水下变焦镜头的设计

通过对光在水中传播特性的分析,讨论水下摄影中需要特殊考虑的关键因素,如光能衰减、镜头视场损失和内腔防水等,分析普通相机加隔水窗后在水中拍摄时像质变差的规律。为了适应深水探测,获得清晰成像质量,基于光焦度分配公式,提出了水下变焦镜头设计思想。用实例说明水下镜头的设计方法,设计的镜头相对孔径为F/1.6。设计结果表明:该镜头克服了普通镜头水下使用像质变差和最大视场渐晕等缺点。

航空变焦镜头的小型化设计

航空相机的光学系统决定相机的外形尺寸,针对一个25倍航空变焦镜头的光学设计指标要求,进行小型化设计。为缩短筒长,采用负组补偿偏离物像交换变焦结构,缩短变倍补偿系统各组元焦距,增加前固定组和变倍组间距的设计方案,通过解初级像差方程求得初始结构,依据像差理论,利用ZEMAX自动设计软件进行像差校正平衡。设计结果表明,该系统可以实现20～500mm的连续变焦,筒长只有198mm,中心视场传递函数值大于0.4,0.7视场传递函数值大于0.2。

基于数字信号处理技术的连续变焦镜头控制系统设计

针对以往连续变焦镜头控制系统存在的速度响应慢、准确度低等缺点,对连续变焦镜头及其控制系统的设计方法进行改进.采用机械补偿的变焦距镜头理论,确定变焦距系统位移曲线.基于数字信号处理技术和步进电机的控制技术,设计了包括数字信号处理器、步进电机、步进电机驱动器、键盘控制、计算机通信、液晶显示模块为一体的控制系统,同时对变焦距系统增加了自锁模块,提高了控制系统的安全性与可靠性.初步实验结果表明,控制系统准确度在0.01mm以内,满足0.12mm的设计指标.

基于变焦镜头的机载相机监控系统设计及试验

机载遥感监控系统因其灵活机动、可重复使用且风险小的优势,为专题化、智能化获取国土、资源、环境等遥感信息提供了有力的支持。为了满足大视场范围监控和小视场特定目标观测的需求,设计并实现了基于变焦镜头的机载相机监控系统,能够实现12倍的连续变焦,包括电动变焦控制、高速成像存储以及不同分辨率图像拼接等。在经过地面可靠性验证和总体功能完善后,完成了航空搭载飞行试验,获取了相对航高为3000m、约7GB的连续变焦的不同地面分辨率图像,利用四分法改进的SURF(Speeded-up robust featrues)拼接算法对不同地面分辨率图像进行连续拼接,能够得到大场景范围的良好拼接图像,并保持高分辨率图像的细节部分。

用于160×120元非制冷热像仪的红外连续变焦镜头

文中设计了一种用于非制冷焦平面热像仪的连续变焦镜头,并在此基础上编制了用于计算两组元连续变焦凸轮曲线的程序,该程序基于光学设计软件Code V的Macro语言,它可以直观描绘凸轮曲线的形状,为凸轮的设计与加工提供参考。

可见光变焦镜头结构优化设计

针对某变焦光学镜头在宽工作温度(-40～+55℃)下光轴与安装基面的平行度变化容限小(≤0.2 mrad)的特点,利用UG软件的高级仿真模块设计了主镜筒及其支架的安装方式,得到了不同情况下主镜筒的变形分布图。提出了一种光轴变化量的估算方法,间接估算出其光轴变化量,从而优化得到了合理的镜头结构方式。实物镜头的光学传递函数检测及振动试验结果显示,调制传递函数值高于0.2,结构基频为117 Hz。结果表明:系统成像稳定清晰,变焦镜头结构优化设计合理。

