基于MSP430的小型望遠(yuǎn)鏡防抖系統(tǒng)設(shè)計(jì)

　1 引 言

　　防抖系統(tǒng)正日益廣泛地應(yīng)用于照相機(jī)和望遠(yuǎn)鏡等光學(xué)設(shè)備中。防抖主要分為光學(xué)防抖和電子防抖，光學(xué)防抖通過(guò)光學(xué)器件進(jìn)行影響穩(wěn)定；電子防抖采用軟件的方法，針對(duì)數(shù)字圖像設(shè)計(jì)基于圖像處理的影像穩(wěn)定算法[1]。對(duì)于望遠(yuǎn)鏡來(lái)說(shuō)，在放大視角的同時(shí)，也會(huì)將手的抖動(dòng)造成的影像晃動(dòng)放大，在高倍望遠(yuǎn)鏡中尤其明顯。天文望遠(yuǎn)鏡、軍用望遠(yuǎn)鏡等高倍望遠(yuǎn)鏡在使用時(shí)通常需要配合三腳架，而大多數(shù)的手持望遠(yuǎn)鏡在沒(méi)有影像穩(wěn)定措施的情況下觀察效果受到擾動(dòng)。如果觀察者站在車、船、飛機(jī)上時(shí)，晃動(dòng)的影響更加嚴(yán)重，即使把望遠(yuǎn)鏡裝到三角架上，也不能消除晃動(dòng)的影響。因此，開(kāi)發(fā)適合望遠(yuǎn)鏡使用的影像穩(wěn)定系統(tǒng)已經(jīng)成為一項(xiàng)迫切的任務(wù)，防抖動(dòng)望遠(yuǎn)鏡將會(huì)具有很大的市場(chǎng)前景。

　　影像穩(wěn)定屬于跟蹤控制問(wèn)題。文獻(xiàn) [2]設(shè)計(jì)了一種采用形狀可變的流體棱鏡進(jìn)行抖動(dòng)補(bǔ)償?shù)姆椒ā１疚?a class="contentlabel" href="http://m.butianyuan.cn/news/listbylabel/label/設(shè)計(jì)">設(shè)計(jì)了以 MSP430單片機(jī)為核心的防抖控制系統(tǒng)，給出了系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)電路，使用 C430語(yǔ)言進(jìn)行軟件調(diào)試，以實(shí)現(xiàn)對(duì)望遠(yuǎn)鏡防抖系統(tǒng)的有效控制。

2 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

　　望遠(yuǎn)鏡防抖系統(tǒng)原理如圖 1所示，其原理是：在望遠(yuǎn)鏡光路中加入一組可動(dòng)鏡片，稱為補(bǔ)償鏡片。補(bǔ)償鏡片在自身所在平面內(nèi)做上下左右兩個(gè)自由度的運(yùn)動(dòng)，來(lái)糾正因手在俯仰和偏航方向的抖動(dòng)所引起的光線偏轉(zhuǎn)，使光線仍然按照期望的軌跡到達(dá)目鏡，從而達(dá)到穩(wěn)定影像的目的。

　　該系統(tǒng)硬件主要有以下幾部分組成：感知望遠(yuǎn)鏡抖動(dòng)的陀螺儀 CG-L53B；鏡片伺服直線電機(jī)的集成功率放大器 TCA0372；MCU采用 MSP430F169芯片；做電源穩(wěn)壓的 MAX8863芯片。