长焦距大口径连续变焦光学系统的设计

哈工大工程光学大作业_一种长焦距远摄物镜光学结构介绍

工程光学大作业 一种长焦距远摄物镜光学结构介绍 二零一二年六月

摘要 大口径长焦距远摄物镜光学结构，折反射主镜(2)位于反射主镜(3)前端，其特点是：在折反射主镜(2)的前端还设置有一分离式的，至少一面为曲面的修正透镜(1)。本实用新型可使光学仪器短镜身、口径大、焦距长、并可采用普通光学材料制成反射镜、其镜面形状均为球形，极易于生产加工，具有低球差、低彗差、高分辨率的成像质量。 关键词：远摄镜头；光学系统；复消色差 一种长焦距远摄物镜光学结构简介绍 一、相关领域研究背景 二十世纪电子工业的发展达到了一个新的高峰，光的特质性越来越体现其运用的广泛性。光电结合的产品一数码相机、激光设备等正在不断的发展和完善，现代光学在国防、航天等各个方面如激光信息元件、光电子应用领域已非常很广泛。 光电子信息处理产品包括数码照相机、照相手机、扫描仪、激光读取头、多

媒体投影仪、投影电视、网络摄像头等，光学在电子领域的运用已经不断的冲击传统光学领域每一种产品，如何将光学传统产业如照相机、望远镜等合理的与现代光电子学进行接洽、融合是传统光学设计的一大难点。 二、具体光学结构介绍 本文所介绍的物镜由折反射主镜、反射主镜、转向机构和镜头简体组成，折反射主镜位于反射主镜前端，其特征是：在折反射主镜的前端还设置有一分离式的，至少一面为曲面的修正透镜；修正透镜所具有的曲面均为球面；修正透镜既可以是一面为凸球面一面为凹球面，也可以是一面为平面一面为凸球面。本物镜的修正透镜与折反射主镜有效口径D 一致，其有效口径D 范围为60—300ram,其中优选相对口径为D ／F ：1／6～1／10；本实用新型修正透镜与折反射主镜的间 隔距离为，t H H L R R ++=32。该公式中，2222)2/(2D R R H R --=， 2233)2/(3D R R H R --=，;50~0mm t =其中：2R 为修正透镜的第二面半径，R3为折反射主镜的第一面的半径，2R H 为2R 面的弧高，3R H 为3R 面的弧高， D 为修正透镜的有效口径，t 为间隔的最合理变化区域。 下面结合图示进一步阐述本物镜工作原理。如图2为本折反射式远摄光学结构系统光学光路图，图3为其结构示意图。

