專利名稱：一種旋轉(zhuǎn)變倍式光學(xué)系統(tǒng)景深補(bǔ)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(xué)系統(tǒng)景深補(bǔ)償裝置及方法。
背景技術(shù)：
國(guó)內(nèi)外紅外視場(chǎng)變倍光學(xué)系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)方式,分為徑向切入方式、軸向移動(dòng)方式和旋轉(zhuǎn)變倍方式。優(yōu)點(diǎn)比較明顯的旋轉(zhuǎn)變倍式光學(xué)系統(tǒng)的小視場(chǎng)，在有物距范圍要求的使用環(huán)境中經(jīng)常存在需要進(jìn)行景深補(bǔ)償?shù)膯?wèn)題，目前國(guó)內(nèi)外這類光學(xué)系統(tǒng)景深補(bǔ)償有兩種方式一，手工調(diào)焦方式，即通過(guò)人工判別像質(zhì)，如果像質(zhì)不好進(jìn)行手工調(diào)焦，直到成像清晰；二，自動(dòng)檢焦的方式，即通過(guò)捕捉景物的幾處特點(diǎn)成像在光敏面上，通過(guò)圖像處理的方式進(jìn)行判別、調(diào)焦。方式一的優(yōu)點(diǎn)是比較直觀，使用方便，缺點(diǎn)是只適用于可以進(jìn)行人工干預(yù)的系統(tǒng)，而對(duì)于人不能直接觀察和干預(yù)的環(huán)境則不能采用；方式二的優(yōu)點(diǎn)是不需要通過(guò)人的干預(yù)，可以自動(dòng)完成景深補(bǔ)償，缺點(diǎn)是該方式只能應(yīng)用于目標(biāo)特征比較明顯，背景比較單一 的環(huán)境，不能應(yīng)用于背景復(fù)雜、目標(biāo)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(xué)系統(tǒng)景深補(bǔ)償方式中只適用于人工干預(yù)的環(huán)境和背景復(fù)雜、目標(biāo)單一的環(huán)境的問(wèn)題，從而提出一種旋轉(zhuǎn)變倍式光學(xué)系統(tǒng)景深補(bǔ)償裝置和方法。本發(fā)明為解決上述技術(shù)問(wèn)題提供一種旋轉(zhuǎn)變倍式光學(xué)系統(tǒng)的景深補(bǔ)償裝置，該景深補(bǔ)償方裝置包括景深補(bǔ)償透鏡、伺服電機(jī)、控制單元和GPS數(shù)據(jù)接收單元，景深補(bǔ)償透鏡用于放置在旋轉(zhuǎn)變倍式光學(xué)系統(tǒng)中固定鏡頭組和探測(cè)器之間的位置，且景深補(bǔ)償透鏡的光軸和旋轉(zhuǎn)變倍式光學(xué)系統(tǒng)的光軸同軸，伺服電機(jī)與景深補(bǔ)償透鏡相連，用于驅(qū)動(dòng)景深補(bǔ)償透鏡沿著光軸移動(dòng)，控制單元的輸出端控制連接伺服電機(jī)，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(jī)驅(qū)動(dòng)景深補(bǔ)償透鏡移動(dòng)到相應(yīng)的檔位。所述的景深補(bǔ)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(wèn)題還提出一種旋轉(zhuǎn)變倍式光學(xué)系統(tǒng)的景深補(bǔ)償方法，該方法包括如下步驟
O.首先將景深補(bǔ)償透鏡放置在需要景深補(bǔ)償?shù)男D(zhuǎn)變倍式光學(xué)系統(tǒng)中，使景深補(bǔ)償透鏡的光軸和該旋轉(zhuǎn)變倍式光學(xué)系統(tǒng)的光軸同軸，且景深補(bǔ)償透鏡位于固定鏡頭組和探測(cè)器之間；
2).將旋轉(zhuǎn)變倍式光學(xué)系統(tǒng)的物距范圍劃分為η個(gè)段，根據(jù)每段物距范圍的中間值計(jì)算景深補(bǔ)償透鏡應(yīng)該處的位置；
3).根據(jù)各個(gè)位置將景深補(bǔ)償透鏡的移動(dòng)行程分成相應(yīng)的η個(gè)檔位；
4).根據(jù)GPS定位的物距，檢測(cè)出其所屬的物距范圍段，將補(bǔ)償透鏡移到相應(yīng)的檔位，完成系統(tǒng)的景深補(bǔ)償。所述的景深補(bǔ)償透鏡的焦距大于1000mm。所述的步驟2)中在計(jì)算旋轉(zhuǎn)變倍式光學(xué)系統(tǒng)的物距范圍時(shí)，需要把GPS的定位精度誤差和驅(qū)動(dòng)電機(jī)誤差計(jì)算在內(nèi)，縮小計(jì)算出的物距范圍為Pfa-b-(P2+a+b), GPS的精度是土a，驅(qū)動(dòng)電機(jī)步長(zhǎng)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(diǎn)在于該方法不需要人工參與，操作簡(jiǎn)單，方便使用，易于實(shí)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(xué)系統(tǒng)示意圖；
