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
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过程中的像面漂移量需要进行补偿。如果采用复杂的光学补偿法，会使得系统的尺寸变大，增加镜头的质量，还会使系统的透过率降低，所以不宜采用光学补偿法［1］。双组联动学法在整个变焦过程中成像质量良好，但是双组联动的前固定组焦距比较小，会有较大的二级光谱，因为二组光谱的主要贡献来自前固定组，而且双组联动中运动组份多，增加了结构和装调的难度，降低了系统的可靠性，因此本文不选用双组联动补偿法。本文选用了机械补偿法，因为此系统变倍比不大，正组补偿可以满足要求，而且正组补偿的前固定组焦距比较长，这样更有利于校正二组光谱，设法用变倍组和后固定组的二级光谱去抵消前固定组和补偿组的二组光谱，且正组补偿的补偿曲线平滑，基于上述原因综合考虑采用正组补偿［2］。
1．3光学系统的设计
首先要确定满足变倍和像面补偿要求的变焦距系统各透镜组的焦距分配问题，确定光学系统的初始结构［3］。初始结构计算的主要目的是寻找补偿组的焦距和长焦时的变焦组的倍率的取值范围，避免补偿组的运动出现无解，或是运动曲线过于平滑等严重现象。考虑应系统的长焦处焦距比较长，二级光谱会比较严重，而前固定组对系统的二组光谱贡献量又最大，从减少像差的角度分析，前固定组的焦距要越长越好，这样对系统的二组光谱贡献就越小，但是前固定组的焦距越长，就会使得系统的总长会变长，这对减小系统的外开尺寸不利［4］。因此综合两点原因，由于系统的相对孔径为4，所以最后确定的前固定组的焦距为320mm，补偿组的焦距可以选择的范围相对大一些，但是也能不过长，或是过短，过长时补偿像面位移需要的补偿量太大，过短时补偿组负担的相对孔径就会太大，这样就要复杂的透镜结构才能负担相应的孔径，但是补偿组一般不能复杂化，容易出现卡死等现象。该系统属于小相对孔径系统，所以补偿组不宜取太大。后固定组的主要任务是补偿前面系统的像差，同时缩短总长，后固定组宜采用摄远型结构［5］。当光学系统中前固定组，变倍组，补偿组，后固定组的焦距及其间隔初步确定以后，要单独对各组分进行优化，再把它们连接起来整体优化。优化的时候需要设置相应的变量，及约束函数。对透镜的厚度和空气间隔进行约束，对系统各焦距位置处的总长和焦距进行相应的约束，不断优化，反复修改，最后使得系统得到很好的成像质量。
2设计结果及像质评价2．1设计结果
系统的变焦部分由两运动组元构成。系统的前固定组用于校正各种像差，二级光谱等等，变倍组补偿组采用高折射率材料，以及低色散的材料来校正轴向色差，慧差，轴外像差［6］，系统光路追迹图如图1所示，分别为长焦距，中焦距，短焦距的二维结构图
。
图1系统光路追迹图
从上面结构图中可以看出，在整个变焦的过程中，系统的像面位置稳定不变，且补偿组只有一个双胶合，这样更有助于变焦曲线的运动。从图中可以看出，由于前固定组上长焦距的轴上光线高度最高，中长焦距次之，短焦距最低，所以前固定组对长焦距的球差，正弦差贡献最大，同时象散贡献比较大，因此往往利用前固定组的参数来校正长焦距以及中长焦距位置的像差，使之与短焦距位置的像差相等而且数值很小［7］。
2．2像质评价
评价一个光学系统的像质优劣的根据使物空间一点发出的光能量在像空间的分布状况。按几何光学的观点来看，光学系统成像的理想状况是在像空间光能量集中在一个几何点上，实际像差使能量分散，几何光学认为光学系统能分辨无限细小的物体结构，而实际情况与此不符，这表明几何光学方法不能描述能量分布问题，即光学系统成像质量评价不能单纯依靠几何光学的方法解决。多年来，人们提出多种像质
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评价方法，如几何像差、波像差、星点法、斯托列尔准则(中心点亮度)、瑞利判据、点列图、光学传递函数等。在ZEMAX 系统中我们可以直接观察变焦系统的MTF 光学传函曲线，点列图，场曲、畸变曲线。这些都是评价变焦系统的标准。传递函数是光学系统的主要评价手段之一。该系统的传递函数如图2所示，分别为长焦，中焦，短焦的传递函数曲线图
。
图2系统的传递函数图
从图中可以看出，在66lp /mm 空间的频率下短
焦和中焦成像质量很好，MTF ＞0．4，说明该系统有较高的像质，
只有在长焦时成像质量稍差，但是基本上可以满足使用要求。
3结论
本文基于变焦理论的基础，介绍了长焦距连续变焦光学系统的结构形式选择，初始结构的确定及像差平衡的方法，对可见连续变焦光学系统进行了小型化的设计，该系统具有像质好，分辨率高及体积小的特点，能够满足技术指标要求，很好的用于搜索，跟踪侦查等方面。□
参考文献
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作者简介:冯蕾(1986-)，女，硕士研究生，研究方向:主要从事光学设计方面的研究。
收稿日期:2010－11－16
本刊下期部分文章预告
