一種自動(dòng)檢調(diào)光裝置制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種自動(dòng)檢調(diào)光裝置，包括：單片機(jī)、步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路、微型步進(jìn)電機(jī)、光學(xué)鏡頭、可變光闌、硅光電池、信號(hào)調(diào)理電路和AD轉(zhuǎn)換電路；其中，光學(xué)鏡頭、可變光闌、硅光電池、信號(hào)調(diào)理電路、AD轉(zhuǎn)換電路、單片機(jī)、步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路和微型步進(jìn)電機(jī)順序相接；微型步進(jìn)電機(jī)還與可變光闌連接。本申請(qǐng)實(shí)現(xiàn)了控制可變光闌的孔徑的無級(jí)調(diào)節(jié)，克服了傳統(tǒng)光闌片調(diào)光分檔進(jìn)行，調(diào)節(jié)不連續(xù)，不靈活且響應(yīng)速度慢，中途換擋丟失目標(biāo)的缺陷；采用同步多級(jí)時(shí)間積分延長曝光時(shí)間，提高光能量利用率，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上減小了相機(jī)系統(tǒng)的重量和體積，在低照度的環(huán)境下也能輸出具有高信噪比的信號(hào)，解決了小相對(duì)孔徑、長焦距高分辨力航空相機(jī)的曝光不足問題。
【專利說明】一種自動(dòng)檢調(diào)光裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種自動(dòng)檢調(diào)光裝置，屬于航空遙感【技術(shù)領(lǐng)域】。

【背景技術(shù)】
[0002]空中攝影就是從空中一定的高度上攝取地面物體影像的過程，它有著自己獨(dú)特的 特點(diǎn)，這些特點(diǎn)與空中攝影的特殊條件有關(guān)。在現(xiàn)代軍事中，航空遙感是獲取地面信息的重 要技術(shù)手段，航拍相機(jī)作為航空遙感器的主要載荷形式之一，被世界各國廣泛用于資源普 查、地形測繪、軍事偵察等許多領(lǐng)域，航拍相機(jī)則是必備的機(jī)載設(shè)備。不論對(duì)傳統(tǒng)膠卷相機(jī) 還是現(xiàn)代CCD感光器件相機(jī)而言，都需要一定的合適曝光量，正確的控制曝光量是獲得一 張優(yōu)質(zhì)圖片的關(guān)鍵。然而相機(jī)檢調(diào)光是一種復(fù)雜，綜合性強(qiáng)的調(diào)節(jié)過程，特別對(duì)非專業(yè)人員 而言，親自動(dòng)手檢調(diào)光獲得理想曝光量幾乎是不可能的事情，航拍與普通的攝影有很大的 不同，航拍是飛機(jī)在高速高空狀態(tài)條件下對(duì)地面進(jìn)行拍攝，由于季節(jié)、溫度、天氣、太陽高度 角和景物特征的不同，入射光強(qiáng)度變化大，必須在動(dòng)態(tài)條件下拍攝出清晰的畫面，不僅要求 調(diào)光系統(tǒng)的調(diào)光范圍寬，而且要求調(diào)光速度快，自動(dòng)適應(yīng)性強(qiáng)。傳統(tǒng)的調(diào)光方法中存在著種 種的不足：光闌片調(diào)光分檔進(jìn)行，調(diào)節(jié)不連續(xù)，不靈活且響應(yīng)速度慢，中途換擋將丟失目標(biāo)； 變密度盤調(diào)光系統(tǒng)存在機(jī)構(gòu)復(fù)雜，調(diào)光范圍不夠，驅(qū)動(dòng)功率要求大等問題；普通CCD攝像機(jī) 自身的電子調(diào)光一般不可控，效果不理想，無法滿足現(xiàn)代航拍系統(tǒng)的調(diào)光要求。 實(shí)用新型內(nèi)容
[0003] 實(shí)用新型目的：本實(shí)用新型的目的是提供一種自動(dòng)檢調(diào)光裝置。
