[發明專利]一種可調焦式航空相機

無效

• 申請號: 201010121564.2
• 申請日: 2010-03-10
• 公開（公告）號: CN101794055A
• 公開（公告）日: 2010-08-04
• 發明（設計）人: 藍公仆;梁偉;馬文禮;高曉東
• 申請（專利權）人: 中國科學院光電技術研究所
• 主分類號: G03B13/32
• 分類號: G03B13/32;G02B7/04
• 代理公司: 北京科迪生專利代理有限責任公司 11251
• 代理人: 成金玉;賈玉忠

技術領域

本發明涉及一種航空相機，特別是一種可調焦式中焦航空相機。

背景技術

在中高空飛行平臺上，(對流層內)環境溫度隨海拔高度的升高而降低，每千米下 降6℃左右，因此航空攝影相機的實際工作環境溫度非常低。而在飛機上升或下降的過 程中，環境溫度變化也很大。例如，當飛行平臺從地面飛至7000米高空時，溫度將下 降42℃。而光學鏡頭對溫度造成的材料折射率、間距變化、元件面形變化等非常敏感， 由于溫度的變化會引起相機鏡頭的像面的變化，影響像質。為了解決溫度變化所帶來的 問題，目前國內外的航空攝影相機系統通常做法是對鏡頭進行保溫，即讓其工作在一個 相對恒定的常溫環境，比如20±2℃。這需要一套溫控裝置即加溫和降溫裝置。而這種 溫控裝置必將增加系統體積和重量，同時還需提供幾十甚至上百瓦的功率為鏡頭提供熱 源用于加溫。這些措施與平臺對載荷的輕量化、小型化、低功耗等要求背道而馳，對飛 行平臺來說是一個非常大的負擔。

另外，由于飛行平臺上壓力隨高度的增加而降低，而且高度越高，其非線性越嚴重， 例如，若地球表面的大氣壓力為101324.72Pa，則當飛行平臺飛至3000米高空時，其大 氣壓力為70260.69Pa；當飛行平臺飛至5000米高空時，其大氣壓力為54262.05Pa；當 飛行平臺飛至7000米高空時，其大氣壓力為41329.82Pa；當飛行平臺飛至10000米高 空時，其大氣壓力為26664.40Pa。壓強的變化將會導致空氣折射率的變化，空氣折射率 的變化將會影響玻璃相對空氣折射率的變化，從而影響相機的成像質量。傳統相機系統 多采用恒壓或壓力控制裝置來保障系統的正常工作，這些恒壓或壓力裝置將大大增加系 統重量和體積，這與飛行平臺對體積和重量嚴格要求不相符。

發明內容

本發明的技術解決問題：克服現有技術的不足，提供一種可調焦式中焦航空相機， 實現鏡頭的寬溫低壓工作，減少研制成本，使航空攝影相機系統應能適應不同的飛行平 臺。

本發明要解決的主要技術問題是：一種可調焦式航空相機，其特點在于：所述可調 焦式航空相機的焦距f＝380mm、視場角2ω＝10°、F數8、波段460～750nm、總長380mm、 后截距150mm、MTF＞0.55(70lp/mm)；它由第一透鏡、第二透鏡、雙膠合透鏡、第三 透鏡、第四透鏡、光闌、第五透鏡、第六透鏡、調焦透鏡共九片玻璃組成，所有透鏡依 次排列在同一光軸上；通過調焦透鏡的調焦，可以在溫度-60℃～60℃、壓力0～1個大 氣壓、航高200m～15000m內清晰成像。

本發明與現有技術相比的優點在于：

(1)通過調焦的方式對溫度引起的鏡頭像面的變化和像差進行調整與補償，實現 鏡頭的寬溫工作。無需附加恒溫或溫度控制裝置，減小攝影相機的重量和體積，同時降 低攝影相機系統對平臺的能源需求；經主動式溫度補償后鏡頭能夠優良成像的溫度范圍 為-60℃～+60℃。

(2)采用調焦的方式對由壓強引起的像面變化和像差進行調整和補償，無需附加 恒壓或壓力控制裝置，減小攝影相機的重量和體積；經主動式壓力補償后鏡頭能夠優良 成像的壓力范圍為0～1個大氣壓。

(3)采用調焦的方式補償由航高引起的像面變化，經調焦后，可適合200m以上的 空中作業。

(4)同時溫度調焦、壓力調焦和距離調焦均采用相機后方同一片調焦元件進行調 節，簡化機構，降低系統的復雜性，增加了系統可靠性，減小了相機系統體積和重量。 鏡頭寬溫低壓適應能力同時滿足多種不同飛行高度的飛行平臺。

附圖說明

圖1為本發明航空相機的光學結構圖；

圖2為本發明的航空相機的傳遞函數MTF圖(溫度為20℃，一個大氣壓)；

圖3為本發明的航空相機的點列圖(溫度為20℃，一個大氣壓)；

圖4為溫度變化時，調焦前和調焦后的MTF對比圖；

圖4(a)為在一個大氣壓下，溫度-60℃時，未調焦時的MTF圖；

圖4(b)為在一個大氣壓下，溫度-60℃時，調焦后的MTF圖；

圖4(c)為在一個大氣壓下，溫度0℃時，未調焦時的MTF圖；

圖4(d)為在一個大氣壓下，溫度0℃時，調焦后的MTF圖；

圖4(e)為在一個大氣壓下，溫度60℃時，未調焦時的MTF圖；