显微镜工作台定位系统的设计与实现

设计了一套基于AT89C52单片机的显微镜工作台定位系统。机械传动部分采用小模数齿轮实现机械运动和动力的传递,单片机电路控制部分实现计数脉冲的获取和电机的控制,上位机控制环节完成用户命令的发布。该系统可以按照预先设定的方式控制电机,实现显微镜工作台的二维运动,两方向重复定位精度±50μm,满足了多波长光存储实验的要求,同时为医疗检验提供了自动化手段。     

显微标本无损分析仪的研究

将传统光学显微镜和CCD、计算机相结合,实现对标本的无损显微观察.在介绍系统硬件组成的同时,着重说明了图像清晰度评价与图片重建的核心算法,并用VC++加以验证和实现.清晰度评价函数采用自行设计的类灰度方差算法,即采用图像的灰度值方差作为图像的清晰度.无损显微分析仪通过精密位置控制机械结构上下移动载物台,采集样本和显微物镜在不同距离时的多幅局部清晰的图像,通过清晰度评价算法找到满足清晰度要求的局部图像,再对多个清晰的局部图像进行合成,得到清晰的整体图像.     

显微镜工作台闭环控制系统的设计与实现

高精度工作台控制系统是现代自动显微系统的重要组成部分,其精度直接影响显微镜对样品的检测质量。介绍了一种基于AT89C52单片机的显微镜工作台闭环控制系统的设计方案。工作台移动时作为检测元件的光栅输出脉冲信号。单片机控制电路实现脉冲的计数并计算误差值,控制步进电机进行反馈补偿。步进电机通过细分驱动模块可以以四种不同的步距驱动工作台移动,以实现显微镜对工作台移动速度的不同需要。8位数码管实时显示工作台移动的实际位置。实验结果表明,该系统的重复定位精度可达到0.020mm,可满足显微镜对控制工作台的要求。     

基于光栅检测的显微镜闭环扫描控制系统的设计

高精度扫描控制系统是现代扫描显微系统的重要组成部分，它影响着扫描显微镜对样品的扫描成像质量。提出了一种基于光栅检测的单片机闭环扫描控制系统的设计方案。该系统采用PC上位机发送指令，下位单片机控制扫描工作台的移动，光栅作为检测元件输出脉冲信号。单片机控制电路实现脉冲的计数并计算误差值，控制步进电机进行误差补偿。步进电机的硬件细分驱动，实现了步距2细分、4细分、8细分。实验结果表明该系统的重复定位精度达到0．005mm，满足扫描显微镜对扫描控制系统的要求。     

应用于大变倍监控摄像机的电动变焦跟踪

为了保持数字高清监控摄像机在大倍率电动变焦过程中的图像清晰度水平,提出一种新的电动变焦跟踪方法。该方法根据事先采集的若干条变焦曲线,利用几何法构造置信区间。以置信区间为变焦跟踪曲线的中心位置并且自适应地调整置信区间的位置,从而动态地修正变焦跟踪曲线。在18数字高清摄像机中实现了该方法,实验结果显示:变焦过程中对焦电机的调节位置相对于最佳位置的平均偏离水平不大于0.018 75 mm;变焦全程时间平均为4.1 s。     

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...     

三维高斯拟合激光光强快速衰减算法

为缩短衰减倍率调整的时间,提高激光参数测试的效率,提出激光光强快速衰减算法。衰减倍率精确调整量由当前衰减倍率和采集到的光斑光强真实的最大灰度值共同决定。当因光电接收器件(CCD)饱和造成采集光斑图像失真时,即衰减倍率过小时,由于激光光斑的光强通常满足高斯分布,通过对光斑图像进行处理,去除饱和部分光强信息,对剩余部分光强信息利用最小二乘法进行三维高斯拟合,还原出激光光斑光强的真实分布并获得最大灰度值;当衰减倍率过大时,根据采集光斑图像可以直接获得当前最大灰度值,最后通过计算获得最佳的衰减倍率调整值,实现了激光光强快速准确的调整。算法的有效性通过步进电机带动的双轮可变衰减器及CCD配合得到验证。     

太阳运动模拟平台的单片机控制

针对用太阳运动模拟平台实现太阳运行位置的全面预测和重现这一问题,提出了采用单片机对该平台进行控制,电机通过变频实现不同时间段不同速率运动模拟太阳运行轨迹的方法。根据输入日期计算出太阳的高度角和方位角,并转换为驱动电机的脉冲数和频率,电机带动执行机构运动使模拟光源到达预定位置。用编码器测量电机实际脉冲,定期进行误差校正来提高系统的稳定性和精度,减少误差。经过实验验证,该平台能够使模拟光源按照预计的轨迹运动,得出该方法是可行的,所设计的程序具有可靠性的结论。     

变焦距镜头组的自适应调焦的实现

介绍了ST16160自动调光变焦镜头,在无距离信息情况下实现自适应调焦的方法并做了相应的实验实验采用图像处理技术实现自适应调焦,用图像采集卡采集视频信号在内存中存成一幅图像,运用图像处理学中的锐化技术对采集到内存中的图像进行处理,锐化采用梯度运算,以梯度运算得到的结果作为检测和评估焦面是否合适的标准,结果表明对静态近目标和远目标的自适应调焦有良好的调焦效果,运用图像处理方法寻找成像清晰的位置准确可靠.     

