车载近红外变焦距光学系统设计

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变焦距镜头高斯光学设计的新方法

变焦距镜头高斯光学设计的新方法变焦距镜头是在连续变焦过程中，仍保持成像面固定不动的一种光学系统。

变焦距镜头不同于一般光学物镜，主要在于这种物镜不仅能连续变焦，且在变焦过程中，物和像之间的距离仍保持不变。

要达到这些要求，必须连续滑动系统中的某些镜组。

从事变焦系统设计时，必定预先安排高斯结构，结构的好坏往往影响光学设计的最后结果。

标签：变焦距镜头；高斯；光学设计；新方法引言由于光信息和光通讯科技快速的进步与广泛的应用，使得光电方面的产品不断的推陈出新，并迅速成为市场上需求庞大的消费性产品，例如激光打印机、扫描仪、投影电视、摄录放影机、数码相机、望眼镜、显微镜、光纤通讯等产品，因而近年来光电相关产业的发展十分蓬勃，在国内也是极有发展远景的明星产业。

居于关键性地位的光电零部件，将是影响产业发展的最重要因素，也是革新走向的风向标，尤其是光学透镜可说是光信息与光电系统中不可或缺的关键性零部件。

光学变焦能力取决于光学设计与机构设计，光学设计限制了变焦机构的选择空间。

一般运动机构不外乎齿轮、凸轮、螺旋与连杆等机构，又以凸轮机构为主，而且可经由机械补偿来修正焦点的误差。

而光学变焦就是经由直流马达带动减速齿轮组，让凸轮传动机构转动，借助两组镜群间距离改变达到变焦的动作。

传统的光学变焦系统必须以为数颇多的球面镜片组合而成，才能达到预期的效果，这样非但所制成的产品十分笨重，制作成本也高。

相对的，非球面镜片一方面可提高光学变焦系统的性能，另一方面可以减少镜片的数目，并使产品轻量化。

因此，非球面光学系统有下列优点：有效的消除像差，提高影像光学品质；简化复杂的多元结构，系统元件数量和尺寸灭少，重量减轻；使光学产品的应用范围加大；制造成本降低。

因此，非球面设计势必会取代现存的大部分光学元件的球面设计。

在几何上，球面只要用到曲率一个参数便可表示或说明清楚。

但非球面的表示可能要用到无穷级数来表达，因此有无限参数的可能，这在计算的处理上便很困难。

四片式变焦距长波红外光学系统设计

Ｖｏｌ－３６Ｎｏ．５０ｃｔ．２０１３
四片式变焦距长波红外光学系统设计
车新宇，秦志鹏，肖颖，张雅琳，戴月
（长春理工大学
摘
光电工程学院，长春
１３００２２）
要：针对３２０ｘ２４０焦平面阵列探测器（像元大小２５￣ｚｍｘ２５ｇｍ），设计了一个变倍比为３倍的长波红外连续变焦光学系
统，其工作波段为８～１２ｍ，从短焦到长焦位置的Ｆ．数从Ｏ．９８到０．８５逐渐减小，可实现焦距在４５￣１３５ｍｍ范围内连续变
焦。该系统由４组元组成，每个组元仅有一片透镜；共８个面，其中５个为非球面、１个为衍射面。使用ＺＥＭＡＸ光学设计
ｏｎｅｄｉｆｒｆａｃｔｉｖｅｓｕｒｆａｃｅａｒｅｕｓｅｄｔｏｂａｌｎｃａｅａｂｅｒｒａｔｉｏｎ．Ｔｈｅｆｏｃａｌｐｌｎｅａａｒｒａｙ（ＦＰＡ）ｄｅｔｅｃｔｏｒｉｓｏｆ３２０ｘ２４０ｐｉｘｅｌｓｎｄａ
ｅｖｅｒｙｐｉｘｅｌｐｉｔｃｈｉｓ２５ｘ２５ｇｍ．Ｔｈｅｗｏｒｋｉｎｇｗａｖｅｂａｎｄｏｆｔｈｉｓｏｐｔｉｃａｌｓｙｓｔｅｍｉｓ８ｇｍ￣１２ｇｍ．Ｔｈｅｆｏｃａｌｌｅｎｇｔｈｉｓｃｏｎｔｉｎｕ — —

大相对孔径红外变焦距光学系统设计

大相对孔径红外变焦距光学系统设计秦志鹏，车新宇，肖颖【摘要】摘要：设计了工作在8～12μm波段的非致冷红外连续变焦光学系统。

该系统由4组元5片透镜组成，其中前固定组、变倍组和补偿组均只有1片透镜，后固定组为两片。

焦距50～200mm，相对孔径较大，为1∶1。

设计过程中编写了适用于二组元变焦系统的ZEMAX宏程序，该程序可给出凸轮曲线的数据和形状，同时使像面位置不受限于高斯光学关系，能够满足某些焦距位置离焦的要求。

系统在空间频率为20lp/mm处，各个视场的MTF值均在0.4以上。

【期刊名称】长春理工大学学报（自然科学版）【年(卷),期】2013(000)005【总页数】4【关键词】光学设计；红外变焦；衍射光学；ZEMAX宏程序由于红外光谱的辐射和传输特性，使红外光学系统具有一定的穿透烟、雾、霾等限制的能力，还具有环境适应性好、隐蔽性好、能在一定程度上识别伪装目标的优点。