能量收集电源在石油工业中的应用(王其军，郭昭学，彭本虎)汽车大灯远近光自动切换系统(邹祖军，冯进良，郭奕辰，葛明达)EoC 产品在网络模式中的应用研究(温洪明)铅酸蓄电池快速充电技术研究(王文凭，冯根生，邢一帆)660MW 超临界机组SCR 法烟气脱硝系统控制策略(张玉胜，刘瑞)一体化生产调度指挥信息管理系统的设计(李志林，徐文佳，丁倩，靳继聪)一类不确定非线性系统的自适应滑模控制(李垚)浅谈高压变频器在电厂节能改造工程中的应用(王岩)手机探测救援的定位方法研究(陈川，李雪梅，李志鹏)复合式再热汽温控制的设计与应用(于洋，祁小兵，王建)高压供电系统漏电保护装置在矿井下的应用(李白羽，兰立伟)输电线路差动保护技术研究进展(荀堂生，徐锋)射频仿真系统中RT-net 实时网络研究(杨国青，万顺生)直通道红外探测智能导盲器设计(吕列艳，胡泽，陈云生，高晓红)基于补偿控制大滞后过程控制系统研究(孟苹苹，谢文滔)基于LBP 的人脸识别(牛星，黎子盛，金子正秀)大气对红外系统作用距离的影响的研究(李莹)基于GSM 水位远程检测系统设计(孙莹)FSH3频谱分析仪在民航甚高频干扰测试中的应用探讨(潘云峰)基于LabVIEW 与声卡的音频信号采集系统与分析(张银，吕列艳)浅谈管道SCADA 监控系统的雷击防护(苏彩虹，傅强，陆英娣)基于STC89C52单片机的多目标超声波定位系统(曾贤贵，胡锦，刘胜文)基于CT 影像的肺裂计算机辅助检测方法(范立南，刘洋，孙申申)GPS 在同步电压相角测量装置中的应用(于峰，，陈振海)智能IC 卡水表控制器的设计与应用(郝桂青李健飞)应用Protel 99SE 软件实现电路的设计与仿真(袁桂玲)基于虚拟仪器的异步电机自动测试系统的研究(赵冉，王英)基于Simu-link 的光电经纬仪捕获过程仿真分析(吕卫众，黄永梅，唐涛)基于单片机控制的智能充电器设计(高晓红，胡泽，李晓明，吕列艳)边界扫描超越基本PCB 测试(崔伟，丁建中)基于VHDL 语言的交通灯控制系统设计(林建华)测井自然电位信号的常见故障及其解决方案(李健飞，郝桂青)基于LabVIEW 的音频检测系统设计(蒋灵搏)现场总线在发展数字化电厂中的前景分析(米大利，熊婷)
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进入数码时代之后，所有的数码单反相机都有自动对焦功能。用久了习以为常就会觉得这是一项必备功能，于是对自动对焦怎么来的课题就不再深究。事实上，今天的数码单反相机自动对焦系统年纪并不大，从第一台成功打开自动对焦单反市场的美能达Maxxum 7000起（1985年）也不过25年。这25年中自动对焦技术年年进步。目前的数码单反即使是入门级机身，也有多个对焦点及支持拍摄移动物体的各种功能。这在十多年前是高级机身的专利，二十多年前多半是幻想，和最早的Maxxum 7000相比更快速且准确。所以，这是一篇多少有些怀古的文章，大略介绍从最早自动对焦单反相机到独树一帜的康泰时AX（1996年）之间的演变，剩下来的就是大家耳熟能详的发展了。 早期自动对焦原型机和量产机 自动对焦的研究起源甚早，譬如尼康在1971年的Photo Expo（美国芝加哥市）展出了装在F2机身上的自动对焦镜头AF Nikkor 85mm f/4.2（见下图），徕卡也在1976年Photokina 上展出了带自动对焦系统的Correfot原型机、又在1978年Photokina上展出了功能齐全的相机，不过这些机型都没有正式量产上市。 第一台正式量产上市的自动对焦相机是柯尼卡C35 AF（1977年，下左图），这是使用霍尼韦尔的Visitronic自动对焦系统的简单（俗称傻瓜）相机。第一台有自动对焦功能的单反相机是宝丽莱在1978年推出的SX-70 Sonar OneStep（下右图）。它使用装在机顶的声纳（sonar）透过超音波测量对焦距离进行自动对焦。 第一批自动对焦单反镜头
第一波有自动对焦能力的单反镜头在1981年前后出现，它们是佳能FD 35-70mm f/4 AF和启能AF 50mm f/1.7（后来又加上了AF 35-70mm f/3.3-4.5）；下左照片是佳能AL-1机身配FD 35-70mm f/4 AF，下右是启能CE-4s机身加上AF 50mm f/1.7。 佳能和启能这两个自动对焦镜头前方都有两个小窗。启能镜头使用红外线，一个小窗后面有旋转的红外线发射器，另一个小窗内有接收器（见下图）。自动对焦时，会旋转的红外线发射器不断发出红外线、对焦马达驱动镜头移动，当接收器收到从被摄体反射回来最强的讯号时就停止对焦马达，从发射的角度和两个小窗之间的距离可以算出对焦距离。 佳能的系统比较复杂，不用红外线也没有移动的部份。镜头上两个小窗后面各有一片反光镜，两片反光镜之间是一个反光棱镜，它后面是一个CCD数组（见下图）。被摄体经过两个棱镜反射到反光棱镜、再投射到CCD上产生两个像，如果这两个像相同就表示对焦正确。在对焦时，镜头内的对焦马达驱动镜头，比较投射在CCD上的两个像，直到对焦完成为止，从两个像之间的距离就可以算出对焦距离。 佳能和启能这两个镜头与机身完全没有通信，用户把相机取景器中央的对焦点对准被摄体，再按住镜头上的对焦键进行对焦，成功后会发出提示音或亮灯（取景器中可见），然后按下快门拍摄。因为镜头和机身没有通信，佳能的镜头可以在使用FD接环的机身上自动对焦；同理，启能的镜头可以在使用宾得K接环的机身上对焦。另外，对焦马达都在镜头内，需要安装电池，所以镜头都很大且重，对焦速度相当慢、失误率颇高。更重要的是，两者都不是用镜头拍到的影像对焦，所以常会对错对象，而且近距离时有平行视差。启能镜头由于使用红外线，很容易受被摄体和相机之间的物体（譬如玻璃）干扰导致对焦失误，然而它却可以在全黑的环境中对焦。
详细讲解（反差式自动对焦与相位检测对焦）原理 本帖最后由民心于 2011-1-1 12:16 编辑 此帖更加详细的讲解两种自动对焦原理，普及技术贴。 近日富士推出一款F305EXR采用了独特的相位检测自动对焦系统。与单反相机不同，该机将CCD中内置相位侦测像素。这种传感器上的成对相位检测传感器的工作方式 与DSLR的传感器相似。 富士对焦专用像素 对比检测自动对焦在检测到最大对比度之前不断调整，因而速度较慢，相位检测自动对焦与其不同，它将入射光线分成成对的图像，执行一次相位差计算以确定对焦调整的精确方向和调整量，富士测试自动对焦检测速度最高达约0.158秒。 从富士的介绍上我们对两种自动对焦的特点有了初步了解，那么我们看看他们 的区别：
对比检测自动对焦(反差式对焦) 对比检测自动对焦系统的原理是根据焦点处画面的对比度变化，寻找对比度最大时的镜头位置，也就是准确对焦的位置。 对比自动对焦原理(图片源自新摄影)