液体变焦镜头的研究进展

相比于传统的机械变焦镜头,液体变焦镜头具有体积小、响应快、成本低和集成度高等特点,被广泛应用于图像采集、目标追踪和特征识别等领域。焦距调节方式决定了液体镜头的性能和应用,本文概括了基于液晶材料、介电泳、电化学、电润湿原理的物性控制式变焦镜头和基于静电力、电磁力、压力调节和环境响应的机械驱动式变焦镜头的研究现状,介绍了液体变焦镜头在光流控芯片内的集成应用,并指出当前面临的主要问题和解决方案。最后,对液体变焦镜头的发展前景和研究方向进行了展望和总结。     

飞行模拟器目标显示变焦距系统设计

介绍了飞行模拟器的原理及方案。讨论了飞行模拟器中目标显示变焦距成像系统的光学设计方案。探讨了垂轴放大率时的变焦距系统的特性 ,在垂轴放大率时变倍组和补偿组的共轭距均处于极值 ,在此处补偿组进行平滑换根 ,使补偿组位移曲线的上半段与下半段平滑相连 ,可以让补偿组也为整个系统变倍作出贡献 ,使得凸轮导程缩短 ,达到减小系统外形尺寸的目的。利用阻尼最小二乘法拟合出整个变焦过程中系统最佳像面的位置曲线 ,并按此设计凸轮曲线 ,即可保证系统在整个变焦过程中成像质量均处于最佳状态。成功地将上述思路应用于飞行模拟器变焦距成像系统中 ,取得了很好的效果     

等倍变焦全动型变焦距物镜理论分析

变焦系统是一种焦距可以连续变化而像面保持稳定的光学系统。而全动型变焦距物镜是一种新型的变焦系统 ,它的各组元垂轴放大率在变焦运动过程中保持相等。对等倍变焦全动型变焦距物镜做了理论分析 ,并推导出一套切实可用的高斯光学公式     

Compact zoom lens unit for camera phones

We present a novel approach to the miniaturization of an imaging system with high resolution and high optical magnification for camera phones. An optical zoom system with a mechanical shutter has been designed and developed, the mechanical shutter being necessary to assure high image quality. The shutter is integrated with the zooming lens group, which allows the zoom lens unit to be downsized. Performance of the zoom lens unit accommodates an image sensor of over five-mega-pixels and fulfills all the requirements of a camera phone.     

可变焦距机器视觉镜头光学系统设计

在机器视觉系统中,镜头的主要作用是将目标成像在图像传感器的光敏面上。针对生产过程中机器视觉系统在保持工作距离不变的情况下需获得不同的放大倍数,采用机械补偿形式,利用Zemax软件设计了一款可用于机器视觉的可见光多焦点变焦物镜系统。该系统工作距离可以在290 mm～340 mm范围内变化,实现了焦距从10 mm～100 mm的10倍多焦点变焦。设计结果表明:该变焦物镜最大畸变小于1%,最大兼容0.84 cm(1/3英寸)CCD图像传感器。用调制传递函数对系统的成像性能进行评估,该系统在空间频率100 lp/mm处调制传递函数大于0.3,满足成像要求。     

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0.01 mm以内,满足0.12 mm的设计指标.     

高变倍比连续变焦体视显微镜物镜设计

为了实现体视显微镜物镜的大变倍比连续变焦,同时尽量避免使用非球面以及衍射元件,采用双组联动型变倍补偿形式,设计了大变倍比连续变焦距体视显微镜物镜系统。该系统实现0.8~16倍的20倍连续变焦,系统工作距离达到91 mm,后工作距离达到200 mm,双组联动型结构不仅实现了大变倍比,同时保证系统结构尽量简单。设计结果表明:双组联动型变倍补偿形式对实现大变倍比以及简化结构是有利的。通过对系统成像质量以及凸轮拟合曲线进行分析,系统组元移动曲线光滑,成像质量达到要求。     

变焦距投影光学系统中的远心光路设计

介绍了含有棱镜系统的数字光处理器（DLP）投影仪连续变焦距远心镜头的设计。通过对DLP投影镜头与数字微反射镜器件之间的全反射棱镜系统进行分析，发现采用像方远心光路设计方法，可使投影系统产生的杂光大大减少。进一步研究变焦距系统远心光路的结构特征，得出了使系统在整个变焦过程中都处于远心位置的光阑轴向位移方程。借助给光阑固联一个透镜（与补偿组共同补偿变倍组）所产生的像面移动，得到了变焦曲线平缓、光焦度分配均匀且成像质量较好的投影镜头。     

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。     

高变倍比数码变焦镜头设计

为提高变焦距系统的工作性能,使其在大视场时仍具有良好的像质,且系统结构简单,易于机械设计、加工及装调,在设计中引入了传统球面光学设计与非球面相结合的设计思想。选择4个焦距位置进行设计计算,用光学设计软件ZEMAX上机调试,设计了焦距为6.9mm～91.6mm,视场5°～60°的变焦系统,整个系统由4组12片透镜组成,其中包括3个非球面,系统具有变倍比高、视场大等特点。设计结果表明：在设计中采用非球面可使系统结构紧凑,系统成像质量得到提高。