焦距可变的红外光学系统可以在短焦大视场时对大范围扫描，同时也可在长焦时进行小范围的仔细观察，克服了传统的定焦光学系统换镜头导致的像不连续，短时间目标丢失的缺点［1，2］。

基于以上优点，近年来，对红外连续变焦光学系统的需求日益增强。

本文设计了结构紧凑的长波红外连续变焦距光学系统。

同时将ZEMAX宏程序给出凸轮曲线数据和形状的方法应用到本设计中［3］，这种方法具有不受限于高斯光学计算，能够满足某些焦距位置离焦要求的特点。

1 光学系统设计1.1 光学设计指标要求该长波红外连续变焦光学系统采用384×288非制冷焦平面阵列探测器［4］，像元尺寸为25μm×25μm。

该系统的设计指标要求，如表1所示。

1.2 光学设计思想本设计的相对孔径较大、焦距较长，在这种情况下为使光学筒长较短，采用机械补偿中有利于减小总长的负组补偿形式；由于红外材料的透过率较低，应用较少的透镜数量，以提高到达像面的能量；利用衍射面具有负阿贝数的色散特性来校正色差［5］，将衍射面设置在前固定组的后表面，因为前组的色差会被后面的组元放大，因此在前组消色差。

光学系统设计实验报告

光学系统设计实验报告光学系统设计实验报告摘要：本实验旨在通过设计和搭建一个光学系统，探究光的传播规律和光学元件的特性。

通过实验，我们成功设计了一个光学系统，并对其进行了测试和分析。

实验结果表明，光学系统的设计和调整对于光的传播和成像具有重要影响。

引言：光学系统是由光源、光学元件和光学器件组成的系统，用于控制光的传播和成像。

光学系统设计是光学学科的重要分支，广泛应用于光学仪器、通信技术、光学显微镜等领域。

本实验旨在通过设计和搭建一个光学系统，探究光的传播规律和光学元件的特性。

实验方法：1. 准备实验所需材料和仪器，包括光源、透镜、反射镜、光屏等。

2. 搭建光学系统，根据实验要求确定光源和光学元件的位置和方向。

3. 调整光学系统，使光线聚焦在光屏上，并记录调整过程中的观察结果。

4. 测量光学系统的参数，如焦距、放大倍数等，并进行数据分析。

实验结果：通过实验，我们成功设计了一个光学系统，并对其进行了测试和分析。

实验结果表明，光学系统的设计和调整对于光的传播和成像具有重要影响。

首先，我们调整了光源的位置和方向，使光线能够尽可能均匀地照射到光学元件上。

然后，我们调整了透镜的位置和方向，使光线能够聚焦在光屏上。

在调整的过程中，我们发现透镜的位置和方向对于光的聚焦效果有着显著影响。

当透镜与光源的距离增加时，光线的聚焦效果会变差；而当透镜与光源的距离减小时，光线的聚焦效果会变好。

其次，我们测量了光学系统的参数，如焦距和放大倍数。

通过测量，我们发现透镜的焦距与其形状和材料有关。

不同形状和材料的透镜具有不同的焦距，从而影响光的聚焦效果。

此外，我们还测量了光学系统的放大倍数，发现放大倍数与透镜的焦距和物距有关。

当透镜的焦距增大或物距减小时，放大倍数会增大。

讨论：通过本实验，我们深入了解了光学系统的设计和调整原理，以及光的传播规律和光学元件的特性。

光学系统的设计和调整对于光的传播和成像具有重要影响，合理的设计和调整可以提高光学系统的性能和效果。

用于光具座自动测量焦距的变焦光学系统设计

用于光具座自动测量焦距的变焦光学系统设计蔡锦浩;杨朋利;马爱秋;冯婕;付晓庆;安静;王芝;李文婷【摘要】为了提高光具座自动测焦距时的测量精度,设计一套连续变焦光学系统.该系统包括自准直组件和变焦组件两部分,可以调节CCD靶面上接收到的图像大小,得到最佳测量结果.根据设计指标要求,在控制系统总长的基础上进行初始结构选择和像质优化.设计完成后的自准直组件焦距200mm,变焦组件焦距200 mm～20 mm,对接后的变焦系统可实现图像大小1×～10×连续调节.模拟实验表明:变焦系统像质良好,MTF曲线接近衍射极限,弥散斑小于CCD像元大小,可以满足实际检测需求.【期刊名称】《应用光学》【年(卷),期】2016(037)003【总页数】6页(P359-364)【关键词】光具座;光学设计;自动测量;变焦【作者】蔡锦浩;杨朋利;马爱秋;冯婕;付晓庆;安静;王芝;李文婷【作者单位】西安应用光学研究所,陕西西安710065;西安应用光学研究所,陕西西安710065;西安应用光学研究所,陕西西安710065;西安应用光学研究所,陕西西安710065;西安应用光学研究所,陕西西安710065;西安应用光学研究所,陕西西安710065;西安应用光学研究所,陕西西安710065;西安应用光学研究所,陕西西安710065【正文语种】中文【中图分类】TN206;TH703传统的放大率法测焦距一般在光具座上进行并用人眼观测，易受主观因素影响且待测批量大时效率较低。