对焦过程：随着对焦镜片开始移动，画面逐渐清晰，对比度开始上升；当画面最清晰，对比度最高时，其实已经处于合焦状态，但相机并不知道，所以会继续移动镜头，当发现对比度开始下降。进一步移动镜片，发现对比度进一步下降，相机知道已经错过焦点；镜片回退至对比度最高的位置，完成对焦。 这个过程的重复“确认”就是富士所说的“测到最大对比度之前不断调整” 相位检测自动对焦： 相位检测对焦比反差对焦多出一些硬件部分。包括一个分离镜头(和线性传感器图像通过分离镜头分离出2个图像，然后通过线性传感器检测出两个图像之间的距 离。 相位自动对焦原理(图片源自新摄影)
万方数据
第１期李永刚．等：红外连续变焦镜头的结构设计６１ 统，共有１４片透镜，包括变焦物镜系统和二次成像系统。镜片数日的增加，有利于校正像差，可提高像质；二次成像系统的作用是为了减小物镜的直径同时保证１００％的冷屏效率。 １．２变倍组导向机构选型 连续变焦镜头在连续变焦的过程中，光轴随着变倍和补偿镜组的位移始终在跳动，而光轴跳动量的大小直接影响系统的性能指标。所以变倍、补偿镜组的导向机构设计是此红外变焦距镜头结构设计的核心。变焦距镜头导向机构的种类很多，按接触摩擦性质可分成两大类：滑动摩擦机构和滚动摩擦机构。滑动摩擦机构是导轨与移动镜组之间采用滑动接触方式，滚动机构是导轨与移动镜组之间采用滚动方式…。常用的变倍机构有以下几种形式¨】：１．圆柱导轨滑动机构。这种结构变倍精度高，径向结构尺寸小，适用于变倍和补偿组光学通光口径较小的结构。 ２．两根圆柱导轨滑动机构。由于滑动部件为两根圆柱导轨，这种结构变倍精度高，承载的负荷也比第一种大。但是由于是超定位结构，光学通光口径太大，容易产生机构卡死现象，机构的径向尺寸也较大。一般适用通光口径３０—８０ｍｍ的结构。 ３．三根圆柱导轨滑动机构。这种结构的优点是运动舒适、平稳，不容易产生卡死现象，可以带动通光口径较大的光学组件。缺点是运动精度较前两种低，一般适用通光口径５０—１２０ｍｍ的结构。 滚动摩擦机构就是在上述滑动摩擦机构的基础上，加上精密轴承或者精密钢球等，来减小摩擦力矩，提高系统总体性能。 根据以上经验，本文选用两根圆柱导轨形式，并且在变倍、补偿镜组与圆柱导轨之间采用精密直线轴承配合，使该机构由滑动摩擦变为滚动摩擦。１．３调焦机构选型 调焦组的作用是通过调焦机构，使调焦镜组沿光轴方向移动，以保证在远近不同距离上的物体，都能清晰地成像在像面上。因此，它的机构优劣直接影响到变焦距镜头的成像质量。 光学系统调焦机构大体有三种方式，一种是凸轮调焦¨１，一种是采用直线电机调焦…，另一种是丝杠丝母调焦。考虑到调焦系统行程短，通光口径比较大，如果采用丝杠丝母调焦或者直线推进调焦机构，对加工装配要求就很严格，而且很容易出现卡滞现象。而采用简单的凸轮机构实现调焦过程，可以避免上述的缺点。 ２主要机械结构设计 ２．１凸轮机构设计 由于补偿组作非线性移动，直接的直线驱动很难控制其与变倍组线性同步，而采用圆柱凸轮，由凸轮的旋转同时带动变倍、补偿镜组实现直线移动，可使得驱动控制简单易行。 凸轮机构是实现由电机旋转运动转化为变倍、补偿镜组沿光轴方向平移运动的执行机构，凸轮机构主要由带齿轮的凸轮、轴承环、导轨、导钉、导环等组成，结构简图如图１所示。当电机带动带齿轮的凸轮转动时，通过导环、导钉将运动传递给变倍、补偿镜组，通过导轨的导向作用，将凸轮的旋转运动转化为变倍、补偿镜组光轴方向的平行移动。 图１变倍、补偿镜组凸轮机构简图 Ｆｉｇ．１Ｃａｍｇｕｉｄｅｍｅｃｈａｎｉｓｍｓｋｅｔｃｈｏｆ ｖａｒｉｆｏｃｕｓｉｎｇａｎｄｃｏｍｐｅｎｓａｔｉｎｇ 图２凸轮结构图 Ｆｉｇ．２Ｓｋｅｔｃｈｏｆｃａｍｃｏｎｆｉｇｕｒａｔｉｏｎ 凸轮圆周上开有两条空间曲线槽，通过这样的曲线轨迹实现确定的轨迹。其中一条为变倍用，一 条为补偿用。使变倍镜组移动时，补偿镜组做相应 万方数据
电子巡更设计方案
目录 1项目意义 (4) 2系统概述 (4) 3.1系统设计目的 (4) 3.2系统设计原则 (5) 3.3设计依据 (5) 3.4系统组成 (6) 3.5系统拓扑图 (6) 3.6解决方案示意图 (7) 3.7 系统工作流程图 (8) 3系统组成介绍 (9) 3.1“铁码3”巡更机介绍 (9) 3.1.1技术参数 (9) 3.1.2产品特点 (9) 3.2巡更点介绍 (10) 3.2.1技术参数 (10) 3.3巡检系统软件介绍 (11) 3.3.1软件主要功能模块 (12) 3.3.2软件界面介绍 (12) 4系统配置表 (15) 5技术特点及优势 (16) 5.1技术、质量指标 (16) 5.2铁码3创新点 (16) 6系统安装 (16) 6.1安装要求 (16) 6.2安装准备工作 (16) 6.3巡更点施工 (17) 6.4设置软件 (17) 7售后服务承诺 (17) 7.1售后服务主要内容 (17) 7.2系统维护 (17) 7.3售后服务管理 (18) 7.3.1售后服务管理 (18) 7.3.2质量保修费用 (18)