变焦系统设计的小型化

doi:10．3969/j．issn．1671-1041．2011．02．013 变焦系统设计的小型化 冯蕾1，王栋2，冯冲3，张桂源1 (1．长春理工大学光电工程学院，长春130022;2．山西师范大学，临汾042603;3．东北大学，沈阳110031) 摘要: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。 关键词:变焦透镜;光学系统;小型化设计 中图分类号:TH703文献标志码:A Miniature of zoom systems design FENG Lei1，WANG Dong2，FENG Chong3，ZHANG Gui-yuan1 (1．School of Optical Enginerring，Changchun University of Science and Technology，Changchun130022，China; 2．ShanXi Normal University，Linfen042603，China;3．Northeastern University，Shenyang110031，China) Abstract:At present，as the development of optical level，the quality of zoom lens have been possible compared with fixed focus system．The zoom lens are developing to the direction of the big percentage，the greatly relative aperture and miniature．And day and day，the zoom lens are applied in widespread field．The article is based on the principle of zoom lens．A monitoring system is designed by using ZEMAX software．Zoom scope is200mm to600mm．Change percentage is3times．The system length is450mm．The results show that the zoom lens has the characteristics of miniature and light weight and small length． Key words:zoom lens;optical system;design miniature 0引言 变焦距系统是一种焦距可以连续变化而像面保持稳定，且在变焦过程中像质保持良好的光学系统。变焦的原理基于成像的一个简单性质—物像交换原则，即透镜要满足一定的共轭距可有两个位置。若物面一定，当透镜从一个位置向另一个位置移动时，像面将要发生移动，若采取补偿措施使像面不动，便构成一个变焦系统。目前变焦镜头都用改变透镜组之间的间隔来改变整个物镜的焦距。在移动透镜组改变焦距时，总是要伴着像面的移动，因此要对像面的移动给以补偿。根据变焦补偿方式的不同，补偿方法分为机械补偿法和光学补偿法。机械补偿法就是用一组透镜(通称补偿组)作少量移动以补偿像面位移。补偿透镜组的移动与其它透镜(通称变倍组)的移动方向不同且不等速。但它们的相对运动却有严格的对应关系，各透镜组通过一个复杂的凸轮机构实现相对运动。光学补偿法用几组透镜作变倍和补偿时，各透镜组的移动同向等速，只需要用简单的机构把各透镜组连在一起就行了。变焦距光学系统可以实现对目标的连续探测，已广泛应用于国民经济和国防工业的很多领域，由于光学参数，成像质量及自动化控制变焦的要求，市场难以选择到合适的光学系统满足要求，所以需要进行专门设计。 市场上常见的变焦镜头，焦距不长，总长相对比较长，结构比较复杂。这是因为受到成像质量以及加工工艺，加工条件的限制。焦距变长，系统很难校正像差，从而难以保证成像质量。本文主要研究长焦距变焦系统的小型化设计。在设计中使用了特殊材料，更好的校正了二级光谱。 1系统设计 1．1光学技术指标要求 变焦范围:200－600mm;变倍比:3x;F数为4;镜筒长度:450mm;像面接收为1/2英寸的CCD。 1．2系统分析 由于该系统的变倍比不大，焦距又比较长，所以系统中的色差和二级光谱的校正较为困难，而且变焦 □科研设计成果□仪器仪表用户 38EIC Vol．182011No．2欢迎光临本刊网站http://www．eic．com．cn

【CN109799073A】一种光学畸变测量装置及方法、图像处理系统、电子设备和显示设备【专利】

(19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 201910113048.6 (22)申请日 2019.02.13 (71)申请人 京东方科技集团股份有限公司 地址 100015 北京市朝阳区酒仙桥路10号 申请人 北京京东方光电科技有限公司 (72)发明人 薛鸿臻　马福强　刘亚丽　陈丽莉　 孙建康　张硕　 (74)专利代理机构 北京中博世达专利商标代理 有限公司 11274 代理人 周娟 (51)Int.Cl. G01M 11/02(2006.01) (54)发明名称 一种光学畸变测量装置及方法、图像处理系 统、电子设备和显示设备 (57)摘要 本发明公开一种光学畸变测量装置及方法、 图像处理系统、电子设备和显示设备，所述光学 畸变测量装置包括：接收模块，用于接收目标视 场信息；处理模块，用于利用坐标转换模型对所 述目标视场信息进行处理，获得目标视场角的屏 幕坐标；坐标输出模块，用于至少输出所述目标 视场角的屏幕坐标。权利要求书3页 说明书9页 附图10页CN 109799073 A 2019.05.24 C N 109799073 A