CCD技术的诞生与发展使得客观自动测量焦距等光学参数成为了可能，欧美发达国家在此基础上研发了以“通用途光学测量系统”为代表的自动检测设备，该类设备不仅具有较高精度而且可以检测多种参数。

武汉测绘科技大学、厦门大学的研究人员在国内最先提出为光具座加装自动检测装置，用CCD相机、图像采集卡、计算机等代替测量显微镜和人眼，保留了光具座检测的优点并提高了检测结果的客观性[1-2]。

车载镜头光学设计流程

车载镜头光学设计流程英文回答：Designing an optical system for a car camera involves several steps and considerations. As an optical designer, my goal is to create a lens system that provides clear and sharp images in various lighting conditions and weather conditions.The first step in the design process is to define the requirements and specifications for the camera system. This includes determining the field of view, resolution, and sensitivity needed for the camera to capture the desired images. For example, if the camera is intended for use in a parking assist system, a wide field of view and high resolution may be required to accurately detect obstacles.Once the requirements are defined, I start the lens design process. This involves selecting the appropriate lens elements and arranging them in a way that achieves thedesired optical performance. I consider factors such as the focal length, aperture size, and lens materials to optimize image quality.To ensure optimal performance, I use computer-aided design (CAD) software to simulate the behavior of the lens system. This allows me to analyze the impact of different design parameters on image quality. For example, I can simulate the effect of different lens coatings on reducing lens flare and improving contrast.After the initial design is complete, I create a prototype of the lens system. This involves fabricating the lens elements and assembling them into a lens barrel. I then test the prototype to evaluate its performance. This includes measuring factors such as resolution, distortion, and chromatic aberration.Based on the test results, I may need to make adjustments to the design. This could involve modifying the lens elements, changing the lens arrangement, or adjusting the lens coatings. The goal is to achieve the desiredoptical performance while minimizing any optical imperfections.Once the final design is approved, I work with manufacturing engineers to ensure that the lens system can be mass-produced efficiently and cost-effectively. This involves considering factors such as the production process, material availability, and cost constraints.中文回答：车载镜头的光学设计流程涉及多个步骤和考虑因素。

5倍变焦距光学系统小型化设计

ｕｓｉｎｇｔｈｒｅｅｋｉｎｄｓｏｆｃｏｍｍｏｎｏｐｔｉｃａｌｍａｔｅｒｉａｌｓ．Ａｔｔｈｅｌｏｃａｔｉｏｎｏｆｔｈｅｌｏｎｇｆｏｃａｌｌｅｎｔｈ，ｃｇｏｍｂｉｎａｔｏｒｉａｌｄｅｉｇｎｏｆ
为远摄型，使得系统结构紧凑，满足导引头小型化的要求。利用ＣＯＤＥＶ光学设计软件，优化设计了焦距为３０～
１５０Ｉｎｎ，视场角为１２．９０。Ｘ１０．２５。～２．５９。× ２．０７。，筒长仅为１７４ｍｍ的变焦距光学系统，得到成像质量优良的设计结
，
ｔｕｒｉｚａｔｉｏｎｏｆｔｈｅｚｏｏｍｏｐｔｉｃａｌｓｙｓｔｅｍｉｓｄｅｓｉｇｎｅｄ．Ｔａｒｇｅｔｓａｒｅｓｅａｒｃｈｅｄａｎｄｉｄｅｎｔｉｉｅｆｄａｔｓｈｏｒｔｆｏｃａｌｌｅｎｇｔｈ，ｗｉｄｅｉｅｆｌｄ，ａｎｄｒｅｃｏｇｎｉｚｅｄａｔｌｏｎｇｆｏｃａｌｌｅｎｇｔｈ，ｎａｒｒｏｗｉｅｆｌｄ．Ｔｈｅｍｅｃｈａｎｉｃａｌｃｏｍｐｅｎｓａｔｉｏｎｍｅｔｈｏｄｉｓｓｅｌｅｃｔｅｄ
Ｍｉｎｉａｔｕｒｅｄｅｓｉｇｎｏｆ５Ｘｚｏｏｍｏｐｔｉｃａｌｓｙｓｔｅｍ

