数码望远镜解析不同步浅析

　　1　数码望远镜的原理与组成

　　数码望远镜是一种将传统望远镜与现代数码相机结合在一起的新型光电产品。它不仅具有望远镜将远物拉近观察的功能,满足人们观鸟、赏风景、看比赛的需求,同时还可利用自带的数码相机将所看到的景物实时抓拍下来留作永久纪念。图1为某款数码望远镜的原理简图[1～3]。

　　从图1可以看出,数码望远镜一般包含两大部分:望远镜部分和数码相机部分。望远镜通常由消色差物镜、转像系统、目镜组成,需要瞄准或定位时会加上分划板;数码相机则由镜头、CCD(或CMOS)器件以及相应的信号处理电路组成。这两大部分通过转轮机构实现联动,使望远镜与数码相机能同时对相同的景物成清晰的像,即达到所谓的解析同步。对于望远镜的具体原理、数码相机的结构组成等均有专业书籍介绍,此处不再赘述,下文单对解析同步如何实现加以探讨。

　　2　数码望远镜的实现

　　望远镜与数码相机采用各自独立的光学系统成像,考虑到数码相机成像时对定位要求较高,故转轮机构中数码镜头的移动采用螺纹副,望远镜的调节采用凸轮机构,联系两种运动的中间量为转轮的转角Φ.

　　fc——数码相机镜头的焦距;

　　fb——望远物镜的焦距;

　　L——物距;

　　xc——数码相机镜头离焦量;

　　xb——望远物镜离焦量;

　　p——dxb/d(转动系数);

　　t——螺距。

　　由牛顿公式[1]:

由(4)式确定的曲线,称为理想曲线。实际中,通常采用另外一种近似曲线来代替理想曲线。

　　因为物距一般远大于焦距,所以公式(1)、(2)可近似写为:

　　3　存在的问题

　　已从理论上阐明了数码望远镜实现解析同步的条件,理论上讲,只要联动机构的运动曲线满足式(4)的要求,即可实现望远镜与数码相机解析同步。但实际上受工艺条件、加工水平的制约,望远物镜和数码镜头不可能完全符合设计理论值,由此引发了一系列问题。下面以DB100为例,就其在生产中发生的问题加以分析。

　　DB100是一款7×望远镜结合80万像素数码相机而成的数码望远镜,其各项参数如表1。

　　在实际生产中 DB100发生解析不同步,具体为:

　　(1)5m调焦时,望远镜最清晰点偏离标识值;

　　(2)2m实际拍摄时,望远镜与数码相机无法达到同步清晰。

　　依照解析同步条件,作出转轮机构的运动曲线图(图2)如下: