连续变焦距镜头焦距实时输出问题研究

用于精密跟踪测量的变焦距镜头为了满足精确测量的需求,需要实时输出准确的焦距值.本文在简单介绍连续变焦距光学系统的分类,以及基本结构形式和原理的基础上,着重分析了其在变倍过程中焦距值实时输出的理论基础,实现方法和存在的问题.     

摄像机变焦距物镜的焦距输出及精度分析

用于测量电视系统的摄像机上的物镜不同于普通的变焦距镜头,它要求带有焦距实时输出装置。本文简述了变焦距镜头的基本结构和焦距输出电路原理,着重分析了焦距输出与测量精度的关系,得出改变变焦距镜头的凸轮曲线可以改变测量精度在不同焦距值下的分布。     

变焦距镜头凸轮结构优化设计

变焦距镜头普遍采用机械补偿法来改变焦距,变焦凸轮是其实现连续变焦的关键。为了减小变焦距镜头的质量和体积,本文研究了用机械补偿方式改变变焦距镜头焦距的原理,采用NX/Nastran软件对变焦凸轮结构进行了仿真分析,并针对分析结果对变焦凸轮结构进行了优化设计。优化结果使变焦凸轮质量减小了88g,壁厚减小了1.5mm,外径尺寸减小了3mm。对优化后的变焦凸轮进行了模态分析和热分析。模态分析显示,凸轮主体一阶频率为50.3Hz;热分析显示,凸轮在90℃温差作用下变形大小为0.006mm。最后通过对光学传递函数的检测以及振动和高低温试验验证了仿真分析的正确性,表明对变焦凸轮的优化设计是成功的。     

变焦距凸轮补偿曲线最小升角的确定

本文对小型变焦距镜头中,凸轮补偿曲线最小升角与实现变倍组元与补偿组元相对运动的差动螺纹升角之间的关系进行了分析,并提出了凸轮补偿曲线最小升角的确定方法。     

用光学二组元法设计变焦距系统

本文论述了设计变焦距系统的新方法。将变焦距系统划分为二个有联系的部分。所有的变焦距系统都可以认为是由二个光学组元构成。通过对光学组元主平面的计算，即可求解出整个变焦距系统。     

摄影经纬仪焦距偏差对测角精度的影响

文中针对摄影经纬仪光学镜头调焦系统的设计原理,通过统计工程应用上的焦距偏差范围,定量分析了其中的各个影响因素,并给出了焦距偏差对摄影经纬仪测角精度的影响大小及规律.结果表明:调焦带来的焦距偏差会对测量精度造成一定影响,镜头焦距越小,焦距偏差越大,对测角精度的影响就越大.这是经纬仪研制时所必须考虑的一个因素.     

航空变焦距斜视成像几何畸变的自动校正

针对变焦距航空摄像机斜视成像产生的几何变形,提出一种同时校正斜视梯形失真和变焦距镜头非线性畸变的自动校正方法。根据直线透视投影不变性原理,利用单参数除式模型通过变步长优化搜索方法得到不同焦距对应的镜头畸变系数和畸变中心坐标;研究了焦距变化对畸变的影响规律,校正了镜头畸变使其满足针孔成像模型;引入飞机位置、姿态和摄像机视轴指向方位等因素,将航空图像重投影到地图坐标系中,对坐标变换后的像素亮度值进行重采样得到校正斜视变形和镜头畸变后的正射投影图像。对不同焦距和位置姿态下拍摄的地面靶标畸变图像和实际航空变焦距斜视图像进行了校正。结果表明,该方法能够有效准确地校正图像的几何变形,当飞行高度为2 500m时,在文中给定的位置姿态精度下的图像几何校正均方误差约为2m,较好地满足了后续图像拼接需求。该方法效率高,便于自动化实现,对提高图像拼接精度和实现目标精确定位与实时稳定跟踪具有重要意义。     

变焦距镜头像面位移的测量与标准探讨

一、引言 众所周知,变焦距镜头是相对于定焦距镜头而言的、它通过沿光轴移动一组或几组透镜,在不改变像点位置（及相对孔径）的情况下,能使镜头的焦距（及放大率）产生连续的变化,具有构图方便、一镜多用等特点,使广大摄影者免去了频繁更换镜头之辛苦,可以快捷方便地捕捉转眼即逝的场景,已广泛应用于现代摄影中。 与定焦镜头相比,变焦镜头具有很多独特之处,对它的质量控制也相应有不同之处。所谓“不改变像点位置”只是理论上的说法,实际上,在焦距的连续变化（即变焦过程）中,像点位置会沿光轴产生前后漂移。为了保证镜头的成像…     

F28—70变焦距照相镜头的设计

总结了Ｆ２８－７０变焦距照相镜头的设计工作，特别是光学设计。作者从分析变焦方程出发，提出了使变焦镜头小型化的光信为度分配方案，介绍了该镜磁泊设计特点与像差校正方法，给出了该镜头的设计结果。该镜头已由江西光学仪器总厂批量生产、并投放市场。测试结果和生产实践证明：该镜头设计是成功的，符合作者所作的理论分析。     

