一种新型调焦机构设计

调焦机构是变焦距镜头中重要的组成部分,目前对变焦距镜头调焦主要采用凸轮机构的变焦方式,其缺点是体积大、效率低、精度差。为此本文提出了直线驱动的方式进行调焦的原理与方法,介绍了一种应用系统,其主要由直线电机、直线导轨、直线位移传感器、DSP控制器等组成,从根本上改变了传统的调焦机械结构。具体给出了测量系统的组成结构和实验结果,并进行了精度影响因素分析,实验结果表明测量精度可保证在0.005mm内。     

固体激光器中热焦距的数值计算及测量

热效应是限制固体激光器件整体性能提高的关键因素,为深入研究热效应,给热效应的改善提供理论依据,文中对激光二极管端面泵浦固体激光系统的热传导方程进行了数值求解,并对热焦距进行了数值模拟.实验上通过"平面平行谐振腔"测热焦距法对固体激光器的热焦距进行了实际测量.数值模拟结果和实验测量结果均表明热焦距和泵浦功率呈反比例关系,且两者相符合.     

航天器间相对状态光学测量系统焦距动态校准

提出了一种航天器间相对状态光学测量系统焦距的动态校准方法。利用恒星相对于观测点的方位角和高低角实现对焦距的动态校准。介绍了焦距校准方法,推导了夹角测量公式、焦距校准公式、方位角和高低角测量公式。以大犬星座α星为目标星,利用地面原型试验系统对校准方法的正确性及可行性进行了验证。结果表明,用该方法对焦距校准后,航天器间相对状态测量系统对角度的测量精度有大幅度提高。     

一种精确测量透镜焦距的方法

介绍了在测量透镜焦距实验中，改常规光源为激光光源，使焦点更为集中，从而提高测量精度的方法。     

基于Hartmann-Shack波前传感器的Nd:YAG激光器热焦距测量

采用Hartmann-Shack波前传感器搭建光路,对LD侧面泵浦Nd:YAG激光器进行热透镜效应的实验测量。将He-Ne光作为探测光,利用Hartmann-Shack波前传感器对Nd:YAG晶体在不同泵浦电流下的波前畸变进行测量,通过波前信息重构分析,根据激光波前峰谷值及焦距关系,计算LD侧面泵浦Nd:YAG激光器的热透镜焦距,从而得出对应泵浦电流下的热焦距及其变化。结果表明,利用Hartmann-Shack波前传感器可对Nd:YAG激光晶体的热焦距进行实时测量。     

负透镜焦距测量新方法

利用全息光栅测量焦距的基本原理，提出了测量负透镜光学系统焦距的三种方案，讨论了它们的优缺点、测量范围以及测量精度等问题，并给出了三个负透镜的测量结果．实验与分析证明，这是一种精确测量光学系统单色光焦距的新方法．     

一种精确测量透镜焦距的方法

分析了在测量透镜焦距实验中，改常规光源为激光光源，使焦点更为集中，从而提高测量精度的方法。     

三维时间基线视差法在变形监测中的应用研究

利用数码相机进行钢结构的变形监测是对传统近景摄影方法的变革,但数码相机属于非测量相机,它没有框标及定向设备,摄影瞬间的内、外方位元素的初始值是无法得到的。因此,常规解法无法解决数码相机获取测量数据的计算处理问题,对此时间基线视差法有其特殊优势。利用三维时间基线视差法处理钢结构变形测量数据的解算方法,给出了实验结果。该方法考虑了分辨率、焦距以及外界环境条件的影响,采用有效的方法进行消除,取得了观测误差小于2/1000的结果。     

三维时间基线视差法在变形监测中的应用研究

利用数码相机进行钢结构的变形监测是对传统近景摄影方法的变革,但数码相机属于非测量相机,它没有框标及定向设备,摄影瞬间的内、外方位元素的初始值是无法得到的.因此,常规解法无法解决数码相机获取测量数据的计算处理问题,对此时间基线视差法有其特殊优势.利用三维时间基线视差法处理钢结构变形测量数据的解算方法,给出了实验结果.该方法考虑了分辨率、焦距以及外界环境条件的影响,采用有效的方法进行消除,取得了观测误差小于2/1000的结果.     

基于矫正模型的成像矫正方法的研究

根据摄像头的畸变模型提出了矫正模型。该模型采用迭代法可以确定摄像机的矫正参数以矫正摄像机,提高测量精度,并且实验证明越长的镜头焦距越需要进行矫正。本方法可用于提高光谱测量和三维信息恢复的精度。     

基于CNN特征提取的双焦相机连续数字变焦

设计一种主要针对智能手机双焦镜头的连续数字变焦方案. 该方案基于卷积神经网络特征层提取和特征块匹配,充分利用2个不同焦距镜头的拍摄信息,将长焦镜头图像的高分辨信息迁移到短焦图像的可修复区域,并以修复后的短焦图像为基础进行数字变焦. 仿真和实验结果表明,相比基于传统插值放大的变焦方案和基于单图像超分辨的变焦方案,所提方案的处理结果拥有更高的主观分辨率和视觉清晰度;当用户给定的变焦倍数在长、短焦镜头倍数之间时,所提方案可以显著提升变焦图像的质量;对于处于长焦相机视场外、短焦相机视场内的纹理,修复效果比现有方法更好;该方法的处理结果对长焦、短焦图像的双目视差大小有着很好的鲁棒性.     

