一种主动式温度压力补偿的实时传输型航空摄影相机镜头，其特征在于：焦距６５０ｍｍ、Ｆ数８、视场５．５°。由前组、中组、光阑（８）、调焦透镜（９）和后组组成，所有透镜依次排列在同一光轴上。通过调节调教透镜（９）可补偿由温度和压力引起的焦面的变化，实现宽温、低压工作，并可以保证成像质量，其温度调节范围为－６０℃～６０℃；其压强调节范围为０～１个大气压。本发明专利技术无需附加恒温或温度控制装置，无须附加恒压或压力控制装置，减小摄影相机的重量和体积，同时降低摄影相机系统对平台的能源需求。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一个实时传输型航空摄影相机附件，特别涉及一种主动式温度压力补 偿的实时传输型航空摄影相机镜头。
技术介绍
在目前的航空摄影相机中，占主导地位的还是传统的胶片型航空摄影，但胶片型 航空摄影有很多不足(1)冲印处理耗费大量的时间与人力，胶片保管维护麻烦；(2)必须 先进行扫描输入才能进行计算机处理，耗费时间，难以及时对数据进行分析，并可能损伤胶 片；(3)胶片感光层和其光谱特性限定了其信息获取的能力；(4)对拍摄图像的质量和使用 的曝光参数是否合适不能直接确认和实时检验；(5)处理时间周期长，处理工艺流程复杂。 (6)特别是实时性差，难于满足目前图像从获取到应用的时间周期。针对胶片型航空摄影的不足，世界各国争相研究发展实时传输型航空摄影系统来 解决这些问题。实时传输型航空摄影系统的优点是显而易见的。比如(1)获取数字图像 后，直接通过通信传输链路实时或准时下传到地面站；(2)下传到地面站的数字图像直接 在计算机上进行各种处理，时间周期短；(3)实时或准实时图像数据信息更接近目前航空 摄影的应用需求；(4)数字传感器光谱响应范围宽，图像数据信息更加丰富；(5)具有当代 高技术水平的数字传感器线性响应度好、有数字增强功能、对地光照灵敏度高；(6)没有胶 片盒，重量大大减小、体积小；(7)运作部件少、工作寿命长；(7)记录介质反复使用、易于存 储保存等。在中高空飞行平台上，由于环境温度随海拔高度升高而降低，因此航空摄影相机 的环境温度非常低。而光学镜头特别是长焦距镜头由于对温度造成材料折射率、间距变化、 元件面形变化等非常敏感，目前国内外的航空摄影相机系统通常做法是对镜头进行保温， 即让其工作在一个相对恒定的常温环境，比如20士2°C。需要一套温控装置即加温和降温装 置，必将增加系统体积和重量，同时还需提供几十甚至上百瓦的功率为镜头提供热源用于 加温。这些措施与平台对载荷的轻量化、小型化、低功耗等要求背道而驰，这样对飞行平台 是一个非常大的负担。采用主动式温度补偿实现镜头的宽温工作。当飞行平台平飞时，摄影相机系统与 平台一起处于稳定的温度环境，通过地面标定或自动检焦方式获取镜头的最佳焦面，移动 一组元件或CCD像面组件实现温度调焦，保障镜头在任意航高均能获取高质量的清晰图像 数据。由于飞行平台上压力随高度增加而降低，而且高度越高非线性越严重，因此传统 相机系统多采用恒压或压力控制装置来保障系统正常工作，这些恒压或压力装置将大大增 加系统重量和体积。这与飞行平台对体积和重量严格要求不相符。采用主动式压力补偿实现镜头的低压工作，则相机系统不需附加装置，内外环境 压力一致。通过地面标定或自动检焦方式获取镜头的最佳焦面，移动一组元件或C⑶像面 组件实现压力调焦，保障镜头在任意航高均能获取高质量的清晰图像数据。目前，不同航高的飞行平台越来越多，其相应的工作温度和压力环境也将不一致。 为减少研制成本，航空摄影相机系统应能适应不同的飞行平台，而镜头的宽温低压适应能 力解决了这一问题。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是采用主动式温度补偿实现镜头的宽温工作，无需附 加恒温或温度控制装置，减小摄影相机的重量和体积，同时降低摄影相机系统对平台的能 源需求；经主动式温度补偿后镜头能够优良成像的温度范围为-60°C +60°C。本专利技术与现有技术相比的优点在于(1)采用主动式压力补偿实现镜头的低压工作，无需附加恒压或压力控制装置，减 小摄影相机的重量和体积；经主动式压力补偿后镜头能够优良成像的压力范围为0 1个 大气压。(2)同时温度和压力调焦采用相机中间部分的同一组调焦元件进行调节，简化机 构，降低系统的复杂性，增加了系统可靠性，特别减小相机系统体积和重量。镜头宽温低压 适应能力同时满足多种不同飞行高度的飞行平台。