一种航空相机的检焦装置以及检焦方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种航空相机的检焦装置和检焦方法。该航空相机的检焦装置包括：电控箱，CCD传感器，第一光敏元件，第二光敏元件，分光棱镜，扫描反射镜，调焦反射镜，相机的光学系统，光栅以及光源。所述电控箱包括相机控制器，调焦控制器和反射镜控制器。所述相机控制器对调焦控制器和反射镜控制器发出检焦指令。所述调焦控制器根据所述检焦指令点亮光源照射光栅，使所述光栅成像在所述第一光敏元件和第二光敏元件上，并根据检焦同步信号的变化采集所述第一光敏元件和第二光敏元件的峰值电压，然后根据第一光敏元件和第二光敏元件的峰值电压的差值确定最佳焦面位置。本发明专利技术还公开了上述检焦装置的检焦方法。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及光学检测领域，特别涉及一种航空相机的检焦装置以及该检焦装置的检焦方法。
技术介绍
航空相机在空中成像时，由于温度、大气压力和照相距离的变化会造成离焦的现象，严重影响图像的清晰度和分辨率，长焦距相机尤其如此。所以要获得高清晰度的图像，就需要相机在拍照前，进行自动检调焦。目前，航空相机上常用的检调焦方法为光电自准直式，采用在像面上放置一个光栅作为目标，通过光学系统成像后，再通过一个反射镜将其反射回到像面上，使用光敏元件接收，通过接收到的能量来判断焦面。但是，每个焦面位置都需要进行光敏元件反馈电压值的采集和分析，并根据多个焦面位置的对应电压值的大小判断焦面位置从而获得调焦镜的移动方向，由于反射镜摆动速度变化、相机自身姿态控制、飞机姿态变化等原因，多个焦面位置的电压值可能会受到干扰，实际电压值会发生偏离，降低检焦精度。
技术实现思路
本专利技术旨在克服现有技术存在的缺陷，本专利技术采用以下技术方案：本专利技术提供了一种航空相机的检焦装置。所述航空相机的检焦装置包括：电控箱，CCD传感器，第一光敏元件，第二光敏元件，分光棱镜，扫描反射镜，调焦反射镜，相机的光学系统，光栅以及光源。所述第一光敏元件设置在所述CCD传感器的焦面位置后。所述分光棱镜设置在所述第一光敏元件前方。所述第二光敏元件设置在所述分光棱镜的左侧。地面景物的像经所述扫描反射镜，所述相机的光学系统和所述调焦反射镜同时成像在所述第一光敏元件和所述第二光敏元件上。所述电控箱包括相机控制器，调焦控制器和反射镜控制器。所述相机控制器对调焦控制器和反射镜控制器发出检焦指令。所述反射镜控制器在收到检焦指令时控制所述扫描反射镜在垂直光轴附近往复小幅摆动，并根据摆动的位置发出检焦同步信号给调焦控制器。所述调焦控制器根据所述检焦指令点亮光源照射光栅，使所述光栅成像在所述第一光敏元件和第二光敏元件上。所述调焦控制器移动调焦反射镜到一个检焦位置，根据检焦同步信号的变化采集所述第一光敏元件和第二光敏元件的峰值电压，然后根据第一光敏元件和第二光敏元件的峰值电压的差值确定最佳焦面位置。在一些实施例中，所述航空相机的检焦装置还包括：散射镜，所述散射镜设置于所述光源与所述光栅之间。在一些实施例中，所述第一光敏元件设置在所述在CCD传感器的焦面位置后2-4倍焦深的平面上。在一些实施例中，所述第二光敏元件设置在等光程像面上且位于CCD传感器的焦面位置前2-4倍焦深的平面上。在一些实施例中，所述第一光敏元件所在平面到CCD传感器焦面的距离与第二光敏元件的等光程像面所在平面到CCD传感器焦面的距离相等。在一些实施例中，所述分光棱镜为半反半透的分光棱镜。