一種航空相機現場成像測試系統的製作方法

2023-06-11 11:09:51

專利名稱：一種航空相機現場成像測試系統的製作方法
技術領域：
本發明屬於光機設計領域，特別是涉及一種航空相機現場成像測試系統。
背景技術：
一些航空相機在飛機起飛前需要進行成像測試和調焦等工作，然而因為航空相機往 往是針對遠距離物體進行成像的(常常是幾千甚至上萬米)，而相機窗口卻是對著地面 的，物距很短；同時還經常受機場面積的限制而很難對之進行檢測。傳統的應用光管檢 測的方法往往需要及其專業的人員進行操作，比較耗費人力和時間。

發明內容
本發明的目的就是針對現有技術的不足，提供一種航空相機現場成像測試系統，該 系統在飛機起飛前可以更方便快捷的對外場的航空相機進行現場的成像測試與調焦，省 時省力。
本發明的技術解決方案 一種航空相機現場成像測試系統，包括鏡筒、彈性遮光罩、 保護玻璃、第一反射鏡、基座臺；在鏡筒內安裝有第一反射鏡和保護玻璃，鏡筒下安裝 有基座臺，第一反射鏡的零位與基座臺夾角為45°，第一反射鏡可以進行±5°的旋轉，將 航空相機垂直的光路轉為水平光路；鏡筒的一端，即測試系統與航空相機接口處安裝有 彈性遮光罩；所述的測試系統具有光路調整模式和成像測試模式兩種工作模式；光路調 整模式時，將雷射筆安裝在鏡頭的另一端，將第二反射鏡貼在機腹處航空相機的窗口上， 降下彈性遮光罩，調整基座臺至合適高度；雷射筆打出雷射，經第一反射鏡和第二反射 鏡的反射，再經第二反射鏡和第一反射鏡的反射返回至接收面上，根據接收面上光斑的 位置，通過調整第一反射鏡的角度，調整雷射光路，使出射光路與反射光路重合。成像 測試模式時，光路已經調整完畢，取下雷射筆，將帶有消色差雙膠合透鏡的調焦結構安 裝在鏡筒上，消色差雙膠合透鏡安裝在調焦結構上，通過調整調焦結構對消色差雙膠合 透鏡在20mm的範圍內進行調焦，升起彈性遮光罩，貼緊機身；第一反射鏡保持所調角 度不變；在測試系統的物方焦平面處放置一測試板，應用調焦機構進行調焦，使得測試 板上各點的光線經測試系統後成平行光線入射至航空相機，以模擬無窮遠物體，對航空 相機進行起飛前的檢測與調整。
所述消色差雙膠合透鏡的焦距為5000mm，入瞳直徑D為108mm、視場2"=2.7°、焦深約為2. 14mm。
所述基座臺可以在豎直方向調整測試系統的高度，同時還可以在三個自由度的方向 上調整與飛機窗口的平行度。
本發明與現有技術相比的優點在於
.(l)本發明解決了受機場面積以及飛機機身高度所限，針對遠距離物體成像的航空 相機無法對短距離物體成像進而進行起飛前像質評價以及系統調整的問題。同時，與傳 統的應用光管檢測的方法相比，本發明對專業人員的依賴性更小，更容易操作，在飛機 起飛前，可以更方便、更快捷、更有效的對外場的航空相機進行現場的成像測試與調焦。
(2)本發明創新性的在測試系統與航空相機接口處安裝有彈性遮光罩。在光路調整
模式時，可以降下彈性遮光罩，以便於在飛機窗口處安裝第二反射鏡對光路進行調整；
在成像測試模式時，升起彈性遮光罩，可以對雜散光進行有效的抑制。
(3) 由於航測相機安裝在飛機的機腹處，方向朝下，受飛機機身高度的限制，不 方便調整，因此應用一個零位與基座臺夾角為45°的第一反射鏡，將航空相機垂直地面 向下的光路轉為水平光路，第一反射鏡可以進行±5°的旋轉，以方便對光路進行調整。