圖2為本發(fā)明的景深補(bǔ)償示意圖。
具體實(shí)施例方式下面下結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式
做進(jìn)一步的說(shuō)明。本發(fā)明的一種旋轉(zhuǎn)變倍式光學(xué)系統(tǒng)景深補(bǔ)償裝置的實(shí)施例
如圖I所示，該景深補(bǔ)償方裝置包括景深補(bǔ)償透鏡、伺服電機(jī)、控制單元和GPS數(shù)據(jù)接收單元，景深補(bǔ)償透鏡用于放置在旋轉(zhuǎn)變倍式光學(xué)系統(tǒng)中固定鏡頭組和探測(cè)器之間的位置，且景深補(bǔ)償透鏡的光軸和旋轉(zhuǎn)變倍式光學(xué)系統(tǒng)的光軸同軸，景深補(bǔ)償透鏡安裝在滑道上，伺服電機(jī)通過(guò)控制滾軸轉(zhuǎn)動(dòng)從而驅(qū)動(dòng)景深補(bǔ)償透鏡移動(dòng)，控制單元的輸出端控制連接伺服電機(jī)，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(jī)驅(qū)動(dòng)景深補(bǔ)償透鏡移動(dòng)到相應(yīng)的檔位。本發(fā)明的一種旋轉(zhuǎn)變倍式光學(xué)系統(tǒng)景深補(bǔ)償方法的實(shí)施例 該旋轉(zhuǎn)變倍式光學(xué)系統(tǒng)景深補(bǔ)償方法具體的步驟如下
I.在景深補(bǔ)償?shù)男D(zhuǎn)變倍式光學(xué)系統(tǒng)中放置一個(gè)景深補(bǔ)償透鏡，景深補(bǔ)償透鏡位于景深補(bǔ)償?shù)男D(zhuǎn)變倍式光學(xué)系統(tǒng)中的固定鏡頭組和探測(cè)器之間靠近探測(cè)器附近，如圖I所示的位置，且景深補(bǔ)償透鏡的光軸和該旋轉(zhuǎn)變倍式光學(xué)系統(tǒng)的光軸同軸，該景深補(bǔ)償透鏡的焦距大于IOOOmm ；
2.根據(jù)旋轉(zhuǎn)變倍式光學(xué)系統(tǒng)的焦距和F等參數(shù)計(jì)算該系統(tǒng)的物距范圍，在計(jì)算該物距范圍時(shí)需要把GPS定位的精度誤差和控制電機(jī)的誤差考慮進(jìn)去，縮小計(jì)算出的物距范圍，縮小的幅度根據(jù)GPS和所選控制電機(jī)的精度有關(guān)，假設(shè)GPS的精度是土a，控制電機(jī)步長(zhǎng)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(xué)系統(tǒng)的物距范圍進(jìn)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(gè)物距范圍分成6個(gè)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(jì)算出它的景深補(bǔ)償透鏡的位置是圖2中的位置A，同理經(jīng)過(guò)計(jì)算能夠得出(b，c)、(c，d)、(d，e)、(e，f)、(f，g)對(duì)應(yīng)的景深補(bǔ)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(yīng)該大于O. Imm ；
4.假如GPS定位提供的物距數(shù)據(jù)為k，通過(guò)查找發(fā)現(xiàn)k在物距(e，f)內(nèi)，物距在(e，f)內(nèi)所對(duì)應(yīng)的景深補(bǔ)償透鏡的位置為E ；5.利用驅(qū)動(dòng)電機(jī)將景深補(bǔ)償透鏡移動(dòng)到位置E，此時(shí)，該旋轉(zhuǎn)變倍式光學(xué)系統(tǒng)的景深得到補(bǔ)償。