[0004] 技術(shù)方案：為解決上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的缺陷，本實(shí)用新型的技術(shù)方案是：
[0005] -種自動(dòng)檢調(diào)光裝置，包括：單片機(jī)、步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路、微型步進(jìn)電機(jī)、光學(xué)鏡 頭、可變光闌、硅光電池、信號(hào)調(diào)理電路和AD轉(zhuǎn)換電路；其中，光學(xué)鏡頭、可變光闌、硅光電 池、信號(hào)調(diào)理電路、AD轉(zhuǎn)換電路、單片機(jī)、步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路和微型步進(jìn)電機(jī)順序相接；微 型步進(jìn)電機(jī)還與可變光闌連接。
[0006] 工作原理：本實(shí)用新型自動(dòng)檢調(diào)光裝置以單片機(jī)為核心，首先環(huán)境光線通過光學(xué) 鏡頭及可變光闌照射到硅光電池上，由硅光電池完成環(huán)境光線的實(shí)時(shí)采集，經(jīng)過信號(hào)調(diào)理 電路對(duì)硅光電池采集的信號(hào)進(jìn)行調(diào)理處理后，再通過AD轉(zhuǎn)換電路完成環(huán)境光線光照度值 數(shù)字化的轉(zhuǎn)換送入單片機(jī)中；單片機(jī)通過步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路控制微型步進(jìn)電機(jī)，進(jìn)而調(diào)整 可變光闌通光孔徑大小。
[0007] 上述針對(duì)航拍的特殊性，同時(shí)克服傳統(tǒng)調(diào)光方法的不足，實(shí)現(xiàn)了機(jī)載航拍相機(jī)要 在飛控機(jī)的指令下進(jìn)行航拍，完成自動(dòng)檢調(diào)光。
[0008] 能夠通過上述裝置實(shí)現(xiàn)CCD相機(jī)拍攝出更高清晰度的圖像，尤其適用于飛機(jī)在高 速高空狀態(tài)下對(duì)地面進(jìn)行高清晰畫面的拍攝。
[0009] 上述的自動(dòng)檢調(diào)光裝置，其特征在于：還包括TDICCD和電子快門，單片機(jī)上還設(shè) 有TDICCD接口，TDICCD通過TDICCD接口與單片機(jī)連接；電子快門與單片機(jī)連接。
[0010] 上述自動(dòng)檢調(diào)光裝置，單片機(jī)上還設(shè)有串口通信接口。
[0011] 上述的TDICCD接口是由單片機(jī)通過控制TDICCD的級(jí)數(shù)，從而控制曝光時(shí)間，同時(shí) 實(shí)現(xiàn)對(duì)電子快門的控制和利用串口通信接口與外界的通信，從而完成自動(dòng)檢光。
[0012] 本實(shí)用新型未提及的技術(shù)均為現(xiàn)有技術(shù)。
[0013] 本實(shí)用新型的有益效果是：實(shí)現(xiàn)控制可變光闌的孔徑的無級(jí)調(diào)節(jié)，改變傳統(tǒng)光闌 片調(diào)光分檔進(jìn)行，調(diào)節(jié)不連續(xù)，不靈活且響應(yīng)速度慢，中途換擋丟失目標(biāo)的狀況；釆用同步 多級(jí)時(shí)間積分延長（T DI)曝光時(shí)間，提高光能量利用率，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上減小了相機(jī)系統(tǒng)的重 量和體積，在低照度的環(huán)境下也能輸出具有高信噪比的信號(hào)，解決了小相對(duì)孔徑、長焦距高 分辨力航空相機(jī)的曝光不足問題；同時(shí)通過roiCDD實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)調(diào)整曝光時(shí)間，完成了自動(dòng)檢 光，獲得理想的拍攝效果。

【專利附圖】

【附圖說明】 [0014]
[0015] 圖1為本實(shí)用新型自動(dòng)檢調(diào)光裝置結(jié)構(gòu)示意圖；