1项目意义 为了进一步确保智能化小区、工厂、仓库、酒店、学校等企事单位的财产安全，每个企业都加强了保安巡逻制度的建立和完善，但是仍然无法杜绝保安玩忽职守所造成的财产损失、火灾、用户投诉等现象的频繁发生。如何通过科学有效的技术手段，加强对保安巡逻人员的有效监管是当前管理者不容忽视的重要问题。通常的方法是依靠员工的自觉性，在巡检巡逻的地点上定时签到，以达到目的。但是这种方法又不能避免一次多签。作为管理者难以进行有效、公平合理的监督管理，从而形同虚设。 电子巡更系统完全可以解决这些问题，从而为管理者提高各类巡逻巡检工作的规范化及科学管理水平。杜绝了对巡逻巡检人员无法科学、准确考核管理的现象，有效地保障了企业井然有序的工作流程，把巡逻人员管理工作落到了实处。把只限于特定时间、地点及人员的考勤范围通过系统的预先设定，可满足各种场合的特殊考勤，方便记录下工作人员到达巡更点的时间及状态信息。从而达到事半功倍的效果。 2系统概述 铁码3拍照巡更管理系统是采用世界领先的RFID自动感应识别技术、计算机网络通信与数据处理技术、拍照技术，实现对巡逻人员的考核管理。只要将巡更点安装在指定的巡逻位置，巡逻人员手持巡更机到每一个巡更点采集信息后，自动记录巡逻人员所到位置的准确时间和位置名称。巡逻结束后通过USB 数据线将巡逻信息传输给计算机，就可以显示整个巡逻过程（如需要再由打印机打印，就形成一份完整的巡逻报告）。 3.1系统设计目的 ?增强安全防范管理的科学化手段，技术实现具有先进性达到行业领先水平； ?解决传统布线巡检模式下需要投大量的施工费和材料费的问题；
中波红外连续变焦光学系统设计 尹 娜，孟庆超，齐雁龙，张运强 （中国空空导弹研究院，河南洛阳 471009） 摘要：针对中波红外制冷式凝视焦平面阵列探测器，探讨了红外连续变焦系统的设计方法，并在考虑红外吊舱使用要求的基础上，设计了结构紧凑、质量轻便的机械补偿5×连续变焦光学系统。该系统工作波段3～5μm，F#为2.0，变焦范围30～150mm，变焦轨迹短而平滑，且在全焦距范围内成像质量良好。系统由7片透镜组成，采用二次成像结构，在实现冷光阑效率100%的同时缩小了系统径向尺寸。关键词：吊舱；连续变焦；二次成像；冷光阑效率 中图分类号：TN216 文献标识码：A 文章编号：1001-8891(2009)12-0694-04 Middle Infrared Continuous Zoom Optical System YIN Na，MENG Qing-chao，QI Yan-long，ZHANG Yun-qiang (China Airborne Missile Academy, Luoyang Henan 471009, China) Abstract：The designing process of infrared continuous zoom system for cooling detector with staring focal plane array has been discussed and a mechanical compensation 5× continuous zoom optical system with compact size and low weight has been presented based on the requirements of pod-using. The spectral band of the system is 3～5μm. and F#is 2.0. It can realize 30～150mm continuous zoom with a short and smooth zoom path. In the whole zoom arrange it holds high image quality. The system has 7 lenses adopts secondary imaging structure. It has 100% cold shield efficiency and can reduce the radial size of the system. Key words：pod-using；continuous zoom；secondary imaging；cold shield efficiency 引言 近些年红外前视侦查、瞄准系统中越来越多的使用红外变焦系统，其中大视场用于在大范围内搜索目标，提高捕获概率，小视场分辨率较高，用于对目标进行识别、分析。目前多见的该类变焦系统为双视场变焦系统，这种系统结构简单，易于实现，但在两档切换的过程中会出现短时的目标模糊，影响探测跟踪的连续性[1,2]。基于上述现状，本文针对红外吊舱使用，设计了了一个用于中波红外制冷探测器的、结构紧凑、质量轻便、变焦曲线短而平滑的5×连续变焦光学系统。该系统在满足吊舱光学系统对空间、重量等因素的限制条件下，通过焦距连续变化，实现对不同视场目标成像，且在变焦过程中目标不会丢失。可以预见其在各种军事目标跟踪系统中应用前景广阔。 1 系统设计方案 1.1 原理分析 连续变焦光学系统是一种机械补偿变焦系统，机械补偿根据补偿镜组的光焦度正负分为正组补偿和负组补偿两种[3]。一般而言，若假设变倍组焦距取一样，正组补偿与负组补偿比较，正组补偿细而长，负组补偿短而粗，负组补偿二级光谱和光阑球差均比正组补偿大。对于小视场和对光阑球差、二级光谱要求较低的情况下，可选负组补偿；对于大视场光学系统，或焦距较长的大倍率光学系统，考虑需要的镜头通光口径和二级光谱小，采用正组补偿较好。本文系统设计参数要求最大视场±11.9°，通光孔径75mm，属视场和孔径偏大的系统，其色差和二级光谱较难校正，因此拟采用正组补偿结构形式进行系统初始结构计算。 本文系统采用的是中波红外制冷型探测器。与非制冷探测器相比，针对制冷型设计红外变焦光学系统还有其需要特别注意的地方：制冷型探测器本身携带的冷光阑决定了所设计的光学系统的出瞳位置和大小，这是由光学设计中光瞳衔接原则[4]决定的，满足该原则即满足所谓的冷光阑效率100%。否则，若冷 694