红外连续变焦镜头的结构设计

随着红外光学技术的长足发展及其实际应用范围的不断扩展,对红外连续变焦光学系统的需求日益增强。为了验证红外连续变焦镜头的变倍性能及其成像质量,根据某红外连续变焦镜头的光学设计特点,通过对其机械结构进行选型,最终采用不同形式的凸轮机构来实现红外变焦距镜头变倍、调焦过程,对凸轮机构、变倍导向机构、调焦机构等作了较详细的说明,并从机械设计的角度出发,对系统的杂散辐射提出了抑制措施。装调结果表明,采用凸轮机构、变倍导向机构可以实现红外连续变焦镜头的变倍及调焦过程,提出的杂散辐射措施可以有效地抑制系统的杂散辐射,提高镜头的成像质量。

沉筒式数码相机变焦镜头结构仿真分析

为了减小沉筒凸轮回转中的阻力,避免自锁,必须限制凸轮变焦曲线压力角的极限值.针对常用沉筒式数码相机变焦镜头结构进行了分析,仿真了具有3倍光学变焦的沉筒式变焦镜头光学设计和装配结构设计,建立了筒型凸轮的压力角公式,并对光学设计、结构设计、变焦过程以及零件的工艺要求进行了分析探讨.

变焦镜头结构形式的最佳选择方法

从几个方面介绍了对结构型式的选择考虑方法,具体地分析了每种方法对结构设计产生的不同效果。为此在设计之前要求考虑各种因素,解决光学系统像质好与结构简单化、外形尺寸要小之间的矛盾,最终选择最佳设计方案,使之达到所要求的目的。

连续变焦镜头焦距输出结构的设计

根据光学设计中变倍组与补偿组的移动量与系统焦距的关系,设计了一种在变焦距镜头连续变焦时能准确输出焦距值的结构。该结构由蜗轮蜗杆驱动,以直线位移传感器为反馈元件,采用一个连接杆将直线位移传感器与变焦镜组进行固定连接来保证镜组的移动量直接反馈为位移传感器的电压值。与传统的通过齿轮传动将焦距变化反馈到旋转电位器的结构相比,该结构消除了由齿轮传动的空回、凸轮带动钉的间隙以及电位器的误差值等带来的影响。精度分析表明,采用这种高精度的直线位移传感器,加在其上的电压的变化可直接换算成焦距的变化,因此提高了焦距输出的精度。

应用变焦曲线校正电动变焦镜头的电机原点

为了保证电动变焦数字监控摄像机的变焦步进电机和调焦步进电机的调节范围在厂家设计的可聚焦范围内,设计了一种基于变焦曲线的变焦电机和调焦电机的原点位置校正方法。首先,从镜头厂家提供的镜头变焦曲线中选定一条作为标准曲线。接着,利用自动调焦方法采集标准曲线对应距离下的实际变焦曲线。然后,计算标准变焦曲线的最高点和实际变焦曲线的最高点的偏移量。最后,在该偏移量附近的一个小范围内按照平方差最小的原则求出最佳偏移量即为原点位置的补偿值。在30倍光学变焦数字高清摄像机中实现了该方法,实验结果表明:48台采用本文方法成功校正的镜头在设计调节范围内均没有出现电机堵转和无法聚焦的现象,校正成功率96%,很好地解决了由于原点位置误差造成的问题。

用变焦镜头创造特殊光影

本文是关于如何使用变焦镜头进行特殊光影创作的理论和实践。

用变焦镜头摄影的焦距实时检测方案

在摄影测量中,用变焦距镜头摄取图像时,需对变焦的全过程做实时的检测。这一焦距检测的过程是通过对镜头各镜组间距的检测完成的,并采用实验的方法,通过布设控制点,首先在变焦镜头使用之前对变焦起始位置的镜头焦距进行检测。论述了变焦镜头焦距实时检测的基本原理、精度分析及具体实施方案。

