[发明专利]卫星遥感相机对焦装置及其对焦方法

说明书

技术领域

本发明涉及航天技术领域，具体的涉及一种卫星遥感相机对焦装置及其对焦方法。

背景技术

卫星在发射时会受到剧烈地冲击和振动。卫星上搭载的空间相机由于受到冲击、振动会造成其光学间隔的变化，例如主镜与次镜之间的距离会发生改变、校正镜在其轴向上会发生窜动等。这些变化会引起光学对焦面与CCD(电荷耦合元件)相机探测面发生相对位移，同时在轨运行时星上器件所处的空间微重力、压力以及温度场等发生变化，进而引起在轨光学元件的曲率半径、厚度等发生变化，最终导致在轨的相机镜头焦平面离焦，严重影响在轨CCD相机的成像质量。

传统对焦装置中动力传递形式主要有丝杠螺母传动、蜗轮蜗杆传动以及凸轮传动等传动形式。这几种传动装置中：

1)丝杠螺母传动装置的装配繁琐，在轨工作时丝杠与螺母之间容易发生卡滞；

2)蜗轮蜗杆传动装置的体积大，不适于星上器件的要求；

3)凸轮传动装置的凸轮曲线加工精度要求高，加工难度大，增加成本了，同时加大了装置失稳几率。

现有技术中还可以通过对在轨成像相机的对焦过程进行控制，进而实现提高相机成像质量的控制方法。该控制方法需根据已经获取的图像，判别其成像质量后，确定对焦距离和方向，以实现相机的自动对焦。但该控制方法技术复杂、可靠性低，极大地增加了微小卫星对焦装置的研制难度。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于解决上述现有技术问题的卫星遥感相机对焦装置及其对焦方法。

本发明提供一种卫星遥感相机对焦装置，遥感相机包括用于调焦的镜头对焦环，包括用于使镜头对焦环实现小步长平面运动的对焦环组件和运动传递组件，对焦环组件包括对焦连杆，对焦连杆的一端与运动传递组件相连接，另一端与镜头对焦环相连接；运动传递组件包括用于驱动对焦连杆进行直线运动的直线步进电机，直线步进电机的输出轴与对焦连杆相连接；小步长平面运动为镜头对焦环绕其轴线转动的同时还能沿其轴线进行小幅运动。

进一步地，运动传递组件还包括穿设于输出轴上的直线运动结构件和限位结构件，直线运动结构件的两相对端上分别设有限位凸块和安装凹槽，对焦连杆的一端插设于安装凹槽内；限位结构件上开设有沿其纵向延伸的U型槽，限位凸块插设于U型槽内。

进一步地，对焦环组件还包括分别连接于对焦连杆两端的对焦匹配件和运动传递结构件，对焦匹配件为与镜头对焦环外壁相配合的弧段；运动传递结构件插设于安装凹槽内。

进一步地，运动传递结构件的两相对端设有平面，平面于安装凹槽内壁形成狭缝。

进一步地，运动传递组件还包括夹设于直线运动结构件上下的上固定块和下固定块，输出轴穿设于上固定块和下固定块中；优选的上固定块的比热容为A，下固定块的比热容为B，述运动传递结构件的比热容为C，A≠B≠C。

进一步地，U型槽的开口端设有上限位块，U型槽的下端设有下限位块，限位凸块在上限位块与下限位块之间进行直线运动；上固定块、下固定块采用聚四氟乙烯材料制成，运动传递结构件采用金属铜材料制成。

进一步地，直线运动结构件的厚度为输出轴螺距的整数倍。

本发明另一方面还提供了一种遥感相机，包括如前述的卫星遥感相机对焦装置和光学镜头组件、CCD相机组件、用于将遥感相机安装于卫星上的基板，卫星遥感相机对焦装置、光学镜头组件和CCD相机组件均间隔安装于基板上；光学镜头组件的一端外壁上套设镜头对焦环并与CCD相机组件相连接，卫星遥感相机对焦装置与镜头对焦环相连接。

进一步地，还包括用于接收地面控制指令对焦控制装置，对焦控制装置设置于基板上。

本发明另一方面还提供了一种如前述卫星遥感相机对焦装置用对焦方法，包括以下步骤：

步骤S100：对卫星遥感相机对焦装置进行在地调准，之后在轨实时获取目标图像和直线步进电机运行参数；步骤S200：对图像进行清晰度判断；步骤S300：如果图像清晰度不满足要求，则根据所获取得电机运行参数进行原因分析，对在轨发出卫星遥感相机对焦装置发出调焦和/或电机补偿指令，返回步骤S200中对所获取的下一帧图像重复步骤S200；步骤S400：当所获取的图像达到清晰度要求后，停止。

本发明的技术效果：