变焦距投影光学系统中的远心光路设计

引言
投影镜头的主要作用是将数字光阀上的图像
长了投影镜头与像面之间的距离。而后截距口、］棱
镜组各面之间所成的角度对投影镜头的像方出射光线的角度要求比较严格，为使棱镜系统不阻碍正常光线并避免杂散光通过，主光线与光轴的夹角要设计得尽量小，主光线在像方与光轴近似平行，即这可用像方远心光路来实现。
ＭＥＩＤａ — ａｇ，ＪＡＯｉｇｙｎｎｙｎＩＭｎ — ｉ
（ｎＩｓｉｕｅｏｐｉｄＯｐｉｓ，Ｘｉｎ７０６，ｉａｘｉｎｔｔｔｆＡｐｌｔｃａｅ１０５Ｃｈｎ）ａ
Ａｂｔａｔｓｒｃ：Ｔｈｏｔｎｏｓｔｌｃｎｒｏｍｅｓｆｒａｄｇｔｌｌｈｒｃｓｏ（ｅｃｎｉｕｕｅｅｅｔｉｚｏｌｎｏｉｉａｉｔｐｏｅｓｒＤＬＰ）ｐｏｅｔｒｃｇｒｊｃｏ
投影到大屏幕上。针对ＤＰ投影仪的数字光阀ＬＤＭＤ，使屏幕上得到的图像质量较高，析了为分
ＤＰ投影镜头应满足的性能，定了投影镜头设Ｌ确
计方案。在ＤＰ投影系统中，经处理的视频信号Ｌ将加载于ＤＭＤ上，ＭＤ把经全反射棱镜的入射光Ｄ反射到光学镜头，光学镜头把图像放大投射到屏幕上。据光路可逆性，根设计投影镜头时，屏幕作为把物，ＤＭＤ作为像。但因全反射棱镜的引入，大大加

变焦光学系统课程设计

变焦光学系统课程设计一、课程目标知识目标：1. 学生能理解变焦光学系统的基础理论，掌握变焦透镜的构造和原理。

2. 学生能够描述变焦光学系统在不同焦距下的成像特点及其应用。

3. 学生能够运用数学公式计算变焦光学系统中的焦距、放大率等基本参数。

技能目标：1. 学生通过实验操作，掌握变焦透镜的调节方法和技巧。

2. 学生能够运用所学知识分析和解决实际光学问题，如简单的相机调焦问题。

3. 学生能够设计简单的变焦光学系统，并进行模拟或实际搭建。

情感态度价值观目标：1. 学生培养对光学科技的兴趣，激发探索光学未知领域的热情。

2. 学生通过小组合作学习，培养团队协作精神和沟通能力。

3. 学生通过光学知识的学习，增强对科学方法的认识，形成严谨的科学态度。

课程性质：本课程为理科学科，以理论讲授和实验操作相结合的方式进行，注重培养学生的理论知识和实践技能。

学生特点：考虑到学生处于高年级，已具备一定的物理和数学基础，能够理解较为抽象的光学概念，并具有一定的实验操作能力。

教学要求：要求教师能够清晰讲解光学理论，通过实例分析和实验操作，使学生能够将理论与实践相结合，达到学以致用的教学目的。

同时，注重学生的参与和思考，引导他们主动探索光学知识。

通过具体的学习成果分解，为教学设计和评估提供明确依据。

二、教学内容本节教学内容紧密围绕课程目标，结合课本第四章“变焦光学系统”展开。

1. 理论部分：- 变焦光学系统概述：介绍变焦光学系统的基本概念、发展历程及应用领域。

- 变焦透镜原理：讲解变焦透镜的构造、工作原理及其数学描述。

- 成像特性：分析在不同焦距下，变焦光学系统的成像特点及其影响。

2. 实践部分：- 变焦透镜调节方法：指导学生掌握变焦透镜的调节技巧，学会在不同焦距下观察成像特点。

- 实验操作：设计实验，让学生亲自动手搭建简单的变焦光学系统，观察成像过程。

3. 教学大纲：- 第一课时：介绍变焦光学系统概述，讲解变焦透镜原理。

- 第二课时：分析成像特性，演示变焦透镜调节方法。

中波红外变焦距系统的光学设计

中波红外变焦距系统的光学设计
张良
【期刊名称】《应用光学》
【年(卷),期】2006(27)1
【摘要】由于红外探测系统具有环境适应性好、隐蔽性好、抗干扰能力强,能在一定程度上识别伪装目标,且设备体积小、重量轻、功耗低等特点,在军事上被广泛应用于红外导航、红外侦察和红外制导等方面.近年来,随着红外光学技术的长足发展及其实际应用范围的不断扩展,对红外连续变焦光学系统的需求日益增强.本文介绍了一种采用凝视型焦平面阵列探测器的中波红外变焦光学系统的设计,该系统利用了反射镜的折叠光路,其工作波长范围为3～5 μm,变倍比为20:1.最后用CODE V 光学设计软件对其像质进行了评价.
【总页数】3页(P32-34)
【作者】张良
【作者单位】中国航空工业一集团,洛阳电光设备研究所,河南,洛阳,471009
【正文语种】中文
【中图分类】TN214;TN924.2+1
【相关文献】
1.中波红外光学系统光学被动无热化设计 [J], 陈建发;王合龙;刘欣
2.光学补偿中波红外变焦光学系统设计 [J], 陈吕吉;李萍
3.四片式变焦距长波红外光学系统设计 [J], 车新宇;秦志鹏;肖颖;张雅琳;戴月
4.5倍变焦距光学系统小型化设计 [J], 王红;田铁印
5.可变焦距机器视觉镜头光学系统设计 [J], 刘巧玲;陈丽娜;余华恩;柯华恒;梁秀玲因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

