长焦距摄影测量相机象面位置温度变化自动补偿

作者:朱耆祥;谢德林;刘卷民 刊名:光学工程 上传者:白玉勤

【摘要】阐述了一种对长焦距摄影测量相机象面位置温度变化自动补偿的方法。它用一般常用的硬铝(LY12)和碳素结构钢(45号钢)组合成象面位置补偿杆对相机象面位置受温度影响产生的变化进行自动补偿。实验验证:在±30℃的温度变化范围内用此方法可以使摄影机的象面位置始终保持在最佳象面位置。

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.JZJ一、RlJ曾曰在长焦跪摄薇侧量相机如憧角年加轰共光李系统的成象质童;一畸变天莎篱求较橇芝外,在各种土作楹食乍保持相机脚绒概碳象象面始终与相机的摄影象窗很好她董吾认以获取最佳成象质量也是很重要’的向魅少分高精度的长焦距测量相机乘说,往住由于镜筒长,温度变化对相机象面位置变化的影响就特别显著。当温度变化时在镜筒的线硅膨胀量与光学系统象面位置的变化量不向(包括方向及数量)‘时就产生温度离焦,离焦量的大小与镜筒的长度和材料钓线脸旅系数放正比。叭,,,为了避免相机在温度影响卞产生象亩离焦可采用很多方法,七们大致可归结匆以下两类:,’_‘一升(一)使相机的焦距及象面很少或不受外界温度变化影响,从而保证良娇帝相机成象象面。这~类方法有玉‘1.使用受温度影响很小的绝热光学玻璃(即低热光学常数玻璃)制造光学系统的各个元件(在反射系统中则可用微晶玻璃作反射镜)。刹月绝热光学玻璃制造的光学系统其温凌种;焦量要比州一般光学玻璃制造的光学系统小丸百倍。比如一个焦距为4幼。毫象的透镜组角鲍熟玻擒输廷时真蕉距变化率岛畜.。劝示嘎米/”玛气,而用止派光学玻璃制老时苛迭截孔毫米户C,‘;匕者相差“幼倍‘‘,。王由年飞迷原脚护黑绝.热先学玻璃制造的光学系统受淑度度死影响造成之象面位置变化是可以色略木甘的。利用绝热光学玻璃制造的少:学系从户义!坎泛因万合金逛其他低膨胀系数材料的精视象面定应装查即可使相机的焦距及象西立置全本尔受温度影响。2.右相毛几介创乏形物镜镜筒上附加温度自动调节系统,、一以使相机镜筒(包括镜头)温度一合动撞制在弄定范围内,使相机光学系统焦她及象看位鱼浪片不变。目前很多卫星相机、众空相机都采用这种方法,使相机在高型低温下和受犬阳辐射时在高温下始终使摄影喃镜镜头及镜筒保持在阵Zoq咖近,因此相机率产笙象面禽焦。仁)相机的焦距及焦而(或象面)在外界渡度麦化时均产生变化,’但采取措施使相机摄影象面在住何外界温度卞均与光学系统象面重合,从而获取最佳成象质量。这一类方法有:1.在相机上采用温度焦距控制技术,即利用自准法在相机摄影象面上探测系统的成象“象锐度”,并以最佳“象锐度”为基准输出焦距误差信号给相机象面控制系统,使摄影象面始终处于最佳成象位置上3’。2.在相机上附加人工检焦装置和摄影象面人工调节装置,或者给出摄影象面位置的各种温度标定刻度,进行象面位置人工调韦。在相机工作时,按实际的工作温度进行人工调节,使相机象面(或焦面)位置达到最佳成象位置。对于一般摄影测量相机来说最佳方案是希图在任何外界环境温度下均保持相机的焦距及象面位置不变,即采用第一类方法。这样既保证了良好的成象质量又方便了测量结果的处理。但是,采用第一种方法要求使用特种玻璃或采用复杂的温度调节控制系统。对长焦距摄影测量相机如弹道相机来说,由于它用星体作为定向基准,其焦距是完全可以用星体进行校正的,故可不考虑其焦距之变化,而成象质量却和相机象面的温度离焦有关。成象质量的恶化直接影响相机测量精度,必须考虑消除相机象面的温度离焦。因此对于长焦距摄影测量相机而言采用第二类措施是较为合理的,但是其中第一种方法结构复杂、第二种方法使用不便,二种方法都不甚理想。结构简单、较为理想的方法是以第二类方法的原理为基础,用补偿杆补偿光学系统的象面位置随温度变化产生的变化。此时相机的镜筒对相机的摄影象面位置不产生任何影响,它仅仅承担支掌相机象面框及其附加装置重量的作用。补偿杆直接将摄影物镜和相机象面框连在一起,且后者可以在相机光轴方向相对于镜筒作自由运动。这一方法可使相机光学系统成象象面在各种温度下和相机实际摄影象面重合,

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