[发明专利]一种被动减振的非球面镜头推扫摆扫型航空相机

说明书

本发明涉及一种被动减振的非球面镜头推扫摆扫型航空相机，属于航空光电载荷及减振领域。成像模块固联于航向轴框架二，由航向轴精密轴系带动其做转动，反射镜中心穿过光轴，与像面成45°，由俯仰轴精密轴系驱动做转动，俯仰轴精密轴系、航向轴紧密轴系分别整体固联于横滚框架一，并由横滚轴精密轴系带动其做横滚运动。本发明针对主要振动源：驱动电机和载机，采用隔振垫片进行隔振，降低了振动对航空相机的成像质量不良影响，大大提高了本装置的工作性能；本发明相比于同类采用了非球面镜，消除球差与耀光，矫正像面弯曲、歪曲像差的能力更好；同时非球面镜的矫正效果等同于多枚球面镜，减少了球面镜片数目，可以达到轻量化的目的。

技术领域

本发明涉及航空光电载荷及减振领域，尤其是指一种可进行被动减振的非球面镜头推扫、摆扫型航空相机。

背景技术

航空相机是一种高精密的光学拍摄仪器，通常以飞机为载体，可以完成收集各种信息并以高清相片的形式表达，再经计算机处理之后获得直观数据结果。在收集信息方面，航空相机不但具备精确度高、时效性好、目的性强、获取信息的速度快与方便的优势，还可以忽略地表侦查因为地球的曲率影响和障碍物对目标的遮挡的不足，军事侦查中大大降低了危险；并且也弥补航天相机对于具体图像细节和时效上的不足。航空相机在地质军事侦查、资源勘测、灾害预警、农业调查、城市规划等众多领域发挥着重要的作用。

由于航空相机工作环境复杂，镜头自身的畸变等因素以及运行中的几何、力、热、振动等因素都会对成像质量造成影响。并且随着航空相机焦距的增长，光学系统的成像分辨率越来越高，相比而言，振动已经成为影响航空相机成像质量的主要因素。如何降低或避免振动等因素的影响，提高成像质量成为航空相机领域发展的主要难题。

现有的航空相机大多采用的是主动补偿像移误差，即在航空相机的基础上添加云台，如中国专利CN201730323961，虽然可以起到一定的像移补偿作用，但单一补偿系统很难有效的隔绝振动等因素，成像质量依然受到影响，同时云台会增加不必要的重量，不符合轻量化的原则。再者，随着加工技术的日益精进，非球面镜片步入视野。非球面镜可用以消除球差与耀光，尽量矫正像面弯曲、歪曲像差；且一枚非球面镜的矫正能力等于多枚球面镜片，因此镜头中使用非球面镜片可以达到轻量化。

发明内容

本发明提出一种被动减振的非球面镜头推扫摆扫型航空相机，以因解决振动等因素对成像的干扰问题，大幅提高相机成像质量且符合航空产品轻量化的原则，以满足对飞行器的越来越复杂的应用需求。

本发明采取的技术方案是：包括成像模块、横滚轴精密轴系、俯仰轴精密轴系以及航向轴紧密轴系，其中成像模块固联于航向轴框架二，由航向轴精密轴系带动其做转动，反射镜中心穿过光轴，与像面成45°，由俯仰轴精密轴系驱动做转动，俯仰轴精密轴系、航向轴紧密轴系分别整体固联于横滚框架一，并由横滚轴精密轴系带动其做横滚运动。

所述成像模块包括非球面镜头组、镜筒、支座、垫圈、止口、CCD传感器，其中非球面镜头组安装于镜筒凹槽处，镜筒通过螺钉固定于支座，CCD传感器通过螺纹与止口连接，止口和支座通过螺钉固定，其中止口和支座之间设置垫圈，支座通过螺栓连接紧固于方位框架。

所述横滚轴精密轴系包括力矩电机一、电机连接座一、电机轴一、隔振垫片一、深沟球轴承一、U型架一、光电编码器一、编码器轴一、编码器连接座一、成对角接触球轴承一、横滚框架一、隔振垫片四，其中力矩电机一通过电机连接座一固定于U型架一，力矩电机一和电机连接座一之间、电机连接座一和U型架一之间采用螺钉连接，力矩电机一和电机轴一之间设置隔振垫片一，通过螺钉固联，U型架一和电机轴一之间选用深沟球轴承一支撑，光电编码器一通过编码器连接座一固定于U型架一，编码器一和编码器轴一之间、编码器连接座一和U型架一之间采用螺钉连接，光电编码器一通过螺钉与编码器轴一固联，U型架一和编码器轴一之间选用成对角接触球轴承一支撑，保证编码器轴一和电机轴一同轴度，U型架底部安装隔振垫片四。