联合变换相关器远红外变焦距光学系统设计

ＥＬＤＡＣ。如果忽略噪声，光学傅里叶变换系统的输入函数可以写作：
ａｘ－＝（ｙ＋（— ｙ，（，）０，）ｒ，— ）ｙ（）１
平行光经半反半透镜后分为两路，其中一路用于获
得联合变换功率谱，这样经ＣＤ实时摄取的目标图Ｃ像与事先存贮在计算机中的参考图像一起输入到电寻址液晶ＥＬＤ，联合图像经傅里叶变换透镜ＡＣＦＬ后，由平方律探测器ＣＤ进行探测，得到ｏｘＴ１Ｃ（，
Ｖ０．Ｎｏ．１２８５
表１光学系统的技术参数
该系统衍射极限的ＭＴＦ值为０７．，整体的ＭＴＦ值接
光学系统技术指标要求
近衍射极限，满足像质要求。从图５可以看出，点
列图在每一个视场的均方根半径分别为
ＷＡＮＧ－ｉｇ，ＷＡＮＧｅ－ｈｎＺｉｙｎＷｎｓｅｇ
（ａｏａｒｏｔｍｏａｐｉｌａｕｅＴｃｎｌｙｈｎｃｕｎｅｉｃｎｅａｄＴｃｎｌｙＬｂｒｔｙｏＣｎｅｐｒｒＯｔａＭｅｓｒｅｈｏｇ，ＣａｇｈｎＵｉｒｔｏｉｃｎｅｈｏ，ｏｆｙｃｏｖｓｙｆＳｅｏｇ
其中，⑧表示相关运算，表示共轭。公式中的前两
项是自相关，两输出信号重叠在输出平面中心附近。
需要的目标。达到图像识别的目的ｌ】】。相关探测是光
学模式识别中近年来最为活跃的一个研究领域．每

30x制冷型中波消热差红外变焦光学系统设计

ｅｌｅｌｅｍｅｎｔｓ．ａｍｉｄ－ｉｎｆｒａｒｅｄｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓｚｏｏｍｏｐｔｉｃａｌｓｙｓｔｅｍｗｉｔｈ３０ｚｏｏｍｒａｔｉｏｉｓｄｅｓｉｇｎｅｄ．Ｏｐｅｒａｔｉｏｎｗａｖｅｂａｎｄｏｆ
式消热差的设计。关键词：红外变焦；制冷探测器；高变倍比；二次成像
中图分类号：ＴＮ２１５文献标识码：Ａ文章编号：１６７３ — １２５５（２０１３）一０２ — ００１３ — ０５
ＤｅｓｉｇｎｏｆＣｏｏｌｅｄＭｉｄ－ｉｎｆｒａｒｅｄＡｔｈｅｒｍａｌＺｏｏｍＯｐｔｉｃａｌＳｙｓｔｅｍｗｉｔｈＲａｔｉｏｏｆ３０
高金红，付跃刚பைடு நூலகம் 刘智颖，侯振岩
（长春理工大学光电工程学院，吉林长春１３００２２）
摘
要：针对像素为６４０ｘ５１２、探测器的像元尺寸为２０ｍ的制冷型凝视焦平面阵列探测器，设计了变倍比为３０的中波红外
连续变焦光学系统。系统工作波段为３．７ — ４．８Ｉｘｍ，Ｆ数为３．７，焦距变化范围为１１．６４ — ３４９．２ｍｍ。系统由两部分组成：变焦系统和
二次成像系统，共ｌ２片透镜。其中，二次成像系统的主要作用是实现１００％冷光阑效率的同时，减小光学系统的径向尺寸。系统的空间分辨率达到２１ｌｐ／ｍｍ，在２５ｔｘｍ内能量集中在７５％以上，系统成像质量较好，在一４０一＋６０℃的温度范围内实现了光学被动

可变焦距机器视觉镜头光学系统设计

可变焦距机器视觉镜头光学系统设计刘巧玲;陈丽娜;余华恩;柯华恒;梁秀玲【摘要】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 m m～340 m m范围内变化，实现了焦距从10 m m～100 m m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／m m处调制传递函数大于0．3，满足成像要求。

%In machine vision systems ,lens is mainly responsible for imaging object on photosen‐sitive surface of image sensor .Based on machine vision systems ,the mechanical compensated zoom was adopted ,the Zemax software was used to design a visible multifocal zoom lens sys‐tem that could be applied in machine vision systems to address some specific situation w hile dif‐ferent magnification were required but working distance remained unchan ged during produc‐tion .The system has the working distance from 290 mm to 340 mm andthe focal length chan‐ging from 10 mm to 100 mm ,which makes 10 times multifocal zoom possible .The results show s that for this multifocal zoom lens ,the maximum distortion is less than 1% ,and it can best hold 1/3 inch CCD image sensor .The system imaging performance was assessed by modu‐lation transfer function(MTF) ,and MTF is greater than 0 .3 at the frequency of 100 lp/mm , w hich meets the imaging demands .【期刊名称】《应用光学》【年(卷),期】2015(000)002【总页数】7页(P199-205)【关键词】光学设计;变焦系统;机械补偿变焦;机器视觉【作者】刘巧玲;陈丽娜;余华恩;柯华恒;梁秀玲【作者单位】福建师范大学光电与信息工程学院福建省光子技术重点实验室，福建福州350007;福建师范大学光电与信息工程学院福建省光子技术重点实验室，福建福州350007;福建师范大学光电与信息工程学院福建省光子技术重点实验室，福建福州350007;福建师范大学光电与信息工程学院福建省光子技术重点实验室，福建福州350007;福建师范大学光电与信息工程学院福建省光子技术重点实验室，福建福州350007【正文语种】中文【中图分类】TN942.2;O439引言典型的机器视觉系统一般包括光源、光学镜头、智能相机、图像处理单元（或图像采集卡）、图像分析处理软件、监视器、通讯／输入输出单元等。