检测球面曲率半径的简单方法

介绍测量球面曲率半径的一种简单的新方法，该方法也可用来确定准直透镜的焦距。对测量结果作了讨论。     

介电润湿驱动的变焦液体透镜电动力学分析

为增进对液体微透镜变焦的动力学特征的理解,将晶格玻尔兹曼方法与电动力模型相结合,提出了一种晶格玻尔兹曼-电动力(LB-ED)方法研究介电润湿(EWOD)驱动的变焦液体微透镜原理.采用晶格玻尔兹曼方法求解Navier-Stokes方程以研究透镜的变焦过程,引入新的分布函数求解电场分布以计算驱动透镜变焦的电场力.首先数值分析了EWOD效应,并与理论分析及实验结果进行对比,验证数值方法的准确性;然后研究了电压对EWOD驱动的变焦液体透镜焦距的影响;分析了透镜变焦的动态过程;最后讨论了绝缘液体黏度对透镜响应时间及系统稳定性的影响.研究表明:不仅低电压下接触角变化与Lippmann-Young方程吻合良好,且高电压时出现接触角饱和现象,与实验结果一致,数值方法正确;根据数值计算和理论推导,建立了电压与焦距的关系;施加电压的初始时刻,电场力引起接触角突变,透镜需要延迟时间响应接触角的变化;发现绝缘液体黏度过小,系统处于振荡状态,黏度过大,系统处于过阻尼状态.合适的液体黏度可以使系统性能达到最佳.     

长脉冲泵浦的Nd:YAG激光棒中热效应的测量

报道了一种长脉冲泵浦条件下Nd:YAG激光棒热透镜焦距和温度梯度导致的光走离角测量方法。该方法通过高速相机以5 khz的拍摄频率获取TEM00模He-Ne激光的光斑尺寸和位移变化,运用光学矩阵、q参数和ABCD法则,计算得到了动态热透镜焦距和光走离角。经多组测量发现:热透镜在泵浦期间表现为负透镜,泵浦强度越强焦距越短;在这些测量中出现的最短焦距约为-0.33 m;光走离的变化和热透镜焦距的变化几乎同步;光走离的方向限制在一个特定的子午面内;走离角随泵浦增强而增大,最大走离角同样出现在泵浦结束后,大约为3 mrad。     

用莫尔技术准直光束和测量透镜焦距的一种新方法

介绍一种根据光栅自成象效应产生的莫尔条纹来准直光束和测量透镜焦距的新方法,该方法具有设备简单、调整方便、精度较高等优点。     

1300万像素折衍混合式手机镜头设计

设计了两款高像素的折衍混合式手机镜头。两款镜头F数均为2.2,都将第一片透镜的后表面作为衍射面,第一种结构采用正-负-正的三片式,光阑位于第一片透镜和第二片透镜之间,全视场60°,焦距为5mm,系统总长5.8mm,优化后在223lp/mm处所有视场MTF值均大于0.4,在446lp/mm处所有视场MTF值均大于0.19,相对畸变小于2%,第二种结构为四片式,光阑前置,全视场70°,焦距4.2mm,系统总长6.7mm,优化后在223lp/mm处0.7视场内MTF值均大于0.36,在446lp/mm处0.7视场内MTF值接近于0.2,相对畸变小于1%,三片式镜头系统总长小,MTF曲线也更高,但四片式镜头有较大的视场角且场曲畸变更小,两者各有优势。     

无标定主点坐标的双焦测距算法及精度研究

成像物镜具有两个独立的焦距,通过对空间物体成像并进行分析可获取其深度信息,此即双焦测距的原理。本文首先分析了图像主点坐标标定对双焦测距精度的影响,找到了双焦图像中两种相对于主点坐标的不变量,进而提出了基于此不变量的双焦测距算法,避免了繁琐的标定环节并提高了算法精度。与传统算法的实验对比表明了本文算法是正确可行的。     

激光自准直仪小型化光机结构设计

增加自准直仪物镜焦距可提高仪器精度,但仪器长度也会随之增加。为实现激光自准直仪小型化,本文利用摄远物镜的实际长度小于焦距的结构特点,设计了焦距为450mm的激光自准直仪摄远物镜,像差分析表明系统传函接近衍射极限,点列图中光斑远小于艾里斑;光机结构设计后,系统包括激光光源在内的轴向尺寸仅为295mm,在满足激光自准直仪光学系统像质要求的条件下,有效减小了仪器系体积。     

一种广角镜头光学畸变的数字校正算法

使用广角镜头获取大视场景物信息时,由于光学畸变的存在必然导致图像失真.利用光学方法校正畸变,难度大、成本高.本文提出了一种利用数字图像处理技术对光学系统进行畸变校正的新算法(GBC).该算法利用标准网格模型来求解包括径向、离心以及薄棱镜在内的多项镜头畸变系数,大大提高了校正精度,从而达到高质量校正的目的.通过相应实验验证了该算法的可行性和高效性,该算法可应用于任意照相机及摄像头,校正精度达亚像素级.     

环带式全景光学系统的小型化设计

为了获得大视场的管道内壁全景成像,基于平面圆柱投影法,设计了一种可用于周视的环带式全景镜头。系统由三胶合PAL镜头和中继镜组构成,通过设置PAL镜头中心光阑的方式进行设计;大视场光线通过PAL镜头的反射和折射后,出射光成为近轴光线,中继镜组再将PAL镜头所成的虚像成像到探测器上。设计结果为:系统焦距为-1.75mm,F数为2.16,视场为(±40°~±95°)×360°,系统工作波段为486nm~656nm,总长为16.2mm。满足设计要求,系统长度小于20mm,实现小型化系统设计。系统各视场传递函数值在空间频率为227lp/mm时均大于0.4,成像质量良好,满足使用要求。