本专利技术还提供了一种航空相机的检焦装置的检焦方法，所述方法包括以下步骤：S1，相机控制器对调焦控制器和反射镜控制器发出检焦指令；S2，所述反射镜控制器在收到检焦指令时控制扫描反射镜在垂直光轴附近往复小幅摆动，并根据摆动的位置发出检焦同步信号给调焦控制器；S3，所述调焦控制器根据所述检焦指令点亮光源照亮光栅，使光栅的像成像在第一光敏元件和第二光敏元件上；S4，所述调焦控制器移动调焦反射镜到一个检焦位置，根据检焦同步信号的变化采集所述第一光敏元件和第二光敏元件的峰值电压并计算所述第一光敏元件和第二光敏元件的峰值电压的差值；S5，当所述差值大于一定阈值时，重复步骤S3-步骤S5；当所述差值小于等于一定阈值时，得到最佳的检焦位置，所述调焦控制器将检焦结束参数发送给相机控制器；S6，机控制器接收所述检焦结束参数，停止发送检焦指令，结束检焦。在一些实施例中，所述步骤S5中，当差值大于一定阈值时，所述调焦控制器驱动调焦反射镜向差值减小的方向移动。在一些实施例中，所述调焦控制器驱动调焦反射镜移动时，先采用第一步进距离，逐个点检焦，然后判断各点的第一光敏元件和第二光敏元件的峰值电压值的差值大小；找到差值最小的点后，在该点的第一步进距离范围内，采用第二步进距离，选择一个初始点，根据第一光敏元件和第二光敏元件的的峰值电压的数值，向数值较小的方向移动一个第二步进距离，然后再次成像并判断第一光敏元件和第二光敏元件的峰值电压值的差值大小，找到差值最小的点；在该点的前后第二步进距离的范围内，采用第三步进距离，逐点判断第一光敏元件和第二光敏元件的峰值电压值的差值大小，当峰值电压的差值小于等于一定阈值时，认为二者的输出值相同，从而找到最佳焦面位置。在一些实施例中，所述第一步进距离大于所述第二步进距离，所述第二步进距离大于所述第三步进距离。本专利技术的技术效果：本专利技术公开的航空相机的检焦装置与方法，通过使用两个个光敏元件同时对光栅的像进行处理，外界因素对两个个光敏元件的峰值电压的影响相同，可以大大降低对航空相机的姿态控制精度、载机的稳态精度等的要求，从而获得较高的检焦精度。附图说明图1为根据本专利技术一个实施例的航空相机的检焦装置的结构示意图；图2为根据本专利技术一个实施例的航空相机的检焦装置的电控箱的工作原理图；图3为根据本专利技术一个实施例的航空相机的检焦装置的焦面位置与峰值电压的关系图。具体实施方式为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及具体实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本专利技术，而不构成对本专利技术的限制。参考图1并结合图2所示，是本专利技术提供的一种航空相机的检焦装置100。所述航空相机的检焦装置100包括：电控箱1，CCD传感器3，第一光敏元件4，第二光敏元件5，分光棱镜6，扫描反射镜7，调焦反射镜8，相机的光学系统9，光栅10以及光源11。所述第一光敏元件4设置在所述CCD传感器3的焦面位置后。所述分光棱镜6设置在所述第一光敏元件4前方。所述第二光敏元件5设置在所述分光棱镜6的左侧。地面景物的像经所述扫描反射镜7，所述相机的光学系统9和所述调焦反射镜8同时成像在所述第一光敏元件4和所述第二光敏元件5上。所述电控箱1包括相机控制器1-1，调焦控制器1-2和反射镜控制器1-3。所述相机控制器1-1对调焦控制器1-2和反射镜控制器1-3发出检焦指令。所述反射镜控制器1-3在收到检焦指令时控制所述扫描反射镜7在垂直光轴2附近往复小幅摆动，并根据摆动的位置发出检焦同步信号给调焦控制器1-2。所述调焦控制器1-2根据所述检焦指令点亮光源11照射光栅12，使所述光栅12成像在所述第一光敏元件4和第二光敏元件5上。具体地，所述光源11照射光栅10，使得光栅10的像经过相机的光学系统9的反射后回到分光棱镜6上，最终被第一光敏元件4和第二光敏元件5接收，成像在所述第一光敏元件4和第二光敏元件5上。所述调焦控制器1-2移动调焦反射镜8到一个检焦位置，根据检焦同步信号的变化采集所述第一光敏元件4和第二光敏元件5的峰值电压，然后根据第一光敏元件4和第二光敏元件5的峰值电压的差值确定最佳焦面位置。