基于图像处理的相机自动对焦方法研究综述摘要：随着各种成像设备自动化、智能化的迅速发展，自动对焦技术的应用越来越广泛。自动对焦系统一般由分析处理模块和控制驱动模块组成，而分析处理这一块是整个自动对焦系统的重中之重，从传统的测距法到像偏移法，再到近来流行的基于图像处理的自动对焦法都无不体现了自动对焦技术的发展。现在就来简单的介绍一下基于图像处理的自动对焦技术。 关键词：图像处理；自动对焦；对焦评价函数；对焦搜索策略 一自动对焦技术的发展 自动对焦技术是计算机视觉和各类成像系统的关键技术之一, 在照相机、摄像机、显微镜、内窥镜等成像系统中有着广泛的用途。自动对焦技术从20 世纪70 年代后期发展起来, 到现在已经日臻成熟并取得了广泛应用。 1.1 传统的自动对焦方法 （1）测距法： 测距法是通过向被摄物体发射光波或辐射波，并接收反射波来测量目标的距离，然后通过计算机来控制自动对焦，主要包括红外测距法、激光测距法、超声波测距法等。优点：结构简单，可靠性高；缺点：由于所拍物体的吸收和反射能力不同会造成随机噪声。 （2）像偏移法： 像偏移法是利用三角测距原理，由被摄物体发出的光线，同时进入左、右两组接收器，并成像在接收元件上，通过两组信号的对比求得合适的对焦位置。被摄物体的距离信息通过在CCD上成像位置的差异反映出来，可直接由CCD元件进行检测和分辨。优点：结构简单、可靠性高；缺点：CCD元件与光电转换、运算系统的电路技术要求较高，成本也高。
2 焦点检测自动对焦法 焦点检测法主要用于单反相机中，它是在镜头的焦点附近设置自动对焦微型组件，将镜头焦点直接作为探测对象的一种方式，它能够适应各种变焦镜头且拍摄距离大。该方法又分为反差检测和相位检测两种。 焦点检测法的优点是：在一般状况下能够较好地实现对焦，检测装置不需要发射源，能耗少，能够实现远距离对焦。其缺点是：对于运动的、细线条的或者是低反差的拍摄体进行自动对焦有困难，同时对含有偏光特性的物体对焦也比较困难。 二基于图像处理的自动对焦原理 在数字系统里面的自动对焦是基于图像处理的自动对焦，基于数字图像处理的自动对焦方法主要有离焦深度发（DFD,Depth from Defocusing）和对焦深度法（DFF,Depth from Focusing）两种。 1 离焦深度法（DFD） 离焦深度法是一种从离焦图像中取得深度信息从而完成自动对焦的方法。离焦深度法又分为基于图像恢复的离焦深度法和基于离焦量估计的离焦深度法。 离焦深度法的主要缺点是：需要事先获得成像系统精确的数学模型，才能保证对焦的精度，而该数学模型在理论上还不能精确地确定，只能近似估计，从而导致误差极大。 2 对焦深度发（DFF） 对焦深度法是一种建立在搜寻过程上的对焦方式。它通过选取一种适当的评价函数来评价不同对焦位置所获得图像的清晰度，清晰度值最大时对应最佳的对焦位置。 基于图像处理对焦的两大优点：a、调焦更加智能化，聚焦判据更加灵活和多样； b、利用计算机可以很方便地对运动执行机构进行控制，从而避开复杂的调焦电路和机构。
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
红外连续变焦镜头的结构设计 摘要：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。为了验证红外连续变焦镜头的变倍性能及其成像质量，根据某红外连续变焦镜头的光学设计特点，通过对其机械结构进行选型，最终采用不同形式的凸轮机构来实现红外变焦距镜头变倍、调焦过程，对凸轮机构、变倍导向机构、调焦机构等作了较详细的说明，并从机械设计的角度出发，对系统的杂散辐射提出了抑制措施。装调结果表明，采用凸轮机构、变倍导向机构可以实现红外连续变焦镜头的变倍及调焦过程，提出的杂散辐射措施可以有效地抑制系统的杂散辐射，提高镜头的成像质量。 关键词：红外连续变焦镜头；凸轮机构；导向机构；杂散辐射 中图分类号：TN216文献标识码：A文章编号：1672－9870（2009）01－0060－04 收稿日期：200801 作者简介：李永刚（1979
统，共有14片透镜，包括变焦物镜系统和二次成像系统。镜片数目的增加，有利于校正像差，可提高像质；二次成像系统的作用是为了减小物镜的直径同时保证100％的冷屏效率。 1.2变倍组导向机构选型 连续变焦镜头在连续变焦的过程中，光轴随着变倍和补偿镜组的位移始终在跳动，而光轴跳动量的大小直接影响系统的性能指标。所以变倍、补偿镜组的导向机构设计是此红外变焦距镜头结构设计的核心。变焦距镜头导向机构的种类很多，按接触摩擦性质可分成两大类：滑动摩擦机构和滚动摩擦机构。滑动摩擦机构是导轨与移动镜组之间采用滑动接触方式，滚动机构是导轨与移动镜组之间采用滚动方式［1］。常用的变倍机构有以下几种形式［2］： 1.圆柱导轨滑动机构。这种结构变倍精度高，径向结构尺寸小，适用于变倍和补偿组光学通光口径较小的结构。 2.两根圆柱导轨滑动机构。由于滑动部件为两根圆柱导轨，这种结构变倍精度高，承载的负荷也比第一种大。但是由于是超定位结构，光学通光口径太大，容易产生机构卡死现象，机构的径向尺寸也较大，一般适用通光口径30～80mm的结构。 3.三根圆柱导轨滑动机构。这种结构的优点是运动舒适、平稳，不容易产生卡死现象，可以带动通光口径较大的光学组件。缺点是运动精度较前两种低，一般适用通光口径50～120mm的结构。 滚动摩擦机构就是在上述滑动摩擦机构的基础上，加上精密轴承或者精密钢球等，来减小摩擦力矩，提高系统总体性能。 根据以上经验，本文选用两根圆柱导轨形式，并且在变倍、补偿镜组与圆柱导轨之间采用精密直线轴承配合，使该机构由滑动摩擦变为滚动摩擦。 1.3调焦机构选型 调焦组的作用是通过调焦机构，使调焦镜组沿光轴方向移动，以保证在远近不同距离上的物体，都能清晰地成像在像面上。因此，它的机构优劣直接影响到变焦距镜头的成像质量。 光学系统调焦机构大体有三种方式，一种是凸轮调焦［3］，一种是采用直线电机调焦［4］，另一种是丝杠丝母调焦。考虑到调焦系统行程短，通光口径比较大，如果采用丝杠丝母调焦或者直线推进调焦机构，对加工装配要求就很严格，而且很容易出现卡滞现象。而采用简单的凸轮机构实现调焦过程，可以避免上述的缺点。 2主要机械结构设计 2.1凸轮机构设计 由于补偿组作非线性移动，直接的直线驱动很难控制其与变倍组线性同步，而采用圆柱凸轮，由凸轮的旋转同时带动变倍、补偿镜组实现直线移动，可使得驱动控制简单易行。 