浅谈内调焦光学系统的设计精度

为了完成对远近不同目标的观测瞄准,采用能调焦的光学系统。由于外调焦光学系统的筒长长,仪器的长度在调焦过程中发生变化,调焦中产生较大的瞄准误差和密封性不好等缺点而派生出了弥补其不足的内调焦光学系统。这种光学系统构成的仪器被广泛地应用在国防、工业生产的加工、测量、精密实验室中。对于内调焦光学系统的设计,同其     

图像式显微自动调焦、瞄准系统的研究

基于CCD图像技术提出一种新的图像式显微自动调焦、瞄准系统 ,该系统实现了通用光学仪器及现代数字化仪器中自动调焦与图像瞄准 ,解决了这类仪器自动化程度低 ,瞄准精度受人员主观影响大 ,劳动强度大 ,不易于微机化等问题。给出了新系统的结构与原理 ,分析了系统实现的精度保证 ,并对新系统进行了实验研究。     

电影经纬仪自动调焦系统

为适应高速飞行器的轨迹和姿态近距离测量的需要,我所曾研制过双反射镜式小型高速电影经纬仪。它要求自动调焦系统提高快速响应性能和调焦精度。 电影经纬仪自动调焦系统通常采用光楔或镜组作为调焦补偿元件,本文试对这两种调焦补偿元件从精度方面予以比较,并着重介绍了用镜组作为调焦补偿元件的自动调焦系统。 本文所介绍的自动调焦系统的特点是采用了直流伺服系统和线性固体组件作有源校正,提高了系统的带宽。结构上采用了调焦镜筒导轨滚动轴承的结构,系统具有快速响应的能力和较高的跟踪精度。系统具有引导距离调焦、半自动距离调焦、半自动温度调焦和手动调焦等多种操作方式。在跟踪飞行器时,既可用激光测距所得到的距离信息,也可用理论弹道的距离信息,或由计算机给出距离信息,从而自动地调整调焦镜位置,并完成距离调焦工作。 本系统在我国研制成的小型高速电影经纬仪上已获得了成功的应用。     

航空成像设备自动调焦方法

随着航空技术的不断发展,航空成像设备不断涌现,对设备调焦精度要求也越来越高。提出一种航空成像设备自动调焦方法,重点分析自动调焦控制原理和光栅法调焦原理,同时给出自动调焦系统在整个航空成像设备中的工作流程,对光学系统允许离焦量进行计算及实验验证,并说明实际照相过程中如何进行自动调焦补偿。实验表明,通过该方法进行自动调焦,调焦精度优于0.02mm,调焦时间约5s。     

高精度光学平台调焦控制系统

针对经纬仪、量子通信望远镜等光电跟踪控制系统光学平台调焦的需要,在保证跟踪控制性能和可靠性的基础上,设计了一种低成本、小体积的高精度光学调焦控制系统,以先进精简指令集计算机处理器和现场可编程门阵列为核心组成比例-积分-微分光学控制平台来实现调焦控制。分析如何提升光学平台调焦精度,利用基于缓冲运放进行信号扩展的方法提升光学平台调焦控制反馈偏差信号精度,提出3种反馈信号补偿方法并进行对比和分析,选择等分中值补偿方法对电位器反馈信号进行补偿,在不影响调焦时间的基础上简化了软硬件设计,提升了调焦精度和效率,具有低功耗、实现简单、成本低、体积小等优点。在实验中,对获取的调焦图像采用主观分析和客观评价标准相结合的方法进行调焦效果验证,证明了该设计的优势。该设计已用于某光电跟踪探测项目,在1μm级调焦精度时全程调焦时间约为3s,反应快速,性能稳定可靠。     

内调焦望远镜的视轴误差分析及牵引机构设计

在近代测量仪器中,外调焦望远镜已基本上被内调焦望远镜所取代。以移动目镜或物镜来达到调焦的望远镜称外调焦望远镜;以固定目镜和物镜并在望远镜内加入一负透镜,通过移动负透镜来改变物镜与调焦镜的距离S则称为内调焦望远镜(见图1)。     

