[發(fā)明專利]一種用于天文攝影的地球自轉(zhuǎn)運動補償系統(tǒng)方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110341263.9
• 申請日: 2021-03-30
• 公開（公告）號: CN113175603B
• 公開（公告）日: 2022-03-08
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 黃豪
• 申請（專利權(quán)）人: 黃豪
• 主分類號: G03B17/56
• 分類號: G03B17/56;F16M11/12;F16M11/18;F16M11/04;H04M1/04
• 代理公司: 廣州維智林專利代理事務(wù)所(普通合伙) 44448
• 代理人: 趙曉慧

本發(fā)明涉及一種用于天文攝影的地球自轉(zhuǎn)運動補償系統(tǒng)方法，包括方位角轉(zhuǎn)動機構(gòu)、俯仰角轉(zhuǎn)動機構(gòu)、橫滾角轉(zhuǎn)動機構(gòu)、攝像器以及赤道儀的智能控制器，采用智能控制器、驅(qū)動電機、旋轉(zhuǎn)角度傳感器的數(shù)控聯(lián)動，實現(xiàn)補償?shù)厍蜃赞D(zhuǎn)的效果，提供了一種新的對極軸方法。本發(fā)明省卻了現(xiàn)有技術(shù)的可調(diào)節(jié)底座和相機云臺，整體結(jié)構(gòu)旋轉(zhuǎn)自由度由6個減少為3個，結(jié)構(gòu)更為緊湊輕便，剛度大，精度高，并且大大簡化了對極軸操作，并且可以實現(xiàn)相機朝向的電動控制，避免了人手動作抖動可能帶來的干擾。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及天文攝影器械技術(shù)領(lǐng)域，具體是一種用于天文攝影的地球自轉(zhuǎn)運動補償系統(tǒng)方法。

背景技術(shù)

在天文攝影活動中，拍攝對象為天空中的各種天體如恒星，星座，星云，太陽，月亮等，而拍攝裝置(相機)固定于地球之上，由于天文攝影的對象其亮度較低，為了拍攝到它們的清晰影像,通常需要使用較長的曝光時間，而由于相機架設(shè)于地球之上，會隨地球一起做繞地球極軸的自轉(zhuǎn)運動，從而導(dǎo)致天體相對于相機也存在一個繞地球極軸相反方向的旋轉(zhuǎn)運動，在長時間曝光中，這樣的運動將導(dǎo)致天體對象在相機中的成像模糊和拖影，破壞攝影作品的畫質(zhì)；在現(xiàn)有技術(shù)中，赤道儀可以對地球自轉(zhuǎn)進行補償；現(xiàn)有技術(shù)中，如專利號為CN201410273603的一種赤道儀設(shè)計，其機構(gòu)包括一個可調(diào)節(jié)底座，一個赤經(jīng)軸轉(zhuǎn)軸及其電機驅(qū)動裝置，一個相機云臺夾緊裝置；其中，赤經(jīng)軸轉(zhuǎn)軸及其電機驅(qū)動裝置安裝在可調(diào)節(jié)底座之上，相機云臺夾緊裝置與赤經(jīng)軸轉(zhuǎn)軸固定連接，赤經(jīng)軸電機驅(qū)動裝置與赤經(jīng)軸連接并可驅(qū)動赤經(jīng)軸轉(zhuǎn)動；在使用赤道儀進行地球自轉(zhuǎn)補償時，其步驟為:

1.首先將可調(diào)節(jié)底座固定安裝到三腳架上，與地面相對靜止；2.調(diào)節(jié)可調(diào)節(jié)底座的方位角和俯仰角，使其上的赤經(jīng)軸轉(zhuǎn)軸與地球的自轉(zhuǎn)軸平行；3.將相機云臺裝夾于云臺夾緊裝置上，調(diào)節(jié)相機云臺角度，使得相機鏡頭對準(zhǔn)所需拍攝的天體；4.啟動赤經(jīng)軸電機驅(qū)動裝置，驅(qū)動赤經(jīng)軸以地球自轉(zhuǎn)角速度大小相同，方向相反的角速度勻速轉(zhuǎn)動；5.按動相機快門進行拍照；步驟2稱為對極軸操作,通常做法是利用與赤經(jīng)軸平行安裝的極軸鏡或激光指星筆，找到天空中北極星的位置，然后將極軸鏡或指星筆對準(zhǔn)北極星，從而使赤經(jīng)軸與地球自轉(zhuǎn)極軸平行。

這種技術(shù)方案的缺陷：

1.整體結(jié)構(gòu)包含太多的自由度，其中為了實現(xiàn)赤經(jīng)軸對極軸的功能，可調(diào)節(jié)底座需要有2個旋轉(zhuǎn)自由度分別調(diào)節(jié)赤經(jīng)軸的方位角和俯仰角，赤經(jīng)軸自身是1個旋轉(zhuǎn)自由度，由于赤經(jīng)軸必須與地球極軸保持平行，因此其朝向是固定的，而相機要實現(xiàn)對天空中不同朝向上的天體進行拍攝，則必須在赤經(jīng)軸與相機之間，通過一個額外的相機云臺進行串聯(lián)連接，相機云臺又引入了3個旋轉(zhuǎn)自由度；因此整體結(jié)構(gòu)多達6個自由度，帶來了結(jié)構(gòu)復(fù)雜，笨重，體積大，剛度差等缺點。

2.由于現(xiàn)有赤道儀對地球自轉(zhuǎn)的運動補償，是通過將赤道儀的赤經(jīng)轉(zhuǎn)軸與地球自轉(zhuǎn)極軸平行，然后驅(qū)動赤經(jīng)軸按地球自轉(zhuǎn)角速度大小相等方向相反的角速度旋轉(zhuǎn)來實現(xiàn)的；因此在使用前必須進行對極軸操作；這要求使用者找到天空中的北極星，并且手動調(diào)整可調(diào)節(jié)底座的方位角和俯仰角兩個自由度，通過觀察極軸鏡或指星筆與北極星的影像重合來實現(xiàn)；整個操作復(fù)雜耗時，且對準(zhǔn)精度受到人眼觀察誤差的影響，此外，如果在南半球使用赤道儀，因為無法觀察到北極星，導(dǎo)致對極軸操作無法進行，只能用更復(fù)雜的方式代替。

3.在完成赤道儀對極軸操作后，為了對不同朝向的天空進行拍攝,不可避免需要手動調(diào)整相機云臺的朝向以使相機指向新的方向，這個步驟中，人手動作的抖動，可能導(dǎo)致赤道儀赤經(jīng)軸的朝向發(fā)生改變，不再與地球自轉(zhuǎn)極軸平行，從而引入運動補償?shù)恼`差。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于針對上述存在的問題與不足，提供一種減少整體結(jié)構(gòu)旋轉(zhuǎn)自由度由，減少體積、實現(xiàn)電動控制、提高精度的用于天文攝影的地球自轉(zhuǎn)運動補償系統(tǒng)方法。

本發(fā)明采用的技術(shù)方案是這樣實現(xiàn)的：

本發(fā)明一種用于天文攝影的地球自轉(zhuǎn)運動補償系統(tǒng)方法，其特征在于：包括如下步驟: