第七十一章 鷹眼設(shè)計

　　正如葛森對楊輝說的，鷹擊-1的成功與否很大程度上取決于鷹眼的性能。雖然光機(jī)所10年前就已經(jīng)有成熟的高空高速攝像機(jī)了，但是僅僅是人工拍攝的膠片攝像機(jī)，和現(xiàn)在他們要研發(fā)的數(shù)碼攝像機(jī)完全是兩個概念。兩者雖然在成像上只有膠片和CCD的區(qū)別，但是攝像機(jī)的結(jié)構(gòu)區(qū)別差別可不小。

　　楊韋和唐昌宏被光機(jī)所的李宏邀請一起參與鷹眼的研制工作，由于唐昌宏的飛龍外形結(jié)構(gòu)推翻重新設(shè)計需要花費大量的時間，所以他來不了光機(jī)所參加鷹眼的研制。而楊韋的飛控系統(tǒng)有60%的工作量落在鷹眼的攝像以及后端的成像上，所以他成了光機(jī)所的常客。

　　按照李宏組長給他分配的任務(wù)，楊韋主要是協(xié)助設(shè)計調(diào)焦系統(tǒng)和防震系統(tǒng)。真是不看不知道，一看嚇一跳，光機(jī)所設(shè)計的鷹眼光學(xué)鏡頭完全顛覆了他的認(rèn)識。原本楊韋的光學(xué)成像知識僅限于小孔成像和凹凸鏡的組合，但是光機(jī)所幾天的見聞可算是讓他見識到了什么叫精密光學(xué)機(jī)械。

　　為此楊韋在狠狠的惡補了幾天光學(xué)方面的知識后，還在休息的時間還專門請教的李宏，“李組長，這幾天真是大開眼界，光機(jī)所的竟然都用上了計算機(jī)輔助設(shè)計！你是不知道我們還在用紙和筆一張紙的畫著圖紙呢？”

　　“少見多怪，60年代開始國際上已經(jīng)開始使用計算機(jī)進(jìn)行初期最佳化光學(xué)路徑搜尋和計算復(fù)雜的影響品質(zhì)了，如MTF（調(diào)制度傳遞函數(shù)）等。MTF 值不但可以反映鏡頭的反差，也可以反映鏡頭的分辨率，這你應(yīng)該知道?！?p>　　“當(dāng)然，MTF應(yīng)該是每一個鏡頭在出廠的時候都應(yīng)該實際測試的。李組能不能給我普及下高空攝像機(jī)鏡頭的要求？”

　　楊韋要是這幾天沒惡補相關(guān)知識還真不知道MTF是什么。眾所周知，對照片成像素質(zhì)影響最大的是鏡頭的分辨率和反差。分辨率的單位是線對/毫米（lp/mm），相鄰的黑白兩條線可以稱為一個線對，每毫米能夠分辨出的線對數(shù)就是分辨率。

　　如何測試鏡頭的分辨率和反差呢？通用做法是利用拍攝正弦光柵（黑白相間的柵格）的方法進(jìn)行測試，當(dāng)正弦光柵稀疏時，測量出的調(diào)制度M 幾乎等于正弦光柵的調(diào)制度；當(dāng)所拍攝的正弦光柵密集時時，鏡頭成像的調(diào)制度逐漸下降。

　　對于原來調(diào)制度為M 的正弦光柵，如果經(jīng)過鏡頭到達(dá)像平面的像的調(diào)制度為M ’，則MTF函數(shù)值為：MTF 值= M ’/ M。由此可見，MTF 值必定大于0，小于1。MTF 值越接近1，說明鏡頭的性能越優(yōu)異。

　　李宏點點頭，很滿意楊韋旺盛的求知欲：“高空攝像機(jī)鏡頭的基本要求是質(zhì)量要輕，分辨率要高，相對照度要高，畸變要小，波段覆蓋范圍要寬等。我們現(xiàn)在設(shè)計的鷹眼鏡頭的結(jié)構(gòu)為全玻璃鏡片結(jié)構(gòu)，共七片，分為四組，每組中含一片非球面，一只鏡片上只安排一面為非球面，另一面為球面。你知道為什么嗎？”

　　“這個我知道，若在一只鏡片上安排兩面為非球面，則實現(xiàn)兩面同軸同心的工藝難度較大，一面球面一面非球面可以方便在工藝上實現(xiàn)兩面同軸同心?！睏铐f回答道。