如何检查学生实验中的调焦情况

辅导大学物理实验时,常常发现学生使用光学助视仪器(读数显微镜、望远镜)时,还没有严格地调焦,就对一个模糊的物象进行观测,致使测量结果误差很大。作为实验辅导教师,应该及时发现这个问题,并帮助学生正确调焦。可是由于每个人眼睛的视力确有差别,对一台经过仔细调焦的光学仪器,不同的人来观察,完全可能得到不同的清晰感觉,所以我们还不能简单     

一种新型投影曝光调焦方法

为研究大面积激光投影光刻的调焦,利用Zemax光学设计软件模拟离焦对光程差（OPD）和调制传递函数（MTF）的影响,分析二者对投影曝光图形质量的影响,给出系统最大的离焦量值。提出一种利用显微镜的调焦方法,分析此方法的调焦误差主要来自于显微镜景深,根据景深表达式和系统最大离焦量值,选择一款景深不大于系统最大离焦量的显微镜来构建调焦系统,并基于该调焦系统进行光刻实验。实验结果表明:利用该方法对投影成像光刻进行调焦,无论是否离焦,边缘视场与中心视场的MTF均有差异,分辨率也有差异,但这种差异不影响光刻图形的质量。     

利用相位差实现自动调度

<正> 如何在照相机上实现自动调焦已成为世界各国研究的新课题。七十年代末出现了配有自动调焦的照相机产品。如,日本的KanicaC35AF利用基线测距的原理和光电转换系统实现了自动调焦。又如,美国的Polaroid SX-70利用超声波进行测距。但是上述调焦方案均不能用于单透镜反光式照相机。下述的相位差法调焦则适用于单透镜反光式照相机。     

对地观测高分辨率TDICCD相机调焦控制系统设计

本文详细介绍了一种基于卫星平台的对地观测高分辨率空间TDICCD相机调焦控制系统的设计与实现。针对相机轨道标称值为644.6 km的太阳同步轨道,为实现对地全色成像2 m分辨率和多光谱成像8 m分辨率,推扫成像不小于100 km的地面覆盖宽度要求,采用8片TDICCD高精度交错拼接技术获得高分辨率相机焦平面,以实现对地推扫成像高分辨率和宽覆盖的要求。首先,介绍高分辨率TDICCD相机的离轴光学系统设计;然后,介绍相机调焦系统组成和TDICCD长焦平面拼接技术;最后,对相机调焦系统进行调焦精度测试,根据测试数据分析出相机调焦精度并与理论设计值进行比较分析,调焦,精度测试结果为±7.2 μm(3σ),满足高分辨率TDICCD相机在轨成像需要的高精度调焦要求。     

分光计实验望远镜快速调节十二字诀

在分光计实验中,为快速调节望远镜观测到平面镜正反两面反射回来的绿色"+"字叉丝像,文章从光路入手总结出来了分光计实验中快速调节望远镜光轴与仪器中心轴垂直的十二字决,其中"水平、铅直、等高"快速使绿色"+"字叉丝像在望远镜的视场内,"调焦"则使成像清晰无视差,"寻像、调像"实现望远镜光轴与仪器中心轴垂直。并且在关键步骤给了光路和图示指引,形象直观便于实验者理解,避免盲目操作,初学者能够自主快速完成望远镜的调节。     

航空成像系统检调焦技术分析与展望

介绍了航空成像系统的特殊工作环境及应用需求对检调焦技术的要求,讨论了当前3种主要检调焦方法：程序标定法,光学自准直法及图像对比度法,总结并比较了3种方法的检调焦精度、检调焦时间等性能指标。最后着重讨论了基于光场成像理论与光学系统离焦深度之间的关系,对基于光场成像原理的快速检调焦技术进行了深入的分析、讨论,并对该技术在航空成像系统的应用前景进行了展望分析。     

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.     