附图说明图1为本专利技术航空摄影相机镜头的结构图；图2为在常温常压环境下(温度20°C、1个大气压)本专利技术航空摄影相机镜头的 传递函数MTF图；图3为不经过调焦措施时，各温度下的调制传递函数MTF图；图3(a)为不经过调焦措施时，-60°C时的调制传递函数MTF图；图3(b)为不经过调焦措施时，_40°C时的调制传递函数MTF图；图3(c)为不经过调焦措施时，-20°C时的调制传递函数MTF图；图3(d)为不经过调焦措施时，0°C时的调制传递函数MTF图；图3(e)为不经过调焦措施时，40°C时的调制传递函数MTF图；图3(f)为不经过调焦措施时，60°C时的调制传递函数MTF图；图4为经过调焦透镜(9)的调节，对温度变化进行补偿后的理论航空摄像机镜头 传递函数MTF图；图4(a)为调焦后，_60°C时的调制传递函数MTF图；图4(b)为调焦后，_40°C时的调制传递函数MTF图；图4(c)为调焦后，-20°C时的调制传递函数MTF图；图4(d)为调焦后，0°C时的调制传递函数MTF图；图4(e)为调焦后，40°C时的调制传递函数MTF图；图4(f)为调焦后，60°C时的调制传递函数MTF图；图5为未经过调焦，各压强下系统的传递函数MTF图；图5 (a)为未经过调焦，1个大气压下的调制传递函数MTF图；图5(b)为未经过调焦，0.8个大气压下的调制传递函数MTF图；图5(c)为未经过调焦，0. 6个大气压下的调制传递函数MTF图5(d)为未经过调焦，0.4个大气压下的调制传递函数MTF图；图5(e)为未经过调焦，0. 2个大气压下的调制传递函数MTF图；图5(f)为未经过调焦，0个大气压下的调制传递函数MTF图；图6为经过调焦透镜(9)的调节，对压强变化进行补偿后的理论航空摄像机镜头的传递函数MTF图。图6(a)为调焦后，1个大气压下的调制传递函数MTF图；图6(b)为调焦后，0. 8个大气压下的调制传递函数MTF图；图6 (c)为调焦后，0.6个大气压下的调制传递函数MTF图；图6(d)为调焦后，0. 4个大气压下的调制传递函数MTF图；图6(e)为调焦后，0.2个大气压下的调制传递函数MTF图；图6(f)为调焦后，0个大气压下的调制传递函数MTF具体实施例方式如图1所示，本专利技术的相机镜头具体参数焦距650mm、F数8、视场5. 5°、第一透 镜1至第i^一透镜11的长度为440mm、第一透镜1到像面距离600mm、第一透镜1的口径 IlOmm0如图1所示，本专利技术的航空摄影相机镜头由前组、中组、光阑(8)、调焦透镜9和后 组组成。其中前组由第一透镜1、第二透镜2、第三透镜3、第四透镜4、第五透镜5组成、中 组由第六透镜6、第七透镜7组成；后组由第十透镜10、第十一透镜11组成。所有透镜依次 排列在同一光轴上。以下是本专利技术的航空摄影相机的部分参数(常温常压下)前组焦距345. 3mm，前组由第一透镜1、第二透镜2、第三透镜3、第四透镜4、第五透 镜5组成，其中第一透镜1为火石玻璃，第二透镜2为冕牌玻璃，第三透镜3和第四透镜4 为CAF2，第五透镜5为火石玻璃。因为本专利技术的焦距很长(650mm)，视场角不大(5.5° )， 相对口径也不大(8)。所以对像差校正的突出矛盾是二级光谱。因此，在前组的第三透镜3 和第四透镜4采用了 CAF2，同时，第一透镜1、第二透镜2、第五透镜5的冕牌玻璃和火石玻 璃的合理搭本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种主动式温度压力补偿的实时传输型航空摄影相机镜头，其特征在于：所航空摄影相机镜头的焦距６５０ｍｍ、Ｆ数８、视场５．５°、第一透镜（１）至第十一透镜（１）的长度为４４０ｍｍ、第一透镜（１）到像面距离６００ｍｍ、第一透镜（１）口径１１０ｍｍ；所述航空摄影相机镜头由前组、中组、光阑（８）、调焦透镜（９）和后组组成，其中前组由第一透镜（１）、第二透镜（２）、第三透镜（３）、第四透镜（４）、第五透镜（５）顺次组成，中组由第六透镜（６）、第七透镜（７）组成；后组由第十透镜（１０）、第十一透镜（１１）组成；所有透镜依次排列在同一光轴上；通过调节调焦透镜（９）的焦距可以补偿由温度和压力引起的焦面的变化，实现宽温、低压工作，并可以保证像质，其温度调节范围为－６０℃～６０℃，其压强调节范围为０～１个大气压。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：梁伟，蓝公仆，马文礼，高晓东，
申请(专利权)人：中国科学院光电技术研究所，
类型：发明
国别省市：90[中国|成都]
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