车载镜头光学设计流程

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带温度补偿的红外相机自动调焦系统设计

带温度补偿的红外相机自动调焦系统设计摘要：为满足红外相机的高清晰度成像要求，根据实验得到了相机在不同目标距离和不同温度条件下的调焦补偿量，利用线性拟合方法得到了基于距离和温度的调焦补偿量曲线，设计了基于直线步进电机和直线电位计的相机调焦系统。

试验证明，可有效补偿由目标距离和温度变化引起的离焦现象，系统的调焦定位精度在±0.003mm以内。

关键词：直线电机；直线电位计；调焦；1 引言变焦距镜头是光学系统的重要组成部分，随着目标距离及环境的变化，为了使目标能够成清晰的图像，光学系统必须实时的调整焦距改变像面位置。

随着相机技术的进步，对调焦精度要求越来越高，传统的凸轮及齿轮传动的调焦机构已满足不了精度的要求[1]。

本文设计了一种由直线步进电机、直线电位计、直线导轨及温度传感器等组成的调焦机构，通过上位机发送的目标距离信息和温度传感器采集的温度数据计算系统的调焦量，通过直线步进电机驱动，由精密螺杆组件带动变焦距镜组前后移动来实现焦距的精密调节，使系统能够连续稳定的获得清晰图像。

2 红外调焦系统的精度要求造成红外相机离焦主要有距离变化和温度变化两个因素。

光学系统的最大离焦量应小于相机的半焦深[2]，计算公式如下：本系统电机的步进角为1.8°，经过驱动器细分以后为0.9°，电机转一圈为360/0.9=400步。

本系统电机选用转子惯量为1.4gcm2，满足设计要求，螺杆的螺距为1.2mm，步进电机转动一步，镜组移动的距离为1.2mm/400步=0.003mm，因此最小调焦量为0.003mm。

3.3 调焦反馈机构本文采用的是丝杆螺母式设计，故使用直线电位计作为反馈原件。

选用有效长度为10mm直线电位计，数模转换采用12位AD转换芯片，满码值为4096，所以直线电位计分辨率为10/4096≈0.00244mm，0.003/0.00244≈1.23个码值，调焦量为±5mm，因此满足本系统结构精度要求。

红外仿真变焦光学系统设计

Ａｂｔａｔｉｃｈａｄｒ —ｎｔｅｌｏ（ＷＩｓｒｃ：Ｓｎｅｔｅｈｒｗａｅｉ —ｈ —ｏｐＨＬ）ｓｍｕａｉｎｓｓｅｓａｅｄｓｇｅｎｙｆｒｏｅｉｌｔｙｔｍｒｅｉｎｄｏｌｏｎｏ
ｓｅｅｏｏｅｓｍｕａｏ，ａｆｅａｉｕｎａｌｉｌｔｏｃｅｔｏｍｒｊｃｉｎｏｔａｅｋｒｔｎｉｌｔｒｉ — ｘｓｔｒｔｂｅｓｍｕａｉｎｓｈｍｅｗｉａｚｏｐｏｅｔｐｉｌｖｈｏｃ
ｗｈｓｉｒｃｉｎｉｌｔｄｉｈｖｌｎｔａｇｆ８ｍ～１ｍｓｄｓｇｅ．Ｔｈｏｍａｉｏｅｄｆａｔｓｉｅｎｔｅｗａｅｅｇｈｒｎｅｏｆｏｍｉ２ｉｅｉｎｄｅｚｏｒｔｏｏｈｙｔｍＳ３０ｎｈｉｍｅｅｆｓｏｉｐｒｉｎｉｌｓｈｎ５ｍ．ｆｔｅｓｓｅｉ．，ａｄｔｅｄａｔｒｏｐｔｄｓｅｓｏＳｅｓｔａ０
ｄｉｆｒｎｔｐｉａｐａａｔｒｆｅｅｏｔｃｌｒｍｅｅｓ。ＳｉｓＯｔｍｏｅｏｔｆｅｔｖｉｒｃｓｅｆｃｉｅ．Ｔｈｅｈａａｔｒｓｉｓｃｒｃｅｉｔｃｏｆｈｅｏｍｔｚｏ
ｐｏｅｔｏｐｉａｅｓｓｉｒｊｃｉｎｏｔｃｌｌｎｅｎＨＷＩｉｌｔｏｙｔｍｒｕｌｅ．ＴｈｎｒｒｄｚｏｓｓｅＬｓｍｕａｉｎｓｓｅａｅｏｔｎｄｉｅｉｆａｅｏｍｙｔｍ