基于混合镜组模型的变焦镜头设计

为了优化变焦镜头的设计过程,本文提出了基于混合镜组模型的变焦镜头设计方法,包括近轴设计,镜组模型确定以及基于混合镜组模型的像差设计。近轴设计阶段采用了高斯括号和矩阵光学,可以很方便地构建镜组间隔和镜组焦距之间的关系。镜组模型确定阶段是根据现有镜头专利训练了一个镜组分类模型,它可以根据镜组近轴数据将镜组分为薄透镜模型或者厚透镜模型。像差设计阶段综合了薄镜组模型像差设计和厚镜组模型像差设计。镜组分类模型成功地将80%以上的镜组进行了分类。最后采用基于混合镜组模型设计方法设计了一个物方远心的变焦镜头。结果表明,该镜头具有良好的设计初值,基于混合镜组模型的变焦镜头设计方法能减少像差变量数量,准确、方便地完成像差设计。

正确认识摄像机变焦镜头短焦端的摄影性能

本文从摄影镜头依据视角分类出发,根据摄像机影像传感器画幅规格的标示含义,对明确摄像机变焦镜头短焦端视角类属的重要性及相关方法进行了论证。

机械补偿法变焦镜头三个发展阶段的概况和发展方向

叙述机械补偿法变焦镜头三个不同的发展阶段、特点和发展方向。

连续变焦镜头凸轮曲线压力升角优化研究

连续变焦镜头凸轮曲线压力升角优化设计是镜头性能的重要影响因素。结合镜头中凸轮驱动结构形式及力学理论,分析了凸轮曲线的压力升角对系统传动力矩的影响;结合机械加工误差以及压力升角模型,提出凸轮曲线优化约束条件及优化原则;同时借助Gauss函数的平滑特性,实现凸轮曲线沿垂直于光轴方向非均匀展宽的优化方法,抑制凸轮曲线的最大升角。结合Gauss函数寻优处理对某光学设计获得的变焦凸轮曲线进行优化,在约束条件限制下保证曲线平滑性,凸轮曲线压力升角的范围由0°~39.01°优化到15°~31.16°,最大升角降低了20.12%。结果表明,该方法能够有效地应用于凸轮变焦系统设计以提高系统的性能。

五组元变焦镜头凸轮曲线设计

变焦镜头设计过程中,为了实现变焦镜头更好的变焦效果,需要设计出优良的变焦凸轮,而变焦凸轮曲线的设计是设计出好的变焦凸轮的关键,变焦凸轮曲线设计的好坏直接影响最终成像质量。首先通过对投影灯镜头系统划分为五组元变焦结构,在CODE V中将所得镜头材料转成SCHOOT材料,并在CODE V中把变焦过程设置成9重结构的方式,然后运行五组元变焦宏程序后,得到五组元变焦镜头的变焦数据,最后利用AUTOCAD软件的多线PL命令最终作出变焦镜头凸轮曲线图。所得凸轮曲线既要保证凸轮有较小的压力角,还要有一定的锁紧力。

用于多光谱辐射测温的VNIR波段变焦镜头设计

采用多光谱辐射测温法对火工品燃烧温度进行检测时,要求热辐射系统同时能够成像,针对此要求对系统进行了设计。从测量参数约束出发,对变焦镜头主要参数、变焦方程以及各组元的基本参数进行了计算。依据变焦原理与变焦方程编写MATLAB分析程序,以正切差、视场角、系统总长为约束条件,综合考虑光焦度分配,以寻求最佳的结构参数,设计的变焦镜头可实现400~1700nm波段图像信号的传输。最后采用ZEMAX软件,分别在可见光和近红外波段进行优化设计和像质分析。可见光波段在满足视场要求的情况下,其各点传递函数均不小于0.5@100lp/mm,满足移动精度的要求。

15倍连续变焦镜头设计

连续变焦镜头的设计主要包含光学系统初始结构的选取、凸轮曲线计算与优化、结构设计等。本文以可见光15倍连续变焦镜头为例，利用Matlab进行仿真计算。