(4) 本發明所應用的透鏡為消色差雙膠合透鏡，對D光、F光、C光校正了二級光 譜，保證像質；選取焦距f為5米，可以在機場範圍內有效的對物體進行成像；焦深約 為2. 14mm，便於調焦。
(5) 本發明擁有調焦機構、第一反射鏡、基座臺，可以方便快捷的對系統進行調整。
圖面說明


圖1為本發明的成像測試模式示意圖2為本發明的光路調整模式示意圖。
具體實施例方式
如圖1和圖2所示，本發明包括調焦結構l、消色差雙膠合透鏡2、鏡筒3、彈性遮 光罩4、保護玻璃5、第一反射鏡6、基座臺7、接收面8、雷射筆9、第二反射鏡IO。 本發明包含兩種工作模式光路調整模式和成像測試模式。調焦機構1和雷射筆9可以 分別從測試系統上安裝或取下。在光路調整模式時應用雷射筆9對光路進行調整；在成 像測試模式時應用調焦機構1進行工作。
(1)在成像測試系統與航空相機接口處安裝一 彈性遮光罩4，在調整光路模式時， 降下彈性遮光罩4，以便於在飛機窗口處安裝第二反射鏡6對光路進行調整；在成像測 試模式中，升起遮光罩，以抑制雜散光。(2)第一反射鏡6的零位與基座臺夾角為45°，它可以進行±5°的旋轉，將航空相 機垂直的光路轉為水平光路；在光路調整模式時，通過調整第一反射鏡來調整光路；在 成像測試模式中，保持所調角度不變。
(3) 在成像測試系統最前端安裝一個調焦結構1，調焦結構1上有一組消色差雙膠 合透鏡2，它可以在20mm內進行調焦消色差雙膠合透鏡2對D光、F光、C光校正了 二級光譜，保證像質；選取焦距f為5米，可以在機場範圍內有效的對物體進行成像； 焦深約為2. 14mm，便於調焦。
(4) 在測試系統的物方焦平面處(系統前方約5000mm左右)放一 2mX2m的測試 板，用調焦機構l進行調焦，使得測試板上各點的光線經測試系統後成平行光線入射至 航空相機，模擬遠處物體，以此對航空相機進行起飛前的檢測與調整；
(5) 成像系統的基座臺7可以在豎直方向調整測試系統的高度，同時還可以在三 個自由度的方向上調整與飛機窗口的平行度。
具體參數如下調焦機構1的行程為20mrn;消色差雙膠合透鏡2位於調焦機構1上， 它的焦距f為5000mra、入瞳直徑D為108mm、視場2"=2. 7°、焦深約為2. 14咖；
彈性遮光罩4由黑色具有可伸縮性橡膠材料製成，可以進行豎直方向上的收縮；第 一反射鏡6的零位與基座臺夾角為45°，它可以進行±5°的旋轉；基座臺7可以在豎直方 向調整測試系統的高度，同時還可以在三個自由度的方向上調整與飛機窗口的平行度； 雷射筆9由法蘭作為支撐結構；調焦機構1和雷射筆9可以分別從測試系統上安裝或取 下。
本發明的使用過程包括兩種模式光路調整模式和成像測試模式
1. 光路調整模式，如圖2所示，
(1) 將雷射筆9安裝在測試系統上；
(2) 將第二反射鏡IO貼在機腹處航空相機的窗口上，降下彈性遮光罩4，調整基座
臺7至合適高度；
(3) 雷射筆9打出雷射，經第一反射鏡6和第二反射鏡IO的反射，再經第二反射 鏡10和第一反射鏡6的反射返回至接收面8上，根據接收面8上光斑的位置，通過調 整反射鏡6的角度，調整雷射光路，使出射光路與反射光路重合。
2. 成像測試模式，如圖l所示-
(1) 調整好光路以後，將雷射筆9從測試系統取下，換上調焦機構l;
(2) 取下第二反射鏡IO,升起彈性遮光罩4，貼緊機身；
(3) 在測試系統的物方焦平面處(系統前方約5000mm左右)放一 2mX2m的測試板，應用調焦機構l進行調焦，使得測試板上各點的光線經測試系統後成平行光線入射至航 空相機，以模擬無窮遠物體。