基于图像自准直自动调焦技术

根据航空相机调焦准确度要求及CCD相机成像特点,提出了一种基于图像处理技术的航空相机自动调焦系统.该系统基于自制分辨率靶标,图像清晰度函数及优化的爬山算法,利用自准直离焦补偿法实现由温度、大气压力引起航空相机离焦量的校正;通过引入飞机高度数据进行离焦量计算,并通过自准直调焦技术实现离焦校正.对本系统进行了自动调焦测试实验,结果表明,该系统对相机的离焦校正误差小于相机的1/2焦深,能够满足航空相机快速、高准确度调焦要求.     

内调焦透镜组实验介绍

内调焦透镜组实验介绍李世权侯华生柏乃炳（清华大学现代应用物理系北京１０００８４）现代光学仪器所用的成像镜头大都采用了内调焦透镜组．内调焦透镜组的特点就是在凸透镜镜组中加入了可沿光轴调整的凹透镜，其作用就是使镜组的焦距可以连续变化，因而只需在仪器内部进...     

一种新型相位-图像复合被动检测调焦机构设计

光学系统调焦是保证光电测量系统获取高质量图像的重要步骤之一。当对目标跟踪成像时光电测量系统不能及时调焦,获得的模糊图像对目标姿态、跟踪、识别和辐射特性测量造成很大的影响。在总结地基靶场检测调焦方法的基础上,设计了一种新型的相位-图像复合被动检测调焦结构。检测调焦系统对获取的图像信息进行处理,采用自动搜索算法,计算出需要的调焦量,最终找到最佳焦面位置。检测调焦样机的调焦对比试验发现,该系统的相位调焦精度优于0.08 mm,复合调焦精度优于0.02 mm,可以有效提高系统的调焦效率。     

读数显微镜调焦系统故障分析改进和维修

读数显微镜调焦系统故障分析改进和维修赵晋保（郑州工业大学数理力学系４５０００２）读数显微镜是物理实验室常用仪器之一，我们先后曾购买使用过ＪＸＤ－２５０Ａ、ＪＸＤ－２、ＪＸＤ－１１等型号的读数显微镜．其调焦系统大致可分为两种：一种是靠橡胶轮和显微镜简之...     

光杠杆的快速调节

物理实验中使用光杠杆和镜尺组时,最感困难的就是调节仪器。归结起来主要困难有两点:一是调节时从望远镜中看不到目标,是因为方向没对准还是调焦不准?无从判断;再就是调节光杠杆,使标尺中点的象处于望远镜目镜叉丝上不太容易。这既有仪器本身的不足,也有学生动手能力问题,为此笔者设计了两个附件装在仪器上,并对调节过程大致分步,上述困难便迎刃而解。一、对仪器的两点改进将一根内径约1cm、长约10cm的薄壁硬管(称之为寻物管),固定在望远镜上,     

调焦评价函数灵敏度的影响因素分析

调焦评价函数对离焦图像的灵敏度直接影响着自动调焦的精度。许多对调焦函数性能研究中,都只是对各个不同函数的灵敏度相互比较,忽略了调焦评价函数的灵敏度不仅和函数本身有关,还和调焦选择区域大小以及罔像的空间频率等参量有关的问题。从成像原理基本公式推导出调焦评价函数灵敏度的数学模型。然后根据公式得出在光学系统的焦点附近,调焦评价函数的灵敏度与图像的空间频率成高次正比关系,与调焦区域的面积成线性正比关系,与照明光源的波长和光学系统空间截止频率成二次反比关系。最后实验证明理论分析的正确性。从而为实践中的自动调焦系统设计提供理论指导,以便有目的地选择和控制调焦系统的各个参量进一步提高自动调焦精度。     

基于彩色数字图像处理的自动调焦技

针对彩色图像讨论了基于数字图像处理技术的自动调焦算法.根据彩色图像的特点，选取了能够表现图像清晰度的两种矢量范数——L1范数和L2范数分别作为粗略调焦和精确调焦的评价函数，以实现系统在大范围内的精确调焦.为了提高图像的质量，采用了既能保持图像细节又能滤除脉冲和高斯噪声的中值滤波算法和均值滤波算法相结合的矢量中值均值滤波器.实验结果表明，本调焦算法能够在大范围内调节焦距，且具有较高的调焦精度，调焦速度较快.