航空相机焦距CCD精密测量系统

针对传统焦距测量方法误差较大(0.24%)的问题,提出了一种测量航空大孔径相机焦距系统,论述了系统的测试原理和组成.该系统采用长焦距平行光管和面阵CCD(Charge Coupled Devices)摄像头接收图像,利用动态扫描和灰度质心法,有效地测量最佳图像位置和尺寸,使CCD上的图像分辨率达到光敏元尺寸的1/10,焦距的测量精度达到了0.1%,从根本上克服了传统测量方法的误差.与传统方法相比,实现了航空相机镜头焦距的实时在线精确测量和实际成像面位置是否正确的精确判断.     

航空相机分辨率检测系统的总体方案

在航空相机的研制过程中，对于相机各项性能指标的检验是很重要的环节。因此，一个能在地面上对相机性能进行检测的装置是必不可少的。本论文论述的就是有关于航空相机的性能检测系统的设计与实现，并且以此为背景独立对系统中相应的若干环节进行了设计、实现和调试；并对检测装置中的直线运动发生装置的运动控制系统进行了研究，利用平行光管产生平行光，以测试相机分辨率：     

用于火星探测的危险回避相机鱼眼物镜设计

结合火星上的特殊环境及成像要求,采用"非相似"成像原理,设计了一种用于火星探测的危险回避相机鱼眼物镜。该物镜的焦距4.5 mm,F#为15,系统总长43 mm,观察范围从无穷远到200 mm。仅采用三片分离透镜构成的反远距镜组,实现180°的大视场,且无胶合面和非球面。在奈奎斯特频率40 lp/mm时,MTF曲线接近衍射极限。既保证了成像质量,又做到了镜组简单、结构小巧,具有很高的实用价值。     

微面形貌光电观测系统的光学结构

针对微小面积，特别是微小“盲孔”底面形貌的非接触精密检测，提出了一种基于直接成像原理的光学结构，采用内窥式镜头解决数值孔径受限问题；通过定变焦距镜头组合达到低倍定位和高倍分析要求；利用光学微扫描器实现扫描瞄准功能，针对FC、SC光纤连接器构造设计，探测头可深入内径2．5mm盲孔，设计分辨率达到600lp／mm，主要应用于光纤端面检测、精密制造和临床诊断等领域。     

工业摄像机自动聚焦系统设计

在工业射线实时成像检测系统中,常常通过调节成像系统的光圈和焦距对被检测构件的局部位置进行放大,以达到最佳的检测灵敏度。因此光学系统焦距、光圈的调节直接影响系统的成像质量。针对这一背景,研究了自动聚焦系统的设计与实现方法。     

基于机器视觉的手机电池尺寸检测系统的设计

为了提高手机电池极耳和极耳胶尺寸检测的精度和效率,设计了一种基于工业相机、伺服电机和机械手的自动检测系统,并对该系统进行了运动控制系统和检测软件的设计,同时给出了基于视觉原理的极耳和极耳胶尺寸的实用检测方法。根据具体的测试要求完成光学设备选型,利用“VisionPro”视觉开发软件编写电池正负极耳和极耳胶尺寸测量程序。该系统具有自扫描、高精度、稳定性强和非接触等优点,对同类项目的设计有一定的参考价值。实际使用结果表明,系统尺寸测量的精度达到±0．05mm,满足实际应用的需求。     

双镜非共焦环形吸收池的数值仿真与优化设计

针对双镜式非共焦环形吸收池近轴近似设计存在的误差和结构安装调试繁复的问题,在近轴分析计算各种吸收池输入输出布局参数的基础上,利用数值仿真分析得出吸收池给定设计指标控制关键参数是相对镜面倾斜角,对于半径为50mm的球面镜,其相对镜面倾斜角应小于0.1度。据此设计加工10m光程的光纤直接耦合输入输出吸收池,整个系统无任何三维支撑调整,简化了安装和调试过程。     

基于近景摄影测量的高精度基坑变形监测技术研究

目前深基坑支护变形监测工作越来越重要，传统基坑支护外观变形监测仪器主要采用水准仪、全站仪等设备，效率及自动化程度低。近景摄影测量技术具有非接触、成本低、三维立体等特点，其变形监测精度不高，从而制约了其进一步的推广和使用。文章针对近景摄影测量问题，结合基坑支护变形特点，提出基于二维图像的近景摄影基坑支护变形监测方法，从相机检校、摄影标志设计、光照条件、拍摄参数设置和数据处理系统误差分析等方面进行分析与研究。实验结果表明，在相机镜头焦距为50 mm,摄影距离为20 m的情况下，摄影监测变形误差小于0.1 mm。该研究结果为进一步推广使用近景摄影测量技术提供了借鉴与参考。     

一种数码相机的等效焦距测试方法

给出了一种焦距测试方法，用于测量数码相机电荷藕合器件（CCD）与传统光学相机相等效的焦距。分析数码相机CCD的设计特点，指出其在使用光学成像公式计算焦距时遇到的问题。设计两种测量CCD等效焦距的实验方法，分别利用物像距离与物像长度的比例关系和平行双目成像原理，得到与CCD焦距极值对应的等效焦距。由此计算等效焦距的换算比例，最终得出该数码相机所照任意一张照片的等效焦距。实验结果验证了数码相机生产厂所给出的CCD规格说明，表明该方法可以在一定的测量精度要求下，快速有效地标定数码相机焦距。     