(4)對航空相機自身進行調焦，根據航空相機所能分辨的鑑別率板上最小線寬對航 空相機進行起飛前的檢測與調整。
測試版上可以分辨的最小線寬由公式(1)給出
/測試 /相機
公式(1)中，b為解析度板線寬值(mm) 、 a為接收器件CCD相機的像元大小。f 翻試為測試系統的焦距、f相機為航空相機的焦距。
本發明中的測試系統的焦距為5000mm，當航空相機的焦距為650nun，接收器件CCD 相機的像元為7.2um時
理論上，測試板上可以分辨的最小線寬為b為
2& 一7.2xl(T3 5000 一 ~650
b=0. 028 (mm)。
若航空相機所能分辨的最小線寬滿足要求，則認為在飛機起飛前，航空相機已經調 整好。
權利要求
1、一種航空相機現場成像測試系統，其特徵在於包括鏡筒(3)、彈性遮光罩(4)、保護玻璃(5)、第一反射鏡(6)、基座臺(7)；在鏡筒(3)內安裝有第一反射鏡(6)和保護玻璃(5)，鏡筒(3)下安裝有基座臺(7)，第一反射鏡(6)的零位與基座臺(7)夾角為45°，第一反射鏡(6)可以進行±5°的旋轉，將航空相機垂直的光路轉為水平光路；鏡筒(3)的一端，即測試系統與航空相機接口處安裝有彈性遮光罩(4)；所述的測試系統具有光路調整模式和成像測試模式兩種工作模式；在光路調整模式時，將雷射筆(9)安裝在鏡頭(3)的另一端，將第二反射鏡(10)貼在機腹處航空相機的窗口上，降下彈性遮光罩(4)，調整基座臺(7)至合適高度；雷射筆(9)打出雷射，經第一反射鏡(6)和第二反射鏡(10)的反射，再經第二反射鏡(10)和第一反射鏡(6)的反射返回至接收面(8)上，根據接收面(8)上光斑的位置，通過調整第一反射鏡(6)的角度，調整雷射光路，使出射光路與反射光路重合；在成像測試模式時，光路已經調整完畢，取下雷射筆(9)，將帶有消色差雙膠合透鏡(2)的調焦結構(1)安裝在鏡筒(3)上，消色差雙膠合透鏡(2)安裝在調焦結構(1)上，通過調整調焦結構(1)對消色差雙膠合透鏡(2)在20mm的範圍內進行調焦，升起彈性遮光罩(4)，貼緊機身；第一反射鏡(6)保持所調角度不變；在測試系統的物方焦平面處放置一測試板，應用調焦機構(1)進行調焦，使得測試板上各點的光線經測試系統後成平行光線入射至航空相機，以模擬無窮遠物體，對航空相機進行起飛前的檢測與調整。
2、 根據權利要求1所述的航空相機現場成像測試系統，其特徵在於所述消色差 雙膠合透鏡(2)的焦距為5000mm，入瞳直徑D為108mm、視場2" =2. 7°、焦深約為2. 14mm。
3、根據權利要求1所述的航空相機現場成像測試系統，其特徵在於所述基座臺(7) 可以在豎直方向調整測試系統的高度，同時還可以在三個自由度的方向上調整與飛機窗 口的平行度。
全文摘要
一種航空相機現場成像測試系統，其特徵在於它包括調焦結構、消色差雙膠合透鏡、鏡筒、彈性遮光罩、保護玻璃、第一反射鏡、基座臺、接收面、雷射筆和第二反射鏡；所述的測試系統具有光路調整模式和成像測試模式兩種工作模式。本發明在飛機起飛前可以更方便、更快捷、更有效的對外場的航空相機進行現場的成像測試與調焦。
文檔編號G02B17/00GK101604119SQ20091008970
公開日2009年12月16日 申請日期2009年7月21日 優先權日2009年7月21日
發明者偉 梁, 藍公僕, 馬文禮, 高曉東 申請人:中國科學院光電技術研究所