[0016] 圖2為自動(dòng)檢調(diào)光工作裝置電路圖；
[0017] 圖3為TDICCD工作原理圖。

【具體實(shí)施方式】
[0018] 為了更好地理解本實(shí)用新型，下面結(jié)合實(shí)施例進(jìn)一步闡明本實(shí)用新型的內(nèi)容，但 本實(shí)用新型的內(nèi)容不僅僅局限于下面的實(shí)施例。
[0019] 實(shí)施例1
[0020] 如圖1所示的自動(dòng)檢調(diào)光裝置，包括：單片機(jī)、步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路、微型步進(jìn)電機(jī)、 光學(xué)鏡頭、可變光闌、硅光電池、信號(hào)調(diào)理電路、AD轉(zhuǎn)換電路、TDICCD和電子快門；其中，光 學(xué)鏡頭、可變光闌、硅光電池、信號(hào)調(diào)理電路、AD轉(zhuǎn)換電路、單片機(jī)、步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路和 微型步進(jìn)電機(jī)順序相接；微型步進(jìn)電機(jī)還與可變光闌連接；單片機(jī)上還設(shè)有TDICXD接口， TDICXD通過TDICCD接口與單片機(jī)連接；電子快門與單片機(jī)連接；單片機(jī)上還設(shè)有串口通信 接口。
[0021] 上述裝置以AT89C51單片機(jī)為核心，在單片機(jī)控制下通過自動(dòng)改變光圈和TDICCD 的級(jí)數(shù)，實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)檢調(diào)光；被攝景物的入射光，經(jīng)過光學(xué)鏡頭，可變光闌，成象在TDICCD 靶面上；硅光電池從光學(xué)鏡頭捕捉更多光信息，減少依靠后期的圖像處理，客觀真實(shí)還原 拍攝信息，并通過硅光電池對(duì)環(huán)境光線的實(shí)時(shí)采集，在小型AD轉(zhuǎn)換器件轉(zhuǎn)換下實(shí)現(xiàn)光照度 值數(shù)字化。由單片機(jī)中的曝光程序通過步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路驅(qū)動(dòng)微型步進(jìn)電機(jī)，實(shí)現(xiàn)控制可 變光闌的孔徑的無級(jí)調(diào)節(jié)，從而通過控制通光孔徑大小改變?nèi)肷涞綑z光元件硅光電池的照 度。調(diào)節(jié)可變光闌的孔徑可以得到合適的照度改變傳統(tǒng)光闌片調(diào)光分檔進(jìn)行，調(diào)節(jié)不連續(xù)， 不靈活且響應(yīng)速度慢，中途換擋丟失目標(biāo)的狀況；而后硅光電池把采集的到的信號(hào)送入信 號(hào)調(diào)理電路處理，再經(jīng)過AD轉(zhuǎn)換電路送入單片機(jī)，單片機(jī)通過TDICXD接口控制TDICCD的 級(jí)數(shù)來動(dòng)態(tài)調(diào)整曝光時(shí)間。具體是：當(dāng)?shù)孛婢拔锲骄炼仍龃髸r(shí)，自動(dòng)調(diào)光控制裝置使光圈 變小或者減少積分時(shí)間(通過減少TDICCD的級(jí)數(shù)來實(shí)現(xiàn))，TDICCD工作原理如圖3所示：某 一列上的第一個(gè)像元在第一個(gè)曝光積分周期內(nèi)收集到的信號(hào)電荷并不直接輸出，而是與同 列第二個(gè)像元在第二個(gè)積分周期內(nèi)收集到的電荷相加，相加后的電荷移向第三行…，CCD最 后一行（第行）的像元收集到的信號(hào)電荷與前畫蟛-1次收集到的信號(hào)電荷累加后移到輸 出寄存器中，按普通線陣CCD器件的輸出方式進(jìn)行讀出?？梢娋€陣CCD輸出信號(hào)的幅度是# 個(gè)像元積分電荷的累加，即相當(dāng)于一個(gè)像元舞倍積分周期所收集到的信號(hào)電荷，輸出幅度 擴(kuò)大了:麵倍，而信噪比增加了^::倍。在TDI-C⑶中積分級(jí)數(shù)可分為16,32，......，最大 可達(dá)256,行周期相同時(shí)，--Ι-CCD比普通CCD的響應(yīng)度大為提高。當(dāng)?shù)孛婢拔锲骄炼葴p 弱時(shí)，自動(dòng)調(diào)光控制系統(tǒng)使光圈變大或者增加積分時(shí)間(通過增加 TDICCD的級(jí)數(shù)來實(shí)現(xiàn)）； 單片機(jī)通過TDICCD接口控制TDICCD的級(jí)數(shù)，從而控制曝光時(shí)間，同時(shí)實(shí)現(xiàn)對(duì)電子快門的控 制和利用串口通信接口與外界的通信，從而完成自動(dòng)檢光。算法上采用同步多級(jí)時(shí)間積分 延長（TDI)曝光時(shí)間，提高光能量利用率，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上減小了相機(jī)系統(tǒng)的重量和體積，在低 照度的環(huán)境下也能輸出具有高信噪比的信號(hào)，解決了小相對(duì)孔徑、長焦距高分辨力航空相 機(jī)的曝光不足問題。同時(shí)通過TDICDD實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)調(diào)整曝光時(shí)間，完成了自動(dòng)檢光，獲得理想 的拍攝效果。
[0022] 通過試驗(yàn)驗(yàn)證：
[0023] 一個(gè)步進(jìn)脈沖的輸入，光闌通光孔面積的變化量的范圍是（0. 622mm2?2. 775 mm2)。
[0024] 一個(gè)步進(jìn)脈沖的輸入，通光孔徑相對(duì)變化比值范圍（0. 492%?1. 68%)。
[0025] 可以實(shí)現(xiàn)機(jī)載相機(jī)在飛控機(jī)的指令下進(jìn)行航拍，完成自動(dòng)檢光、可變光闌通光孔 徑調(diào)節(jié)、快門、曝光時(shí)間自動(dòng)調(diào)節(jié)等動(dòng)作。
[0026] 以上所述僅是本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出：對(duì)于本【技術(shù)領(lǐng)域】的普通技 術(shù)人員來說，在不脫離本實(shí)用新型原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和潤飾，這些改進(jìn)和 潤飾也應(yīng)視為本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。
【權(quán)利要求】
1. 一種自動(dòng)檢調(diào)光裝置，其特征在于：包括：單片機(jī)、步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路、微型步進(jìn)電 機(jī)、光學(xué)鏡頭、可變光闌、娃光電池、信號(hào)調(diào)理電路和AD轉(zhuǎn)換電路；其中，光學(xué)鏡頭、可變光 闌、硅光電池、信號(hào)調(diào)理電路、AD轉(zhuǎn)換電路、單片機(jī)、步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路和微型步進(jìn)電機(jī)順序 相接；微型步進(jìn)電機(jī)還與可變光闌連接。
2. 如權(quán)利要求1所述的自動(dòng)檢調(diào)光裝置，其特征在于：還包括TDICXD和電子快門，單 片機(jī)上還設(shè)有TDICXD接口，TDICXD通過TDICXD接口與單片機(jī)連接；電子快門與單片機(jī)連 接。
3. 如權(quán)利要求1所述的自動(dòng)檢調(diào)光裝置，其特征在于：單片機(jī)上還設(shè)有串口通信接口。
【文檔編號(hào)】G03B7/00GK204086768SQ201420424091
【公開日】2015年1月7日 申請(qǐng)日期:2014年7月30日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月30日
【發(fā)明者】黃延平 申請(qǐng)人:無錫工藝職業(yè)技術(shù)學(xué)院