中等视场大相对孔径水下两档变焦光学系统

研究了水下两档变焦光学系统的设计方法并给出了具体设计实例。采用轴向移动变焦方式,变焦过程中相对孔径保持不变,相对孔径为1/1.4,系统变焦比为2,在水下的宽视场角为60,°有效焦距3.6 mm,用于大范围内搜索目标;窄视场角为20°,有效焦距7.2 mm,用于对目标进行具体分析。在空间42 lp/mm处的宽视场和窄视场的光学传递函数值均大于0.4,成像质量较好。既满足了水下成像对大相对孔径和较大视场的要求,又能够在大范围内搜索目标,小范围内对具体目标进行分析,满足实际应用的需要。     

照相镜头设计中非球面的应用

利用非球面在改善成像质量方面的优势,在镜头设计过程中引入了偶次非球面,根据理论计算和ZEMAX软件的优化,设计出一个成像质量优良的高斯镜头,通过该实例对球面设计和非球面设计进行了比较,论证了非球面在照相镜头设计中的优越性．     

航天相机地检设备电源管理系统设计

为预防调试时交流220 V经地检设备串入航天相机而引起损坏,采用铅酸蓄电池对地检设备供电,设计了航天相机地检设备的电源管理系统.介绍了铅酸蓄电池和DC-DC转换电路的特点并对电源管理系统的硬软件进行了设计.采用4个阶段快速充电法以满足提高蓄电池寿命和快速充电要求;采用DC-DC降压电路产生输出电压以提高蓄电池能量的利用...     

基于拍频莫尔条纹的长焦距测量方法

采用两个光栅，通过透镜会聚作用，使一个光栅的泰伯像与另一光栅重叠产生拍频莫尔条纹，利用拍频莫尔条纹数的测量来获得长焦距透镜的焦距；推导了基于拍频莫尔条纹的长焦距透镜焦距测量公式，分析了影响焦距测量的因素与误差，并用实际的光学实验证实了本方法可进行长焦距透镜焦距的高精度测量．     

50mm标准照相物镜折／衍混合设计

在高斯物镜的基础上,通过移去一片负镜片,同时采用折衍混合消色差设计的方法,利用ZEMAX光学设计软件优化设计了一个工作在可见光波段,焦距50mm、视场2w=47°、F／#为1：4的标准折／衍混合型照相物镜．设计结果表明,该镜头工作在可见光波段时,像差得到了较好地改善平衡,具有好的成像性能,是一个实用的照相镜头．     

激光粒度仪中的短筒功率谱采集物镜设计

为了满足测粒范围要求，光学衍射式激光粒度仪需要配备多种焦距透镜，其中长焦距透镜会使 仪器结构庞大。提出一种正负结构的远距型功率谱采集透镜设计方案，其中前组固定，更换后组透镜实现焦距F500、F800和F1000的变化，系统筒长小于600mm，并给出设计结果。该透镜系统适用于多种焦距值切换的光学系统和仪器的小型化。     

Study on Injection Moulding of High Precision Aspheric Plastic Lens

With the rapid development of information and multi me dia technologies, the demand for the optical plastic aspheric elements used in o pto-electronic devices, camera, optical disc and projector lens etc. has been i ncreased rapidly in the recent years. The key technologies of fabrication of asp heric plastic lens are the design and manufacturing moulds, selection of proper injection moulding equipment, and optimization of injection moulding parameters etc. In this paper, the effect of injection pressure,...     

鱼眼镜头的光学系统设计

鱼眼镜头是一种焦距极短但视角很大的镜头.紧凑型鱼眼镜头光学系统的工作波段在可见光范围内,全视场为172°,能很好地解决广角镜头的轴外像差和边缘像面照度问题.设计的鱼眼镜头光学系统具有结构简单、体积小、成像质量好的特点.系统总长80.9 mm,后工作距离为18.8 mm.所选像元尺寸为12μm×12μm,像素数为1 280×1 024时,CCD对应的空间分辨力为27.2 lp/mm,边缘视场的MTF值最小,优于0.60.设计结果较理想.     

高精密光学元件磨床的加工与检测系统的开发

高精密平面磨床是加工光学非球面元件的一种重要途径.出于通用性和效率的考虑,开发一套面向光学非球面元件的高精密平面磨床的加工与检测系统,以此来实现光学非球面元件的精密加工.以自行开发研制的四轴数控高精密平面磨床为研究基础,采用模块化设计,选用Delphi 7为开发语言,运用Delphi 7和Matlab混合编程技术,搭建了加工与测量系统,实现了光学非球面元件的磨削加工、面形测量、磨削补偿以及环境检测等.实验结果表明,该系统可以满足光学元件的精密加工及检测,并具有较高的工作效率.     

用平行光测薄透镜焦距的一种新方法

基于薄透镜焦平面和副光轴的性质,提供了一种用平行光测量透镜焦距的新方法。该方法中的入射光平行于待测透镜的副光轴而非主光轴。该方法的利用可以加深对薄透镜主光轴、副光轴、焦平面等光学概念的理解和应用,进一步理解近轴成像的含义。