凸轮机构是实现由电机旋转运动转化为变倍、补偿镜组沿光轴方向平移运动的执行机构，凸轮机构主要由带齿轮的凸轮、轴承环、导轨、导钉、导环等组成，结构简图如图1所示。当电机带动带齿轮的凸轮转动时，通过导环、导钉将运动传递给变倍、补偿镜组，通过导轨的导向作用，将凸轮的旋 转运动转化为变倍、补偿镜组光轴方向的平行移动。 图1变倍、补偿镜组凸轮机构简图 Fig.1Cam guide mechanism sketch of varifocusing and compensating 图2凸轮结构图 Fig.2Sketch of cam configuration 凸轮圆周上开有两条空间曲线槽，通过这样的曲线轨迹实现确定的轨迹。其中一条为变倍用，一条为补偿用。使变倍镜组移动时，补偿镜组做相应 李永刚，等：红外连续变焦镜头的结构设计 第1期61
AF摄像头工作模式原理 AF(Auto Focus)自动对焦：自动对焦有两种方式，根据控制原理分为主动式和被动式两种。主动式自动对焦通过相机发射红外线，根据反射回来的射线信号确定被摄体的距离，再自动调节镜头，实现自动对焦。被动式对焦有一点仿生学的味道，是分析物体的成像判断是否已经聚焦，比较精确，但技术复杂，成本高，而且在低照度条件下难以准确聚焦，多用于高档专业相机。一些高智能相机还可以锁定运动的被摄体甚至眼控对焦。 有的手机平台上引出的GPIO口控制或者是Sensor中集成的AF算法，不需要单独使用MCU，有的手机平台是靠MCU集成AF算法,比如MTK的6228。Sensor 的AF算法是在ISP（DSP）的fireware里面的，就是MCU. 对于Sensor带有AF功能的一般通过I2C下命令就行了。手机平台如果是采用IO口控制的话，软件必须有AF的算法，根据图像的清晰度通过IO口控制马达的驱动IC使VCM或者Step（步进电机）动作。 实际上和音圈的原理是一样的,首先对马达供给有低到高的直流电VCM的转子由低到高走完全程,在走的过程中使用IC读取SENSOR固定位置上的亮度数值并记录实时电流数值,到达顶端后在供给马达在sensor亮度值最高时的电压,用VC开发会比较快。镜头直接就可以拧进VCM马达的镜头槽中的，在你给VCM 进行控制时可以有两种控制方式一种时PWm控制方式，还有的是IIC的控制方
式，在控制信号输入到驱动芯片时，驱动信号便发出电流来驱动VCm马达，使VCm马达机构上下移动，所以就实现了自动对焦的目的。 基于DSP的自动对焦系统，自动对焦技术是计算机视觉和各类成像系统的关键技术之一,在国外AF技术已经非常普遍，照相机、摄像机、显微镜、内窥镜等成像系统中有着广泛的用途。在我们国家这个方面应用比较少。传统的自动对焦技术较多采用测距法,即通过测出物距,由镜头方程求出系统的像距或焦距,来调整系统使之处于准确对焦的状态。随着现代计算技术的发展和数字图像处理理论的日益成熟,自动对焦技术进入一个新的数字时代,越来越多的自动对焦方法基于图像处理理论对图像有关信息进行分析计算,然后根据控制策略驱动电机,调节系统使之准确对焦。 本文利用数字式CMOS图像传感器作为感像器件,运用DSP芯片采集图像信息并计算系统的对焦评价函数,根据优化的爬山搜索算法控制驱动步进电机,调节系统光学镜头组的位置,使系统成像清晰,从而实现自动对焦。这是一种数字式的自动对焦方法,其准确性和实时性使其在视频展示台和显微镜等设备中的应用具有广泛的前景。
红外连续变焦镜头 一、基本原理 利用光学系统中两个或两个以上透镜组的移动，改变光学系统的组合焦距，同时保持像面位置不动，且在变焦过程中像质始终保持良好。 二、光学系统 机械补偿变焦系统：各运动组元按不同的运动规律作相对复杂的对应移动，最终达到防止像面移动的目的。机械补偿法变焦镜头：一组透镜做线性移动(通称变倍组)以改变焦距，另一组透镜(通称补偿组)作少量非线性移动以补偿像面位移，来达到光学系统既变倍而像面位置又稳定的要求。变倍组一般是负透镜组,补偿组有取正透镜组,也有取负透镜组的。补偿透镜组的移动与变倍透镜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。这类变焦距镜头的焦距在一定范围内连续改变。 三、光学结构 机械补偿变焦距镜头，其光学结构由前固定组，变倍组，补偿组，后固定组组成。 1、前固定组：其作用是给系统提供固定的像； 2、变倍组：担负着系统的变倍作用，做线性移动以改变焦距； 3、补偿组：按一定的曲线轨迹作非线性运动，以补偿变倍组在变倍过程中所产生的像面移动；
4、后固定组：用于将补偿组的像转化为系统的最后实像，并调整系统的合成焦距值、设备孔径光阑，保证在变焦运动中系统的相对孔径不变。 四、连续变焦机构 主要由电机、齿轮、变倍凸轮、限位装置、导向销、变倍组、补偿组、导向机构等组成，其中，导向机构和变倍凸轮设计是连续变焦机构的核心技术。工作原理为：当产品需要进行变焦时，由控制系统发给电机变倍信号，电机驱动齿轮，由齿轮带动变倍凸轮进行运动，此时，变倍组和补偿组通过导向销在满足函数关系的两条凸轮槽中进行运动，实现变倍组和补偿组直线运动，当变倍组和补偿组移动到两个极限位置时，通过压力开关来控制驱动电机的工作。精密电位计在齿轮的驱动下随变倍凸轮一起转动，电位计随着变倍凸轮转角的不同输出不同的电压，通过对电压值的换算可以得到系统的对应焦距。 1、变倍组导向机构 （1）一根光杠导轨和滚珠丝杠组合机构。这种结构精度较高，由于变倍和补偿同时移动的轨迹不同，需要两套导向驱动机构，占用较大空间，控制系统设计也有难度。 （2）两根圆柱导轨滑动机构。由于滑动部件为两根圆柱导轨，这种结构变倍精度高，承载的负荷也比第一种大。但是由于是超定位结构，光学通光口径太大，容易产生机构卡死现象，机构的径向尺寸也较大。一般适用通光口径30—80 mm的结构。 （3）三根圆柱导轨滑动机构。这种结构的优点是运动舒适、平