权　利　要　求　书1/3页CN 109799073 A 1.一种光学畸变测量装置，其特征在于，包括： 接收模块，用于接收目标视场信息； 处理模块，用于利用坐标转换模型对所述目标视场信息进行处理，获得目标视场角的屏幕坐标；所述坐标转换模型用于将同一视场角的像面坐标转换为屏幕坐标； 坐标输出模块，用于至少输出所述目标视场角的屏幕坐标。 2.根据权利要求1所述的光学畸变测量装置，其特征在于， 所述处理模块用于获得目标视场角的像面坐标，利用所述坐标转换模型对所述目标视场角的像面坐标进行处理，获得目标视场角对应的屏幕坐标；所述坐标输出模块还用于输出所述目标视场角的像面坐标。 3.根据权利要求1或2所述的光学畸变测量装置，其特征在于，所述接收模块还用于在接收目标视场信息前，接收畸变样本信息，所述畸变样本信息包括多种样本视场角的像面样本坐标以及对应的屏幕样本坐标； 所述处理模块还用于采用所述畸变样本信息对神经网络进行训练，训练所形成的神经网络作为所述坐标转换模型； 所述光学畸变测量装置还包括模型存储模块，用于存储所述坐标转换模型。 4.根据权利要求3所述的光学畸变测量装置，其特征在于，所述接收模块还用于在接收畸变样本信息后，接收图像尺寸信息，所述图像尺寸信息包括沿着屏幕坐标系的X方向上的像素数量M0和沿着屏幕坐标系的Y轴方向的像素数量N0； 所述处理模块还用于在训练神经网络前对所述畸变样本信息进行归一化处理，使得归一化处理前所述畸变样本信息含有的像面样本坐标为(X sl0，Y sl0)，归一化处理后所述畸变样本信息含有的像面样本坐标为(X sl，Y sl)；归一化处理前所述畸变样本信息含有的屏幕样本坐标为(X pl0，Y pl0)，归一化处理后所述畸变样本信息含有的屏幕样本坐标为(X pl，Y pl)；其中，X sl＝X sl0/M0，Y sl＝Y sl0/N0，X pl＝X pl0/M0，Y pl＝Y pl0/N0。 5.根据权利要求3所述的光学畸变测量装置，其特征在于， 所述神经网络的激活函数f(y)为：y为神经元的输入值； 所述神经网络的损失函数E总为：n为最后一层神经元的神经元数量，i为最后一层神经元所含有的第i个神经元，T i为最后一层神经元所含有的第i个神经元的实际输出值，O i为最后一层神经元所含有的第i个神经元的预测输出值。 6.根据权利要求1所述的光学畸变测量装置，其特征在于，还包括畸变计算模块，所述畸变计算模块的输入与坐标输出模块连接，并配置成根据多组目标视场角的像面坐标和对应的屏幕坐标计算畸变参数。 7.一种光学畸变测量方法，其特征在于，包括： 接收目标视场信息； 利用坐标转换模型对所述目标视场信息进行处理，获得目标视场角的屏幕坐标；所述坐标转换模型用于将同一视场角的像面坐标转换为屏幕坐标； 至少输出所述目标视场角的屏幕坐标。 2

内窥镜摄像系统技术要求

医疗器械产品技术要求编号： 内窥镜摄像系统 1.产品型号/规格及其划分说明 型号：ALPHA DigiCam Versatile Ⅱ HD 2.性能指标 2.1 工作条件 a) 环境温度：5℃～40℃； b) 相对湿度：30%～85%（不冷凝）； c) 大气压力范围： 700～1060hPa； d) 电源要求： 100～240VAC ±10%, 50～60Hz. 2.2基本要求 2.2.1摄像系统应全视场清晰，视场边缘无模糊现象。 2.2.2摄像系统应有较好的黑白对比和色彩还原能力，红、绿、蓝颜色无明显失真感觉。 2.2.3摄像系统的CCD器件应居中，无明显的眼见偏心。 2.2.4摄像系统的开关，调节器应操作灵活可靠，无接触不良和误动作。 2.2.5摄像系统各部分的连接应可靠，电接插件无接触不良、松动甚至脱落等现象。 2.2.6摄像头与内窥镜的连接，应操作方便，定位正确可靠，锁紧后稳固。 2.2.7摄像系统外表面应平整、光洁，不得有腐蚀斑、污染、划痕以及锋棱、毛刺等缺陷。 2.3光学变焦： 变焦镜头S.2000.71的焦距范围为16～34mm；定焦镜头系统，S.2000.81Ⅱ镜头焦距为25mm,(允差：±10%)，S.2000.77Ⅱ镜头焦距为18mm,(允差：±10%)。 2.4信噪比 摄像机控制单元的信噪比应＞62dB。 2.5基本功能 2.5.1镜头调节： 设备配备有变焦镜头和定焦镜头。变焦镜头可通过旋转镜头上的变焦环和聚焦环来分别调节焦距和焦点；定焦镜头可通过镜头上的聚焦环来调节焦点。 2.5.2内窥镜检查模式： 设备共有7种内窥镜检查模式：腹腔镜检查方案1、腹腔镜检查方案2、关节镜