正组补偿变焦距镜头的焦距输出函数

用于精密跟踪测量的变焦距镜头不同于普通的变焦距镜头,要求其在变信过程中实时输出高精度的系统焦距值.本文从几何光学理论出发,并结合实际变焦距镜头的参数,讨论了二组元大变倍比正组补偿交焦距镜头的焦距输出函数,可避免对变焦距镜头实际焦距的逐点标定工作.     

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。     

长焦距大口径连续变焦距光学系统

为了实现对远距离目标的实时跟踪与测量,设计了口径为650 mm,焦距为5 000~2 000 mm的连续变焦距光学系统。提出了牛顿式折反射光学系统与倒置的连续变焦距光学系统组合的设计方法,实现了光瞳的合理匹配与对接。确定了合适的入瞳位置,消除了变焦过程中像面容易产生的鬼像。通过合理匹配主系统和变焦距系统的光焦度,使得二级光谱最小化。运用CODEⅤ软件对各焦距位置的像差进行优化与平衡,使变焦距光学系统在各焦距位置的像差均得到校正与平衡,像面保持严格的一致性,从而各焦距位置成像质量良好。实验显示该系统全视场平均传递函数均在0.524以上（Nyquist频率：35 lp/mm）,满足使用要求。     

连续变焦距物镜的光学系统设计

本文介绍一种连纽变焦距物镜的变焦原理，导出变倍补偿方程式和补偿凸轮曲线计算公式。对于这种类型的连续变焦距物镜，所导出的公式都是实用的。结合具体的变焦距物镜的有关参数，说明对这些公式的具体运用。     

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。     

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。     

求解变焦距物镜象差方程程序

用该程序可求出变焦距物镜中变倍部分各组元在变焦过程中,保持象差起伏量最小应具有的象差参量P~∞和W~∞。     

大口径折反射式变焦距物镜的设计

本文介绍了一种大口径变焦距物镜的设计方法,该方法将整体光学系统分为前后两个部分,在前端光学系统采用反射式的结构来满足大口径的要求,后端光学系统采用将变焦距物镜倒接的方式,在系统的一次像面处进行组合,通过对后端倒接变焦距物镜的优化设计保证系统的成像质量。同时,通过具体的实例加以验证说明,从设计的结果看这种设计方法是可行的,并能保证系统结构的简单紧凑,解决了大口径光学系统在实现连续变焦时光学系统设计困难的问题。     

基于姿态矩阵判据的光学焦距在线快速标定

针对在轨运行的微小航天器发射过程的振动引起的结构变形和在轨太阳光照产生的结构热变形会使发射前对惯性恒星罗盘(Inertial Stellar Compass:ISC)标定的光学系统焦距偏离实际值,进而影响微小航天器的高精度姿态确定的问题,提出了一种基于姿态矩阵判据的ISC光学系统焦距在线快速标定方法.首先,分析了光学系统焦距与姿态矩阵的映射关系;然后,利用任一时刻由滤波生成的姿态矩阵,结合姿态矩阵单位正交特性的这一判据,采用迭代法实现了ISC光学系统焦距的在线快速标定.实验结果表明:该方法对ISC光学系统焦距的标定精度同星点质心提取的像素精度相当,大约为0.01个像素.该方法可在轨随时进行光学系统焦距的标定,标定速度快,且不需要采集大量姿态测量传感器的数据,标定效果良好.