新型可控焦距液体透镜阵列

为了提高成像品质,提出了一种新型液体透镜阵列镜头。先将油滴沉入弹性体底部形成具有可控焦距的单个液体平凸透镜,再通过唯一平台实验液体透镜阵列,制作液体透镜阵列。通过控制滴入硅胶基底的硅油液体体积大小,控制单个微透镜的折射面曲率和透镜焦距。通过位移平台,控制阵列中微透镜的排布和个数。透镜阵列制作方法简单且成本低,透镜抗挤压能力强,焦距可控,阵列规整,在制造过程中,可以控制镜头光圈和初始焦距,因此是一种实用性较高的透镜阵列。     

变焦系统运动模型的探讨

对变焦系统运动的数学模型及其CAD软件的实现作了初步探讨,并以四组元变焦系统为例对各种模式进行了分析,旨在对变焦系统的设计作一新的尝试。     

基于电润湿效应的自变焦补偿光学系统

变焦光学系统是照相机、摄像机等许多光学器件中的关键元件，实现变焦光学系统的微小型化及增大系统的变倍比是一个长期目标。研制了一种三液体自变焦补偿透镜，可在外加电压作用下实现自变焦补偿功能，因此该透镜元件本身可以作为一个简单的变焦光学系统。通过高斯光学理论分析及Zemax模拟仿真验证了该系统的自变焦补偿功能。结果表明，该系统焦距变化范围为378～424 mm，变倍比为1.217，达到了预期目标，对变焦光学系统的研究具有一定的参考价值。     

A novel smooth impact drive mechanism actuation method with dual-slider for a compact zoom lens system

In this paper, a novel actuation method for a smooth impact drive mechanism that positions dual-slider by a single piezo-element is introduced and applied to a compact zoom lens system. A mode chart that determines the state of the slider at the expansion or shrinkage periods of the piezo-element is presented, and the design guide of a driving input profile is proposed. The motion of dual-slider holding lenses is analyzed at each mode, and proper modes for zoom functions are selected for the purpose of positioning two lenses. Because the proposed actuation method allows independent movement of two lenses by a single piezo-element, the zoom lens system can be designed to be compact. For a feasibility test, a lens system composed of an afocal zoom system and a focusing lens was developed, and the passive auto-focus method was implemented.     

变焦系统设计的小型化

目前,随着光学设计水平的不断提高,变焦光学系统的质量可与定焦系统相媲美,正向着大倍率、大相对孔径、小型化的方向发展,变焦系统的应用也随之日益广泛。本文根据变焦系统的基本原理,利用ZEMAX软件设计了一个用于监控的变焦系统,变焦范围:200mm一600mm,变倍比:3x,镜筒长度:450mm。设计结果表明:该变焦系统较之同类设计结果,具有结构紧湊,质量轻,长度短的优点。     

光学镜头光学机械一体化CAD软件设计

光学镜头光学与机械一体化CAD软件应用多数据库通信技术,首次改变了光学镜头分光学与机械两阶段的传统设计模式,实现光学与机械设计一次成功,跨越了机械设计阶段中的结构设计和大量零部件制图工作.通过系统提供的建立光学系统、光线追迹、像差计算、变焦距设计、像质评价和系统连接等程序模块完成光学系统设计与计算,并建立了光学设计参数和系统参数数据库.经选取该数据库的参数和光学系统型式后,系统控制程序运行自建的公用函数库和机械零部件数学模型程序库,达到自动生成光学镜头机械结构零部件图的目的,使光学镜头机械结构实现自动化设计.并给出了专用电视摄像机变焦距设计的实例.     

变焦距系统的变倍补偿方式

为了寻找新的变倍补偿方式并降低设计变焦距系统时对经验的过分依赖,提出了一种光焦度分配及变焦补偿方法.首先以组元之间的间隔为初始量,把组元的运动形式作为自由量,通过计算公式求出满足间隔要求的光焦度分配和组元运动形式.这种方法在一定程度上降低了变焦系统光焦度分配的难度,同时为探寻新的变焦运动方式提供了新的思路.为了验证该方...     

智能化变焦距镜头机械结构设计系统EX-5

介绍了智能化变焦距镜头机械结构设计系统 EX-5的功能和实现特点.     

10×连续变倍照摄像物镜的光学设计

连续变倍照摄像物镜在各种照相和摄像等领域有着广泛且必不可少的实际应用。通过大量反复研究与计算,在参考他人资料的基础上,设计出了可用于像方线视场16mm的照摄像机物镜,变焦范围为15~150mm连续变倍,物镜的像方F数为2.5,MTF曲线在50lp/mm时值均大于0.12,畸变在8%以内,是一成像质量满足实际要求的连续变倍物镜。     

基于图像处理的自动变焦人眼跟踪系统

在视觉人机交互中,为实现光学系统成像放大率不变,采用电动变焦镜头,基于图像处理跟踪人眼特征信息,自动变焦实现图像大小不变。系统以PC机为上位机对眼部图像处理,采用单片机为下位机对变焦镜头驱动控制,两者之间以串口通信。实验结果表明系统能根据人眼图像大小对变焦物镜作实时闭环控制,系统在400mm～1000mm距离内实现了连续变焦,距离分辨力为120mm。