該方法不需要人工參與，操作簡(jiǎn)單，方便使用，易于實(shí)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(shí)施例進(jìn)行了描述，但是對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，可以在不背離本發(fā)明的精神或范圍的情況下進(jìn)行修改或變化。這樣的修改和變化都應(yīng)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(xué)系統(tǒng)景深補(bǔ)償裝置，其特征在于該景深補(bǔ)償方裝置包括景深補(bǔ)償透鏡、伺服電機(jī)、控制單元和GPS數(shù)據(jù)接收単元，景深補(bǔ)償透鏡用于放置在旋轉(zhuǎn)變倍式光學(xué)系統(tǒng)中固定鏡頭組和探測(cè)器之間的位置，且景深補(bǔ)償透鏡的光軸和旋轉(zhuǎn)變倍式光學(xué)系統(tǒng)的光軸同軸，伺服電機(jī)與景深補(bǔ)償透鏡相連，用于驅(qū)動(dòng)景深補(bǔ)償透鏡沿著光軸移動(dòng)，控制單元的輸出端控制連接伺服電機(jī)，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(jī)驅(qū)動(dòng)景深補(bǔ)償透鏡移動(dòng)到相應(yīng)的檔位。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的旋轉(zhuǎn)變倍式光學(xué)系統(tǒng)景深補(bǔ)償裝置，其特征在于所述的景深補(bǔ)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(xué)系統(tǒng)景深補(bǔ)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(xué)系統(tǒng)景深補(bǔ)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(bǔ)償透鏡放置在需要景深補(bǔ)償?shù)男D(zhuǎn)變倍式光學(xué)系統(tǒng)中，使景深補(bǔ)償透鏡的光軸和該旋轉(zhuǎn)變倍式光學(xué)系統(tǒng)的光軸同軸，且景深補(bǔ)償透鏡位于固定鏡頭組和探測(cè)器之間；2).將旋轉(zhuǎn)變倍式光學(xué)系統(tǒng)的物距范圍劃分為η個(gè)段，根據(jù)每段物距范圍的中間值計(jì)算景深補(bǔ)償透鏡應(yīng)該處的位置；3).根據(jù)各個(gè)位置將景深補(bǔ)償透鏡的移動(dòng)行程分成相應(yīng)的η個(gè)檔位；4).根據(jù)GPS定位的物距，檢測(cè)出其所屬的物距范圍段，將補(bǔ)償透鏡移到相應(yīng)的檔位，完成系統(tǒng)的景深補(bǔ)償。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的旋轉(zhuǎn)變倍式光學(xué)系統(tǒng)景深補(bǔ)償方法，其特征在于所述的景深補(bǔ)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(xué)系統(tǒng)景深補(bǔ)償方法，其特征在于所述的步驟2)中在計(jì)算旋轉(zhuǎn)變倍式光學(xué)系統(tǒng)的物距范圍吋，需要把GPS的定位精度誤差和驅(qū)動(dòng)電機(jī)誤差計(jì)算在內(nèi)，縮小計(jì)算出的物距范圍為Pfa-b-(P2+a+b), GPS的精度是土a,驅(qū)動(dòng)電機(jī)步長(zhǎng)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(xué)系統(tǒng)景深補(bǔ)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(xué)系統(tǒng)景深補(bǔ)償裝置及方法。該裝置包括景深補(bǔ)償透鏡、驅(qū)動(dòng)單元和控制單元，景深補(bǔ)償透鏡位于旋轉(zhuǎn)變倍式光學(xué)系統(tǒng)中固定鏡頭組和探測(cè)器之間的位置，且景深補(bǔ)償透鏡的光軸和旋轉(zhuǎn)變倍式光學(xué)系統(tǒng)的光軸同軸，將旋轉(zhuǎn)變倍式光學(xué)系統(tǒng)的物距范圍分段，根據(jù)每段物距范圍將透鏡補(bǔ)償行程分檔，根據(jù)GPS提供的物距數(shù)據(jù)，系統(tǒng)將自動(dòng)通過(guò)控制電機(jī)將補(bǔ)償透鏡移動(dòng)到相應(yīng)檔位，完成補(bǔ)償。本發(fā)明操作簡(jiǎn)單，方便使用，易于實(shí)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(hào)G02B7/04GK102830489SQ20111042374
公開日2012年12月19日 申請(qǐng)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(qǐng)人:中國(guó)航空工業(yè)集團(tuán)公司洛陽(yáng)電光設(shè)備研究所