[发明专利]一种轴向变倍光学系统的变倍控制装置和控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种轴向变倍光学系统的变倍控制装置和控制方法。

背景技术

目前可变倍调节的光学系统主要有三种变倍方式，分别是旋转变倍式、径向切换式、轴向变倍式。其中轴向变倍式是将变倍透镜组沿光学系统的光路方向进行移动，在原光学视场的基础上形成一个新的光学视场。轴向变倍式相比与其他两种方式的红外系统具有体积小、重量轻等优点，目前光学系统中采用的变倍方式基本上全为轴向变倍式。但是传统的视场切换全程采用PID进行速度与位置的控制，变倍镜一般情况下由电机驱动，电机带动变倍镜进行轴向移动，控制模块控制连接电机驱动模块，控制模块中设置有PID控制的软件程序，通过PID软件程序控制电机驱动模块，电机驱动模块驱动电机进行相应的转动，实现变倍镜的轴向移动。该方式虽然定位精度可以满足光学系统的高精度要求，但在行程较长的轴向变倍机构中，切换时间较长，在变倍行程较长的光学系统中其缺点更加明显，这严重制约了轴向变倍红外系统的应用。

发明内容

本发明的目的是提供一种轴向变倍光学系统的变倍控制装置和控制方法，用以解决传统的变倍控制方法调节时间较长的问题。

为实现上述目的，本发明的方案包括一种轴向变倍光学系统的变倍控制装置，包括控制模块，控制模块用于驱动控制变倍光学元件在光轴上移动，光轴上还设有若干个到位开关，所述控制模块采样连接所述到位开关；各到位开关与光学系统的各视场对应，设于设定位置处：用于在所述变倍光学元件向对应的视场位置移动过程中，触发对应的到位开关。

所述控制模块包括PID控制单元，当变倍光学元件轴向移动到对应视场对应的到位开关处时，PID控制单元控制所述变倍光学元件在光轴上移动，以实现对变倍光学元件的精调。

所述变倍光学元件设置在一个滚珠丝杠上，利用所述滚珠丝杠进行轴向移动。

所述变倍光学元件为变倍镜和/或补偿镜。

所述控制装置还包括电机驱动模块，所述控制模块通过所述电机驱动模块驱动控制所述变倍光学元件在光轴上移动。

一种专用于上述轴向变倍光学系统的变倍控制装置的轴向变倍光学系统的变倍控制方法，所述控制方法为分段控制方式：第一段直接驱动变倍光学元件进行轴向移动，当变倍光学元件到达对应视场对应的到位开关处时，启动第二段控制，所述第二段控制为对所述变倍光学元件进行小范围的位置精调。

采用三环PID控制方式对所述变倍光学元件进行所述小范围的位置精调。

在确定所述变倍光学元件的位置之后，控制模块控制锁定所述变倍光学元件。

本发明提供的变倍控制方法采样分段式控制方式，第一段利用到位开关感应，实现长行程的快速运动，第二段进行小范围的位置精调，这种方式较传统的全程采用PID控制的方式，由于在第一段采用直接驱动电机转动，快速移动光学元件，所以该方式占用的时间较短，切换时间较短，并且在第二段采用精调的方式，定位精度也得到很大的保障。所以，该控制方式不但能够实现快速调节，节约时间，而且还具有较高的控制和定位精度。

附图说明

图1是变倍控制装置的系统结构图；

图2是变倍控制装置的控制流程图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步详细的说明。

如图1所示，轴向变倍红外系统的变倍控制装置包括控制模块，总线通讯模块和电机驱动模块。该光学系统中有通过轴向移动来进行变倍调节的光学元件，电机驱动模块控制连接用于控制该光学元件轴向移动的电机，电机驱动模块完成驱动电机运行的任务，控制模块完成控制流程执行和计算等任务，并通过总线通讯模块向电机驱动模块发送相应的控制指令，该控制模块还具有状态的发送与接收的作用。

该变倍控制装置还包括若干个设置在光轴上的到位开关，控制模块采样连接所有的到位开关。到位开关与该光学系统的视场一一对应，也就是说，该光学系统具有几个视场，到位开关就有几个，比如：如果该光学系统具有大中小三个视场，那么，到位开关为3个。本实施例以该光学系统具有三个视场为例。

另外，如果变倍光学系统中只有一个变倍镜的话，那么，在控制该变倍镜轴向移动时需要三个到位开关。但是，在一般情况下，光学系统中的用于变倍调节的光学元件为变倍镜和补偿镜，变倍时需要同时轴向移动变倍镜和补偿镜，那么，变倍镜需要三个到位开关，补偿镜也相应需要三个到位开关，即，该光学系统就需要六个到位开关。