[发明专利]一种可调焦式航空相机

说明书

技术领域

本发明涉及一种航空相机，特别是一种可调焦式中焦航空相机。

背景技术

在中高空飞行平台上，(对流层内)环境温度随海拔高度的升高而降低，每千米下 降6℃左右，因此航空摄影相机的实际工作环境温度非常低。而在飞机上升或下降的过 程中，环境温度变化也很大。例如，当飞行平台从地面飞至7000米高空时，温度将下 降42℃。而光学镜头对温度造成的材料折射率、间距变化、元件面形变化等非常敏感， 由于温度的变化会引起相机镜头的像面的变化，影响像质。为了解决温度变化所带来的 问题，目前国内外的航空摄影相机系统通常做法是对镜头进行保温，即让其工作在一个 相对恒定的常温环境，比如20±2℃。这需要一套温控装置即加温和降温装置。而这种 温控装置必将增加系统体积和重量，同时还需提供几十甚至上百瓦的功率为镜头提供热 源用于加温。这些措施与平台对载荷的轻量化、小型化、低功耗等要求背道而驰，对飞 行平台来说是一个非常大的负担。

另外，由于飞行平台上压力随高度的增加而降低，而且高度越高，其非线性越严重， 例如，若地球表面的大气压力为101324.72Pa，则当飞行平台飞至3000米高空时，其大 气压力为70260.69Pa；当飞行平台飞至5000米高空时，其大气压力为54262.05Pa；当 飞行平台飞至7000米高空时，其大气压力为41329.82Pa；当飞行平台飞至10000米高 空时，其大气压力为26664.40Pa。压强的变化将会导致空气折射率的变化，空气折射率 的变化将会影响玻璃相对空气折射率的变化，从而影响相机的成像质量。传统相机系统 多采用恒压或压力控制装置来保障系统的正常工作，这些恒压或压力装置将大大增加系 统重量和体积，这与飞行平台对体积和重量严格要求不相符。

发明内容

本发明的技术解决问题：克服现有技术的不足，提供一种可调焦式中焦航空相机， 实现镜头的宽温低压工作，减少研制成本，使航空摄影相机系统应能适应不同的飞行平 台。

本发明要解决的主要技术问题是：一种可调焦式航空相机，其特点在于：所述可调 焦式航空相机的焦距f＝380mm、视场角2ω＝10°、F数8、波段460～750nm、总长380mm、 后截距150mm、MTF＞0.55(70lp/mm)；它由第一透镜、第二透镜、双胶合透镜、第三 透镜、第四透镜、光阑、第五透镜、第六透镜、调焦透镜共九片玻璃组成，所有透镜依 次排列在同一光轴上；通过调焦透镜的调焦，可以在温度-60℃～60℃、压力0～1个大 气压、航高200m～15000m内清晰成像。

本发明与现有技术相比的优点在于：

(1)通过调焦的方式对温度引起的镜头像面的变化和像差进行调整与补偿，实现 镜头的宽温工作。无需附加恒温或温度控制装置，减小摄影相机的重量和体积，同时降 低摄影相机系统对平台的能源需求；经主动式温度补偿后镜头能够优良成像的温度范围 为-60℃～+60℃。

(2)采用调焦的方式对由压强引起的像面变化和像差进行调整和补偿，无需附加 恒压或压力控制装置，减小摄影相机的重量和体积；经主动式压力补偿后镜头能够优良 成像的压力范围为0～1个大气压。

(3)采用调焦的方式补偿由航高引起的像面变化，经调焦后，可适合200m以上的 空中作业。

(4)同时温度调焦、压力调焦和距离调焦均采用相机后方同一片调焦元件进行调 节，简化机构，降低系统的复杂性，增加了系统可靠性，减小了相机系统体积和重量。 镜头宽温低压适应能力同时满足多种不同飞行高度的飞行平台。

附图说明

图1为本发明航空相机的光学结构图；

图2为本发明的航空相机的传递函数MTF图(温度为20℃，一个大气压)；

图3为本发明的航空相机的点列图(温度为20℃，一个大气压)；

图4为温度变化时，调焦前和调焦后的MTF对比图；

图4(a)为在一个大气压下，温度-60℃时，未调焦时的MTF图；

图4(b)为在一个大气压下，温度-60℃时，调焦后的MTF图；

图4(c)为在一个大气压下，温度0℃时，未调焦时的MTF图；

图4(d)为在一个大气压下，温度0℃时，调焦后的MTF图；

图4(e)为在一个大气压下，温度60℃时，未调焦时的MTF图；