近红外成像光学系统设计

近红外成像光学系统设计1 近红外成像光学系统近红外成像是一种非常先进的成像技术，它可以在大气湿度，灰尘和烟雾等恶劣环境中得到清晰的图像。

它可以显示夜间环境中隐藏的物体，还可以通过精细调节来提供多种模式以满足特定应用需求。

近红外成像光学系统是一种实现此功能的系统，具有多种功能。

1.1 近红外成像光学系统的组成近红外成像光学系统由近红外摄像机、近红外发射器和光学组件组成。

近红外摄像机由一个红外探测器和一个控制模块组成，可以探测目标的热量发射，产生清晰的图像。

该近红外发射器可以将红外辐射发射到目标表面，以便远程检测和计算目标特征。

此外，还需要安装一些光学组件，例如镜头、滤镜和投影仪，以提高图像质量。

1.2 近红外成像光学系统的性能可实现近红外成像光学系统的性能很高，它可以提供清晰的图像和有效的定位能力。

传感器的精确度高，可以测量准确的热量分布特征，有效识别物品的温度变化。

此外，系统可以节能环保，它只需要极少的电量运行，且检测距离远。

同时，它的灵活性也很强，可以在各种场景中工作，适用于多种应用场景，可根据客户的需求进行大量调整。

2 近红外成像光学系统的应用近红外成像光学系统可以用于多种应用，例如智能安防领域，它可以实现温度场检测，监测报警，还能够检测出可疑的人员动态；另外还可以用于医疗领域，它可以实现心脏检测，监测婴儿的温度等；与此同时，近红外成像光学系统还可以用于温度测量、工业过程控制和无人机远程监控等领域，以解决精确测量和图像识别问题。

3 近红外成像光学系统的研究近红外成像光学系统研究仍在不断发展，研究者们正在不断改进系统的精度和性能，以满足更多应用需求。

在传感器方面，正在开发新型探测器，以提高探测精度；在发射器方面，正在开发可实现远距离红外照射的新型照明系统；在光学组件方面，正在开发设计新型光学系统，以提升图像质量。

4 结论近红外成像光学系统是一种前沿的成像技术，可以用于多种应用。

它具有高精度、灵活性强、支持夜视等优点，可以满足多种特定需求。

折反式大口径三组元红外变焦距系统设计

K)
β22 f′2 f′2 + β2 P (1 -
K) q1 .
(6)
较大 ,且需要一定的光学设计经验。为此 ,我们利用 (2) 式和 (3) 式为运动光学元件 2 和 3 的运动曲
动态光学理论 ,采用解析法进行了新的设计。用动态光学理论分析可知 ,变焦光学系统实际
线的解析表达式。给定 K ,便可求出 q2 和 q3 。
为了说明问题 ,将设计结果和参考文献[ 9 ]中提供的四组元红外变焦距光学系统进行了比较。
2 设计方法
2. 1 曲线拟合法首先根据实际光学系统的性能指标 ,粗选一个
基本上能达到系统要求的变焦距光学系统模型 ,按照单调性随机给出 4～15 个点 (移动组元的间隔) , 以保证像面稳定为边界条件 ,优化像质。然后对这些点进行曲线拟合 ,取曲线上各点间的中间点进行光路计算 ,这些中间点像面可能不稳定 ,再利用光学设计软件逐点进行优化 ,重新进行曲线拟合。以此类推 ,逐步进行下去 ,得出三个光学组件的运动轨迹 ,从而得到凸轮曲线。以上对每个位置进行优化的过程充分发挥现有光学设计软件的强大功能 ,通过编制一个小程序来完成 ,从而节省计算时间和劳动强度。在计算过程中 ,可能会由于理想值与初始值之间偏离很大 ,导致计算的不收敛 ,从而使整个凸轮曲线中出现断点 ,形成凸轮曲线的跳跃、不连续。对于这种情况 ,是由于系统结构不合理造成的 ,予以淘汰。因此在设计过程中 ,要尽量选择比较好优化的系统结构。此方法与传统变焦距光学系统设计方法的最大区别是 ,不需要光学设计人员经过复杂的公式推导给出运动组元的凸轮曲线 ,而完全是通过计算程序直接给出凸轮曲线。
5 78 光学学报 22 卷

