[发明专利]一种面阵CCD相机快门

说明书

技术领域

本发明涉及一种相机快门，特别是一种可用于空间遥感器面阵CCD相机的快门。

背景技术

快门是空间面阵相机的重要组成部分，使用全帧型面阵CCD探测器的相机成像时要求预先清除CCD中的噪声电荷，在曝光完成后，要求留出一段时间读取电荷，在两次成像时间间隔内，要完成读取数据和清除数据的两项任务，这就要求快门除了控制曝光时间(即CCD的积分时间)以满足成像要求外，还要在非成像时间内，避免CCD曝光。

目前，相机采用的快门主要有中心叠片式和幕帘式两种，以幕帘式快门为例，这种快门具有前、后2层帘布，2层帘布均有开口部分，后帘比前帘长，2层帘布的一端分别固定在2个上紧辊轴上，另一端分别固定在反卷辊轴上。反卷辊内设有扭转弹簧。当上紧辊轴转动卷动快门帘布时，上紧了反卷辊内的扭转弹簧。快门曝光时，快门帘布在反卷辊轴内的扭转弹簧作用下反卷，2个快门帘布开口部分形成的曝光帘缝以相同的速度同向通过焦面，光线没有遮拦地落到焦面上，这种快门使用弹簧或电磁元件驱动，寿命仅有5万次左右，不能满足空间相机的高精度、长寿命(超过1亿次)的需求。

发明内容

本发明的技术解决问题是：克服现有技术的不足，提供了一种满足空间CCD相机成像要求的高精度、长寿命面阵CCD相机快门。

本发明的技术解决方案是：一种面阵CCD相机快门，包括：快盘、慢盘、码盘、第一电机、第二电机和控制电路；快盘和慢盘分别安装于第一电机转轴和第二电机转轴的一端，第一电机转轴和第二电机转轴的另一端分别安装码盘，快盘和慢盘以不同的速度旋转，码盘测量快盘和慢盘的转动速度及相位并送至控制电路，控制电路根据所述转动速度及相位信号，控制第一电机和第二电机以恒定的转速旋转；快盘和慢盘上分别留有不同大小的扇形开口，当快盘和慢盘的扇形开口同时经过光路时，CCD处于曝光状态；当快盘和慢盘的扇形开口不同时进入光路时，CCD不被曝光，可以清除或读取CCD中的电荷。

所述CCD处于曝光状态的曝光时间由快盘的转速决定。

所述的第一电机或第二电机为直流无刷电机，其力矩波动系数不大于3％。

所述的快盘或慢盘由防锈铝制成，并进行静平衡处理。

所述的码盘由机械码盘和光电对构成，光电对由发光管和光敏管组合构成，机械码盘位于发光管和光敏管之间；当机械码盘转动时，光电对反映电机转动的速度脉冲和电机每周一次的位置脉冲作为控制电机转动所需要的速度和相位信号输送至控制电路。

所述的控制电路为锁频锁相电路。

所述的快盘的扇形开口大小由CCD的积分时间和快盘的转速决定，关系为：快盘的扇形开口角度数＝CCD积分时间×360度÷快盘转动周期。

所述的慢盘的扇形开口大小由慢盘的转速和成像周期决定。

本发明与现有技术相比的优点在于：

(1)本发明相机快门通过控制电路控制电机驱动快盘和慢盘的转动速度，以简单的单向连续转动取代现有快门的复杂运动方式，满足了空间面阵CCD连续周期性的成像需要，延长了使用寿命；

(2)本发明相机快门可以通过调整快盘的转速来确定CCD的积分时间，可满足各种不同情况下的成像要求；

(3)本发明中采用较小力矩波动系数的直流无刷电机，保证了盘片转动的均匀性，提高了成像精度；

(4)快盘或慢盘由防锈铝制成，铝制盘片转动惯量小，减少了电机启动的力矩要求，静平衡处理保证了盘片转动的均匀性，提高了成像精度；

(5)机械码盘位于光电对的发光管和光敏管之间，当机械码盘转动时，光电对将输出反映电机转动的速度脉冲和电机每周一次的位置脉冲，作为控制系统控制电机转动所需要的速度和相位信号。控制系统利用码盘提供的反馈信号提高了电机转速的恒定和平稳；

(6)控制电路采用锁频锁相电路，保证了电机平稳恒定的转动，提高了成像精度；

(7)快盘用来保证CCD曝光时间的精确性，慢盘保证每个成像周期内，除快盘控制CCD曝光的时间段内，光路始终处于挡光状态，没有光线进入CCD。快盘和慢盘配合转动，保证了成像的顺利完成。

附图说明

图1为本发明面阵CCD相机快门的结构组成主视图；

图2为本发明面阵CCD相机快门的结构组成俯视图；

图3为本发明面阵CCD相机快门快盘的结构图；

图4为本发明面阵CCD相机快门慢盘的结构图；

图5为本发明面阵CCD相机快门控制电路的原理框图；

图6为本发明面阵CCD相机快门控制电路中电机驱动电路的原理框图；