具体地，所述调焦控制器1-2根据第一光敏元件4和第二光敏元件5的峰值电压的差值确定下一个检焦位置，最终得到最佳的检焦位置。然后调焦控制器1-2发送给相机控制器1-1检焦结束参数，相机控制器1-1结束检焦。在一些实施例中，参考图1所示，所述航空相机的检焦装置还包括：散射镜12，所述散射镜设置于所述光源11与所述光栅10之间，用于将所述光源11的光进行本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种航空相机的检焦装置，其特征在于，包括：电控箱，CCD传感器，第一光敏元件，第二光敏元件，分光棱镜，扫描反射镜，调焦反射镜，相机的光学系统，光栅以及光源；所述第一光敏元件设置在所述CCD传感器的焦面位置后；所述分光棱镜设置在所述第一光敏元件前方；所述第二光敏元件设置在所述分光棱镜的左侧；地面景物的像经所述扫描反射镜，所述相机的光学系统和所述调焦反射镜同时成像在所述第一光敏元件和所述第二光敏元件上；所述电控箱包括相机控制器，调焦控制器和反射镜控制器；所述相机控制器对调焦控制器和反射镜控制器发出检焦指令；所述反射镜控制器在收到检焦指令时控制所述扫描反射镜在垂直光轴附近往复小幅摆动，并根据摆动的位置发出检焦同步信号给调焦控制器；所述调焦控制器根据所述检焦指令点亮光源照射光栅，使所述光栅成像在所述第一光敏元件和第二光敏元件上；所述调焦控制器移动调焦反射镜到一个检焦位置，根据检焦同步信号的变化采集所述第一光敏元件和第二光敏元件的峰值电压，然后根据第一光敏元件和第二光敏元件的峰值电压的差值确定最佳焦面位置。

【技术特征摘要】
1.一种航空相机的检焦装置，其特征在于，包括：电控箱，CCD传感器，第一光敏元件，第二光敏元件，分光棱镜，扫描反射镜，调焦反射镜，相机的光学系统，光栅以及光源；所述第一光敏元件设置在所述CCD传感器的焦面位置后；所述分光棱镜设置在所述第一光敏元件前方；所述第二光敏元件设置在所述分光棱镜的左侧；地面景物的像经所述扫描反射镜，所述相机的光学系统和所述调焦反射镜同时成像在所述第一光敏元件和所述第二光敏元件上；所述电控箱包括相机控制器，调焦控制器和反射镜控制器；所述相机控制器对调焦控制器和反射镜控制器发出检焦指令；所述反射镜控制器在收到检焦指令时控制所述扫描反射镜在垂直光轴附近往复小幅摆动，并根据摆动的位置发出检焦同步信号给调焦控制器；所述调焦控制器根据所述检焦指令点亮光源照射光栅，使所述光栅成像在所述第一光敏元件和第二光敏元件上；所述调焦控制器移动调焦反射镜到一个检焦位置，根据检焦同步信号的变化采集所述第一光敏元件和第二光敏元件的峰值电压，然后根据第一光敏元件和第二光敏元件的峰值电压的差值确定最佳焦面位置。2.根据权利要求1所述的航空相机的检焦装置，其特征在于，还包括：散射镜，所述散射镜设置于所述光源与所述光栅之间。3.根据权利要求1所述的航空相机的检焦装置，其特征在于，所述第一光敏元件设置在所述在CCD传感器的焦面位置后2-4倍焦深的平面上。4.根据权利要求1所述的航空相机的检焦装置，其特征在于，所述第二光敏元件设置在等光程像面上且位于CCD传感器的焦面位置前2-4倍焦深的平面上。5.根据权利要求1所述的航空相机的检焦装置，其特征在于，所述第一光敏元件所在平面到CCD传感器焦面的距离与第二光敏元件的等光程像面所在平面到CCD传感器焦面的距离相等。6.根据权利要求1所述的航空相机的检焦装置，其特征在于，所述分光棱镜为半反半透的分光棱镜。7.根据权利要求1-6任一项所述的航空相机...

【专利技术属性】
技术研发人员：匡海鹏，陈志超，修吉宏，李清军，刘明，
申请(专利权)人：中国科学院长春光学精密机械与物理研究所，
类型：发明
国别省市：吉林;22