轉(zhuǎn)變倍式光學系統(tǒng)的焦距和F等參數(shù)計算該系統(tǒng)的物距范圍,在計算該物距范圍時需要把GPS定位的精度誤差和控制電機的誤差考慮進去,縮小計算出的物距范圍,縮小的幅度根據(jù)GPS和所選控制電機的精度有關(guān),假設(shè)GPS的精度是土a,控制電機步長引起的物距精度為土b,則縮小后的物距范圍為Pi-a-b-Tfa+b);
3.將得到的旋轉(zhuǎn)變倍式光學系統(tǒng)的物距范圍進行劃分,如圖2所示,假設(shè)該系統(tǒng)的物距范圍為(a, g),然后把這個物距范圍分成6個小的范圍分別為(a, b)、(b, C)、(c, d)、(d,e)、(e,f)、(f,g),根據(jù)(a,b)的中間值可以計算出它的景深補償透鏡的位置是圖2中的位置A,同理經(jīng)過計算能夠得出(b,c)、(c,d)、(d,e)、(e,f)、(f,g)對應的景深補償透鏡的位置分別是圖2中的位置B、C、D、E、F,且A、B、C、D、E、F相鄰之間的間距應該大于O. Imm ;
4.假如GPS定位提供的物距數(shù)據(jù)為k,通過查找發(fā)現(xiàn)k在物距(e,f)內(nèi),物距在(e,f)內(nèi)所對應的景深補償透鏡的位置為E ;5.利用驅(qū)動電機將景深補償透鏡移動到位置E,此時,該旋轉(zhuǎn)變倍式光學系統(tǒng)的景深得到補償。
該方法不需要人工參與,操作簡單,方便使用,易于實現(xiàn),充分利用已有資源GPS定位系統(tǒng),使用成本較低。盡管本發(fā)明結(jié)合特定實施例進行了描述,但是對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說,可以在不背離本發(fā)明的精神或范圍的情況下進行修改或變化。這樣的修改和變化都應被視作在本發(fā)明的范圍和附加的權(quán)利要求書范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種旋轉(zhuǎn)變倍式光學系統(tǒng)景深補償裝置,其特征在于該景深補償方裝置包括景深補償透鏡、伺服電機、控制單元和GPS數(shù)據(jù)接收単元,景深補償透鏡用于放置在旋轉(zhuǎn)變倍式光學系統(tǒng)中固定鏡頭組和探測器之間的位置,且景深補償透鏡的光軸和旋轉(zhuǎn)變倍式光學系統(tǒng)的光軸同軸,伺服電機與景深補償透鏡相連,用于驅(qū)動景深補償透鏡沿著光軸移動,控制單元的輸出端控制連接伺服電機,控制單元的輸入端與GPS數(shù)據(jù)接收單元相連,GPS數(shù)據(jù)接收單元用于接收GPS的定位信息,控制單元用于控制伺服電機驅(qū)動景深補償透鏡移動到相應的檔位。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的旋轉(zhuǎn)變倍式光學系統(tǒng)景深補償裝置,其特征在于所述的景深補償透鏡的焦距大于1000mm。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的旋轉(zhuǎn)變倍式光學系統(tǒng)景深補償裝置,其特征在于所述的GPS數(shù)據(jù)接收單元和控制單元為一體式。
4.一種旋轉(zhuǎn)變倍式光學系統(tǒng)景深補償方法,其特征在于該方法的具體步驟如下O.首先將景深補償透鏡放置在需要景深補償?shù)男D(zhuǎn)變倍式光學系統(tǒng)中,使景深補償透鏡的光軸和該旋轉(zhuǎn)變倍式光學系統(tǒng)的光軸同軸,且景深補償透鏡位于固定鏡頭組和探測器之間;2).將旋轉(zhuǎn)變倍式光學系統(tǒng)的物距范圍劃分為η個段,根據(jù)每段物距范圍的中間值計算景深補償透鏡應該處的位置;3).根據(jù)各個位置將景深補償透鏡的移動行程分成相應的η個檔位;4).根據(jù)GPS定位的物距,檢測出其所屬的物距范圍段,將補償透鏡移到相應的檔位,完成系統(tǒng)的景深補償。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的旋轉(zhuǎn)變倍式光學系統(tǒng)景深補償方法,其特征在于所述的景深補償透鏡的焦距大于1000mm。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的旋轉(zhuǎn)變倍式光學系統(tǒng)景深補償方法,其特征在于所述的步驟2)中在計算旋轉(zhuǎn)變倍式光學系統(tǒng)的物距范圍吋,需要把GPS的定位精度誤差和驅(qū)動電機誤差計算在內(nèi),縮小計算出的物距范圍為Pfa-b-(P2+a+b), GPS的精度是土a,驅(qū)動電機步長引起的物距精度為土b。
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的旋轉(zhuǎn)變倍式光學系統(tǒng)景深補償方法,其特征在于所述的步驟3)中的相鄰檔位之間的間距要大于O. 1mm。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種旋轉(zhuǎn)變倍式光學系統(tǒng)景深補償裝置及方法。該裝置包括景深補償透鏡、驅(qū)動單元和控制單元,景深補償透鏡位于旋轉(zhuǎn)變倍式光學系統(tǒng)中固定鏡頭組和探測器之間的位置,且景深補償透鏡的光軸和旋轉(zhuǎn)變倍式光學系統(tǒng)的光軸同軸,將旋轉(zhuǎn)變倍式光學系統(tǒng)的物距范圍分段,根據(jù)每段物距范圍將透鏡補償行程分檔,根據(jù)GPS提供的物距數(shù)據(jù),系統(tǒng)將自動通過控制電機將補償透鏡移動到相應檔位,完成補償。本發(fā)明操作簡單,方便使用,易于實現(xiàn),充分利用已有資源GPS定位系統(tǒng),使用成本較低。
文檔編號G02B7/04GK102830489SQ20111042374
公開日2012年12月19日 申請日期2011年12月17日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月17日
發(fā)明者郭小青 申請人:中國航空工業(yè)集團公司洛陽電光設(shè)備研究所