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ＤｅｉｎｏＶｅｃｅＮｅｒｉｒｒｄｏＯｐｔｃｌＳｓｅｓｇｆＡｈｉｌａ－ｎｆａｅＺｏｍｉａｙｔｍ
ＬＩＢｏ，ＸＩＵＡＮＧＹａｇ，ＬＩＣｈａｎＵｎｇ
（ｃｏｌｆｐ — ｌｃｏｉＥｇｎｅｉｇＣａｇｈｎＵｉｒｉｃｎｅｎｅｈｏｇ，ｈｎｃｕ３０２ＳｈｏｏＥｅｔｎｃｎｉｅｒ，ｈｎｃｕｎｖｓｙｏＳｉｃｄＴｃｎｌｙＣａｇｈｎ１０２）ｏＯｒｎｅｔｆｅａｏ
成像光学系统接收从物体反射或物体自发辐射的近红外光，成像在ＣＤ上。使用变焦距光学系Ｃ统的优点在于：一是利用小视场可以识别出远距离
上的目标，如人、动物、车辆等；二是利用大视场
可以观察较远距离上的环境情况，如道路修复、交通拥堵等。连续变焦可以为驾驶人员根据距离不同
设计了具有６变焦功能，工作波段７０９０ｍ的近红外成像光学系统。设计过程中求取了高斯解，进行了像差倍５～０ｎ
校正，取得了较为合理的设计结果。并给出了该变焦距光学系统的凸轮曲线。关键词：近红外；６倍变焦；高斯解；凸轮曲线中图分类号：Ｔ２９Ｐ４文献标识码：Ａ文章编号：１７－８０（０１）１０４０６２９７２１０－０３－３
ｄｓｇｅＡｒｐｒｐｉａｓｅｉｄｓｇｅｉｈａＧａｓｉｎｓｌｔｎｉｓｌｅｎｅａｅｒｔｎｉｃｒｅｔｄＴｅｃｍｅｉｎｄ．ｐｏｅｔｌｙｔｍｅｉｎｄｉｗｈｃｕｓａｏｕｉｏｖｄａｄｔｂｒａｉｏｃｅ．ｈａｏｃｓｓｎｏｓｈｏｓ
ＡｂｔａｔＡｒｇａｏｅｒｉｆｒｄｌｍｐｃｍｂｎｎｔｇｎｙｔｍａｅｕｅｅｐｔｅｄｉｅｃｅｓｅｓｒｃ：ｐｏｒｍｆｎａ－ｒｅａｏｉｉｇｗｉｉｎａｈｍａｉｇｓｓｅｃｎｂｓｄｔｈｌｒｒｔｉｒａｅｔｏｈｖｏｎｈ
而选择顺畅变换的视野。
该系统观察远距离上的目标及周同的环境情况，探洲和识别潜在的威胁，其原理如图１所示。
红外线＋星光级别ＣＤＣ
１变焦距光学系统指标的确定
１１工作波长．
光学系统工作波长限定在近红外线灯的工作波
Ｖｏ．４ＮＯ．１３１
Ｍａ．Ｏｌｒ２ｌ
车载近红外变焦距光学系统设计
刘波，向阳，刘畅
（春理工大学长光电工程院，长春１０２）３０２
摘
要：为了增加汽车驾驶员夜间的观察距离，可以采用近红外光源配合成像光学系统的方案。本文针对此种方案
ｎａ — ｆａｅｕｉｙｖｅｅｒｎｒｒｄａｘｌｉｗｉｉａｒ
第３卷第１４期２１年自然科学版）
ＪｕｎｌｆｈｎｃｕｎｖｒｉｆｃｅｃｄＴｃｎｌｙＮａｒｌｃｅｃｄｔｎ）ｏｒａｏＣａｇｈｎＵｉｅｓｙｏＳｉｅｎｅｈｏｏ（ｔａＳｉｅＥｉｏｔｎａｇｕｎｉ
ｃｖｔｓｚｍｐｔｃｌｙｔｍｓａｓｖｅｉｔｐｅ．ｕｒｅｏｆｈｉｏｏｏｉａｓｅｉｌｏｇｉｎｈｅｐａｒｓｎ
Ｋｅｏｄ：ｎａｉｆｒｄｚｏ６）Ｇｕｓｎｓｌｔｎｃｍｃｒｅｙｗｒｓｅｒｎａｅ；ｏｍ（ｘ：ａｓｉｕｉ；ａｖ－ｒａｏｏｕ
ｖｅｎｉａｃｉｔｃｏｄｎｉｐｏｒｍ，ａＺＯ（ｘｎａｉｆｒｄ７０ｍ－０ｎｉｇｇｏｔａｓｓｍｉｉｇｄｓｎｅａｎｇ．ｃｒｉｔｔｓｒｇａｗｉｔｔｈＡｇｏｈＯｌ６）ｅｒｎａｅ（５ｎ９０ｍ）ｍａｉｐｉｌｙｔｎ－ｒｎｃｅｓ
近光灯远光灯
长，范围为７０９０ｍ，中心波长８０ｍ。５～０ｎ５ｎ
１像方Ｆ数．２
距离＝０米距离＝５米９ｌＯ
图１车载近红外辅助视野原理图
Ｆｇ１Ｓｃｅｉ．ｈｍａｉｄａｒｍｆｅｉｌｔｉｇａｏｈｃｅｃｖ
汽车在夜间行驶过程中，主要靠车灯的主动照｝提供视觉。由于车灯的照明距离有限，驾驶人员｛ＪＩＩ能够观察到的最远距离为１０米左右。如果汽车在５高速行驶过程中，或周同环境较危险的状态下．１０５水远的视野并不能满足驾驶人员的要求。因此采用人功率近红外光源配合星光级别ＣＤ的方案，为Ｃ驾驶员提供一较远的辅助视野。驾驶人员能够通过