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数码望远镜若干关键技术的研究

岑军波  
【摘要】:数码望远镜是望远镜与数码相机的有机组合,它既能进行望远观察,又能将远距离观察到的相同景物拍摄下来,可广泛应用于军事、公安、司法、航运、体育、旅游等领域。数码望远镜自2002年出现以来,其设计理念受到了高度评价,产品供不应求,具有极为广阔的市场前景。由于数码望远镜出现的时间尚短,现有数码望远镜存在参数选择不尽合理、像质不尽如意、望远镜与数码相机视场匹配程度较低、缺乏检验方法及标准等问题,其产品的设计与检验远未完善。为了开发出市场竞争力较强、性价比较高的数码望远镜产品,在数码望远镜系统集成研究的现状分析基础上,对数码望远镜技术方案选择、数码望远镜设计、数码望远镜关键性能指标检验方法及实现、图像传感器调制传递函数(MTF)的矩形模板接触测量等关键技术进行研究,就具有非常重要的意义。论文主要研究工作如下: 1、分析了数码望远镜集成的国内外研究现状,找出了现有产品存在的问题和不足,指出了课题研究对数码望远镜系统集成创新研究的重要意义,提出了研究的若干关键技术,并制定出论文的各项研究工作。 2、为了实现望远镜与数码相机的系统集成,对数码望远镜的望远镜部分、数码相机部分及其结构形式进行了分析,找出了各参数之间的相互关系,确定出图像传感器类型、有效像素数、光敏面尺寸和结构形式等4个因素为数码望远镜的关键因素,并以此构建了4个备选技术方案。 3、为了研制出市场竞争力较强、性价比较高的数码望远镜,将经济、管理等非技术因素纳入数码望远镜技术方案选择之中。针对4个备选技术方案,在对最优化方法和决策方法进行理论分析后,采用层次分析法对数码望远镜技术方案进行了优选决策,将定量分析与定性分析、专业技术与管理技术相结合,得出了当时条件下数码望远镜的最优技术方案。 4、对数码望远镜视场匹配进行了理论分析,根据所确定的技术参数,进行了望远镜外形尺寸和像差计算、数码相机镜头设计。采用美光MI1300图像传感器和松翰SN9C2038F处理器,进行了数码望远镜电路设计。对数码望远镜内部结构进行了设计。小批量生产出数码望远镜成品,对产品功能及技术参数进行了分析,并与其它数码望远镜和数码相机进行了对比实验。 5、确定出清晰度、色彩还原性、光轴平行度和视场匹配为数码望远镜检验的4个关键性能指标。分析了4个指标相应检验方法的研究现状,针对所研制数码望远镜对准面较远的特点,分析并设计出4个指标相应的检验方法和装置,并进行了实验。


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