基于智能相机的三可变镜头自动控制系统 KOWA镜头有视频处理电路实现自动聚焦 博世视频自动光圈 https://www.doczj.com/doc/677885367.html,/products/japanlens/tlzjlens/1018.html 可变（AI视频）自动聚焦变焦镜头TM20Z1024AFP自动 https://www.doczj.com/doc/677885367.html,/cctv/af.htm ▼KZ0660AF系列▼KZ0880AF系列 ▼KZ75112AF系 列 ▼KZ10200AF系列▼KZ15300AF系列▼KZ8585AFIR系列 ▼KZ86154AFIR系列 自动对焦原理(转载) 此帖对""的评论 在数码相机中，对焦是保证所记录的影像取得清晰效果的关键步骤。对焦机构就是用来调节镜头和CCD之间的距离，使得像平面落在CCD的成像表面。目前，常用的数码相机中多采用自动对焦，即根据被拍摄目标的距离，由电路驱动马达移动镜片到相应的位置上，从而使被拍摄目标自动清晰成像。 从基本原理来说，自动对焦可以分成两大类：一类是基于镜头与被拍摄目标之间距离测量的测距自动对焦，另一类是基于对焦屏上成像清晰的聚焦检测自动对焦。 1.测距自动对焦 测距自动对焦主要有红外线测距法和超声波测距法。 红外线测距法该方法的原理是由照相机主动发射红外线作为测距光源，并由红外发光二极管间构成的几何关系,然后计算出对焦距离。 超声波测距法该方法是根据超声波在数码相机和被摄物之间传播的时间进行测距的。数码相机上分别装有超声波的发射和接收装置，工作时由超声振动发生器发出持续超声波，超声波到达被摄体后，立即返回被接收器
感知,然后由集成电路根据超声波的往返时间来计算确定对焦距离。 红外线式和超声波式自动对焦是利用主动发射光波或声波进行测距的，称之为主动式自动对焦。 2.聚焦检测自动对焦 聚焦检测方法主要有对比度法和相位法 a 对比度法该方法是通过检测图像的轮廓边缘实现自动对焦的。图像的轮廓边缘越清晰，则它的亮度梯度就越大，或者说边缘处景物和背景之间的对比度就越大。反之，失焦的图像,轮廓边缘模糊不清，亮度梯度或对比度下降；失焦越远，对比度越低。利用这个原理，将两个光电检测器放在CCD前后相等距离处，被摄影物的图像经过分光同时成在这两个检测器上，分别输出其成像的对比度。当两个检测器所输出的对比度相差的绝对值最小时，说明对焦的像面刚好在两个检测器中间，即和CCD的成像表面接近，于是对焦完成。 b 相位法该方法是通过检测像的偏移量实现自动对焦的。 在感光CCD的位置放置一个由平行线条组成的网格板， 线条相继为透光和不透光。网络板后适当位置上与光轴对称地放置两个受光元件。网络板在与光轴垂直方向上往复振动。当聚焦面与网络板重合时，通过网格板透光线条的光同时到达其后面的两个受光元件。而当离焦时，光束只能先后到达两个受光元件，于是它们的输出信号之间有相位差。有相位差的两个信号经电路处理后即可控制执行机构来调节物镜的位置，使聚焦面与网格板的平面重合。 3.各种自动对焦的特点 各种自动对焦方式各有其局限性。例如红外测距和超声测距的对焦方法，当被测目标对红外光或超声波有较强的吸收作用时，将使测距系统失灵或对焦不准确；而对比度法聚焦检测受光照条件的制约，当光线暗弱或被摄体与背景明暗差别很小时，对焦就会有困难，甚至失去作用。 4.应用分析 目前市场的消费级数码相机很多采用对比度法进行自动对焦，从对比度法的原理可知，当两个检测器所输出的对比度差值绝对值最小时是最佳状态，我们假定两个检测器所输出的对比度差值的绝对值为m, 要使m最小，必须多次移动镜头后再利用差值法逐次逼近.多次移动镜头需要耗费很多时间，而数码相机对于对焦时间又有一定的要求，这本身是一对矛盾，所以折中的办法就是，在满足使用的情况下，给定一个值，我们暂且假定为Q,只要m < Q ，我们就认为是对焦成功。 所以我们可以得出下列结论： a Q值设定的越小自动对焦的精度就越高，对焦的速度越慢。反之Q值越大，对焦精度就越低，对焦的速度就越快。 b 图像的反差越大，光线强，差值法逐次逼近的速度越快，容易满足对焦条件。 c 图像的反差越小，光线弱，差值法逐次逼近的速度越慢，不易对焦，光线很弱时，根本无法完成对焦。 从而我们即可知道在不同的情况下，根据我们的需要来设定这个Q值，以满足要求。目前的数码相机的对焦速度是不可调整的，已经固化在fireware中，但我们可以从相机的不同设定中看到对焦速度的差别。 我们可以简单将数码相机的应用分为以下几档： a 高精度档此档对焦最慢，对光线要求高。 b 普通精度档此档对焦最一般，对光线要求不是太苛刻。 c 次精度档此档对焦速度稍快，但精度有所下降。 d 低精度档此档对焦速度最快，但对焦的精度很低。 5.实例说明 下面结合FZ10我们分析一下不同的对焦速度的应用： 做为数码相机的应用，我们就很容易的将FZ10的各种固化模式进行归类： 微距模式就是FZ10的小花模式应该属于高精度档，一般拍时光线不错，自动对焦慢点没关系，主要是要获得