　　李宏見楊韋是真的下了功夫倒也是談興大增：“這次設(shè)計的鷹眼焦距142.000 mm，后焦距41.452 mm，鏡頭自身總長175.591 mm，光學(xué)總長217.043 mm，光圈數(shù)4.5，光闌孔徑31.6 mm，入瞳孔徑61.643 mm，出瞳孔徑32.69 mm，像高50.08 mm，相對照度87.6%，視場角20°，全視場分辨率大于 275 線對/mm?？梢哉f在飛龍以5000米的高度巡航時基本可以分辨地表的人、設(shè)施等?！?p>　　“李組，這次我們采用的是CCD成像，與傳統(tǒng)的膠卷成像在鏡頭上有什么差異嗎？”

　　李宏很吃驚楊韋可以問出這么有層次的問題：“傳統(tǒng)膠卷對紫外線比較敏感，外拍時常需要加裝UV鏡。而CCD對紅外線比較敏感，鏡頭增加特殊的鍍層或外加濾鏡也會大大提高成像質(zhì)量。這個具體怎么處理還需要進(jìn)一步實驗比對。”

　　楊韋聽完了不自覺的鼓起了掌，“但是這一個鷹眼的鏡頭，我看就能獲得幾百項專利了，可以衍變出一款暢銷的數(shù)碼攝像機(jī)了?！?p>　　李宏擺擺手：“還早，就不說高質(zhì)量的CCD現(xiàn)在我國還不能生產(chǎn)。就光學(xué)鏡頭而言，它涉及到光學(xué)技術(shù)、機(jī)械技術(shù)等。我國現(xiàn)在光學(xué)鏡片的制造還遠(yuǎn)比不上萊卡，卡司、佳能等外國廠家。如果大規(guī)模生產(chǎn)的話，必定是比不過人家的。”

　　其實光學(xué)鏡頭制造行業(yè)是一個資金密集、并融合了光學(xué)技術(shù)、機(jī)械技術(shù)和電子技術(shù)等諸多現(xiàn)當(dāng)代先進(jìn)科技的技術(shù)引領(lǐng)型產(chǎn)業(yè)。一方面，光學(xué)鏡頭制造行業(yè)對自動化精密生產(chǎn)、檢測設(shè)備的投入要求較大；另一方面，該行業(yè)的技術(shù)含量較高，工藝技術(shù)和生產(chǎn)管理水平直接影響產(chǎn)品質(zhì)量和良品率高低，直接決定企業(yè)在市場競爭中的成本優(yōu)勢，并對產(chǎn)能規(guī)模提升形成制約。

　　楊韋直說：“受教了，受教了。不過我相信以華國人的智慧會逐漸趕上外國先進(jìn)技術(shù)的。”

　　“當(dāng)然，這一點我從不質(zhì)疑。”

　　“不過，李組，鷹眼高速的性能是怎么設(shè)計的？膠卷攝像機(jī)是靠膠片的快速運動，那么CCD可以在飛龍以200km/h的速度下拍攝清晰嗎？剛才你說的鷹眼的視角在20度，我稍微算了下那么它的拍攝面積大約在2平方公里左右，飛龍想要飛出這個拍攝范圍還要十幾秒呢?！?p>　　李宏也是知無不言：“20度是最大范圍，鷹眼的最佳視角范圍是在10度左右，那么拍攝面積也就0.5平方公里，也就是飛龍在5內(nèi)就可以飛出拍攝范圍了。我不知道你怎么理解高速的？我理解的是鷹眼的高速功能并不是一定要每秒達(dá)到500幀以上，這樣的話不僅是數(shù)據(jù)處理不過來，而且很大程度上是浪費。鷹眼高速的目的是多副照片的疊加以提高圖片的分片率。具體的拍攝速度還要后期更加實際拍攝而定?！?p>　　“李組，真是與君一席話，勝讀十年書??！和你一番交談后我才發(fā)現(xiàn)，在設(shè)計飛龍的時候，我是有多么的想當(dāng)然了，完全是生搬硬套，要不是你們光機(jī)所出馬幫助，我真不知道該如何是好了?！睏铐f聽完李宏的想法后，感慨的說。

　　“多交流，多學(xué)習(xí)。這是學(xué)術(shù)的魅力所在?！?p>　　........