[發明專利]衛星遙感相機對焦裝置及其對焦方法

有效

• 申請號: 201510944314.1
• 申請日: 2015-12-16
• 公開（公告）號: CN105334594A
• 公開（公告）日: 2016-02-17
• 發明（設計）人: 項軍華;曾國強;韓大鵬;稅海濤;褚金錢;吳國福;李志軍;連一君;袁福;高玉東
• 申請（專利權）人: 中國人民解放軍國防科學技術大學
• 主分類號: G02B7/04
• 分類號: G02B7/04;G03B13/34
• 代理公司: 北京中濟緯天專利代理有限公司 11429
• 代理人: 胡偉華;張小雪

技術領域

本發明涉及航天技術領域，具體的涉及一種衛星遙感相機對焦裝置及其對焦方法。

背景技術

衛星在發射時會受到劇烈地沖擊和振動。衛星上搭載的空間相機由于受到沖擊、振動會造成其光學間隔的變化，例如主鏡與次鏡之間的距離會發生改變、校正鏡在其軸向上會發生竄動等。這些變化會引起光學對焦面與CCD(電荷耦合元件)相機探測面發生相對位移，同時在軌運行時星上器件所處的空間微重力、壓力以及溫度場等發生變化，進而引起在軌光學元件的曲率半徑、厚度等發生變化，最終導致在軌的相機鏡頭焦平面離焦，嚴重影響在軌CCD相機的成像質量。

傳統對焦裝置中動力傳遞形式主要有絲杠螺母傳動、蝸輪蝸桿傳動以及凸輪傳動等傳動形式。這幾種傳動裝置中：

1)絲杠螺母傳動裝置的裝配繁瑣，在軌工作時絲杠與螺母之間容易發生卡滯；

2)蝸輪蝸桿傳動裝置的體積大，不適于星上器件的要求；

3)凸輪傳動裝置的凸輪曲線加工精度要求高，加工難度大，增加成本了，同時加大了裝置失穩幾率。

現有技術中還可以通過對在軌成像相機的對焦過程進行控制，進而實現提高相機成像質量的控制方法。該控制方法需根據已經獲取的圖像，判別其成像質量后，確定對焦距離和方向，以實現相機的自動對焦。但該控制方法技術復雜、可靠性低，極大地增加了微小衛星對焦裝置的研制難度。

發明內容

本發明的目的在于提供一種用于解決上述現有技術問題的衛星遙感相機對焦裝置及其對焦方法。

本發明提供一種衛星遙感相機對焦裝置，遙感相機包括用于調焦的鏡頭對焦環，包括用于使鏡頭對焦環實現小步長平面運動的對焦環組件和運動傳遞組件，對焦環組件包括對焦連桿，對焦連桿的一端與運動傳遞組件相連接，另一端與鏡頭對焦環相連接；運動傳遞組件包括用于驅動對焦連桿進行直線運動的直線步進電機，直線步進電機的輸出軸與對焦連桿相連接；小步長平面運動為鏡頭對焦環繞其軸線轉動的同時還能沿其軸線進行小幅運動。

進一步地，運動傳遞組件還包括穿設于輸出軸上的直線運動結構件和限位結構件，直線運動結構件的兩相對端上分別設有限位凸塊和安裝凹槽，對焦連桿的一端插設于安裝凹槽內；限位結構件上開設有沿其縱向延伸的U型槽，限位凸塊插設于U型槽內。

進一步地，對焦環組件還包括分別連接于對焦連桿兩端的對焦匹配件和運動傳遞結構件，對焦匹配件為與鏡頭對焦環外壁相配合的弧段；運動傳遞結構件插設于安裝凹槽內。

進一步地，運動傳遞結構件的兩相對端設有平面，平面于安裝凹槽內壁形成狹縫。

進一步地，運動傳遞組件還包括夾設于直線運動結構件上下的上固定塊和下固定塊，輸出軸穿設于上固定塊和下固定塊中；優選的上固定塊的比熱容為A，下固定塊的比熱容為B，述運動傳遞結構件的比熱容為C，A≠B≠C。

進一步地，U型槽的開口端設有上限位塊，U型槽的下端設有下限位塊，限位凸塊在上限位塊與下限位塊之間進行直線運動；上固定塊、下固定塊采用聚四氟乙烯材料制成，運動傳遞結構件采用金屬銅材料制成。

進一步地，直線運動結構件的厚度為輸出軸螺距的整數倍。

本發明另一方面還提供了一種遙感相機，包括如前述的衛星遙感相機對焦裝置和光學鏡頭組件、CCD相機組件、用于將遙感相機安裝于衛星上的基板，衛星遙感相機對焦裝置、光學鏡頭組件和CCD相機組件均間隔安裝于基板上；光學鏡頭組件的一端外壁上套設鏡頭對焦環并與CCD相機組件相連接，衛星遙感相機對焦裝置與鏡頭對焦環相連接。

進一步地，還包括用于接收地面控制指令對焦控制裝置，對焦控制裝置設置于基板上。

本發明另一方面還提供了一種如前述衛星遙感相機對焦裝置用對焦方法，包括以下步驟：

步驟S100：對衛星遙感相機對焦裝置進行在地調準，之后在軌實時獲取目標圖像和直線步進電機運行參數；步驟S200：對圖像進行清晰度判斷；步驟S300：如果圖像清晰度不滿足要求，則根據所獲取得電機運行參數進行原因分析，對在軌發出衛星遙感相機對焦裝置發出調焦和/或電機補償指令，返回步驟S200中對所獲取的下一幀圖像重復步驟S200；步驟S400：當所獲取的圖像達到清晰度要求后，停止。

本發明的技術效果：