第15卷 第7期 2007年7月 光学精密工程 Optics and Precision Engineering Vol.15 No.7 J ul.2007 收稿日期:2007201222;修订日期:2007203220. 基金项目:国家自然科学基金资助项目(No.60471024) 文章编号 10042924X (2007)0721038206 中波红外连续变焦光学系统 郜洪云1,熊 涛2,杨长城2 (1.武汉理工大学,湖北武汉430070;2.华中光电技术研究所,湖北武汉430074) 摘要:针对制冷式320×240凝视焦平面阵列探测器,设计了一个中波红外连续变焦光学系统。该系统由变焦物镜系统和二次成像系统构成,包括7片透镜,引入一个非球面,并采用两个反射镜折叠光路。利用变焦系统原理和光学设计软件给出了系统的光学参数和外形结构图,并对其像质和冷反射进行了系统分析。该系统可以实现50～500mm 的连续变焦,工作波段为3.7～4.8μm ,满足100%冷光阑效率。结构紧凑,像质较好,变焦行程短,变焦轨迹平滑。关 键 词:红外光学系统;连续变焦;光学设计中图分类号:TN216 文献标识码:A Middle infrared continuous zoom optical system GAO Hong 2yun 1,XION G Tao 2,YAN G Chang 2cheng 2 (1.W uhan Uni versit y of Technolog y ,W uhan 430070,Chi na; 2.H uaz hon g I nstit ute of O ptoelect ronic Technolog y ,W uhan 430074,Chi na ) Abstract :For cool 320×240detector wit h staring focal plane array ,a middle inf rared continuous zoom a optical system was presented.The optical system using optical configuration of reflect mirror fold is composed of a zoo m object lens system and a secondary imaging system ,including seven lenses and two reflectors.Based on t he p ractical requirement and feat ure parameters of detector ,t he optical de 2sign parameters were given.U sing zoom system principle and optical design software ,t he schematic diagram ,modulatio n t ransfer f unction (M TF )curve ,spot diagram ,and Root Mean Square (RMS )value of t he spot diameter were investigated.Finally ,t he cold reflection ray 2t racing of short EFL end was st udied and t he correlative schematic diagram was also given.The result s indicate t hat t he optical system wit h 3.7～4.8μm spect ral region can realize 50～500mm continuous zoom and satisfy 100%cold shield efficiency.It has t he advantages of simple st ruct ure ,high image quality ,short zoom pat h and smoot h zoom locus.And moreover ,only one asp heric surface is adopted in t he system ,so t he system is in a low p rice and easy to machine and adjust. K ey w ords :infrared optical system ;continuous zoo m ;optical design
从550D到1DX 佳能EOS数码单反对焦系统解读 转自：网易数码（和同样的新手们一起分享这些好知识）2011-11-07 在数码单反相机中，对焦系统扮演着非常重要的角色。很多情况下，对焦系统给最终照片带来的影响甚至可以排在感光元件、影像处理器的前面——没错，只有清晰的照片才有可能谈论画质。特别是在近几年来，中低端数码单反相机普遍采用规格相近感光元件的情况下，对焦系统已经成为划分数码相机档次的最重要标志。下面，我们就以佳能EOS数码单反相机为例，向大家解析一下不同级别数码单反相机的对焦系统特性。 相机内的自动对焦模块 『相关概念1：对焦点的类型』 我们通常称呼的『对焦点』，其实是由一条条线型对焦传感器组成的。根据对焦传感器的组合方式，我们可以将对焦点划分为单线型（1条对焦传感器）、双线型（2条对焦传感器平行放置）、十字型（2条对焦传感器呈『十』字交叉放置）等不同类型。需要知道的是，对焦传感器检测的是方向上与其相切的光线，即横向对焦传感器检测纵向光线、纵向对焦传感器检测横向光线。 『相关概念2：对焦传感器的精度』 在介绍对焦系统的文字中，我们常会见到类似『Fx.x对焦传感器』的字样。Fx.x代表了该对焦传感器可在镜头最大光圈大于或等于Fx.x时进行工作；并且Fx.x的数字越小，该对焦传感器的精度越高。例如： - F2.8对焦传感器在搭配最大光圈大于或等于F2.8的镜头时，可以比F5.6对焦传感器提供更高的对焦精度； - 当镜头最大光圈小于F2.8时，F5.6对焦传感器可正常工作，而F2.8对焦传感器不能工作。 再次强调：此处的Fx.x指镜头的最大光圈而不是拍摄时所设置的光圈。因为现代数码单反相机都是全开光圈下取景，只有按下快门的瞬间才会收缩光圈的。所以，并不存在『某镜头F1.4跑焦F2.8不跑焦』的情况。 扩展阅读：佳能对7D对焦系统的官方介绍 『相关概念3：对焦传感器的适应性』