自动调焦系统速度评估与仿真

为了有效避免自动调焦算法在验证评估过程中需要依赖于调焦硬件机构的问题,研制了一套基于离焦图像模拟的自动调焦性能评估与仿真系统。该系统通过生成不同离焦状态下的图像,实现如下两方面的功能:一方面可以实现不同清晰度评价函数的性能评估;另一方面还可以根据调焦系统的设定参数,对调焦过程调整以及调焦窗口选取进行效果仿真和性能评估。实验结果表明,该系统可以根据设定的光机参数,对自动调焦过程中清晰度评价函数性能、调焦效果、搜索路径、调整耗时等性能进行初步仿真和评估。也可以为调焦系统的光学系统、机械结构以及电机驱动的设计提供一定的参考依据。     

轻小型空间遥感相机精密调焦机构设计与试验

空间遥感相机在发射过程中及其在轨运行时,由于大气压力、温度、力学环境等的变化,导致焦面离焦。为了满足成像质量要求,相机在空间投入使用之前必须对偏离的焦面进行校正。针对轻小型空间相机的使用特性及要求,设计了一套调焦范围3 mm的像面移动式调焦机构,质量仅为3.25 kg。利用蜗杆传动的自锁性,防止焦面组件在外力作用下发生窜动。选用微型精密级直线滚动导轨保证CMOS靶面的直线性精度。同时利用光电编码器（16位）实时反馈靶面的位置信息,以保证其定位精度。对调焦机构进行了理论分析、动力学分析及试验验证、精度测试及分析、焦面标定试验等。试验结果表明:调焦机构的一阶固有频率为182.7 Hz,可以有效地避免共振现象;CMOS靶面的直线性精度优于20,定位精度优于4.2 m,满足调焦精度要求;焦面标定试验验证了调焦机构设计的有效性,满足了空间遥感相机的成像质量要求。     

长焦面空间相机调焦机构分析与验证

为了补偿空间相机由于地面定标环境和在轨工作环境不同及发射时振动冲击引起的焦面离焦,保证空间相机在轨成像质量,设计了焦面调焦机构。首先,针对尺寸超长焦面,采用增设调焦内框来增加焦面基板刚度,通过蜗轮蜗杆传动驱动丝杠运动实现机构自锁。其次,利用有限元分析软件patran/nastran建立了调焦机构的有限元模型,用mpc模拟导轨连接,对调焦机构进行模态分析。最后,对调焦机构进行了力学试验验证和精度测试。试验及测试结果表明:设计的调焦机构动态刚度高,一阶计算模态为228.7Hz,而试验得到一阶模态为223.9Hz,两者相差2%;调焦灵敏度达0.25m,调焦精度达到6.3m,焦面基板两端同步误差达到4m,满足航天相机对调焦机构高分辨率、高精度、高可靠性的要求。     

长线阵大负载焦平面调焦机构设计

空间相机运载过程的冲击振动及在轨复杂力热环境的影响容易导致相机焦平面与像面的不重合,产生离焦问题。针对长线阵大负载焦平面离焦问题,设计了一种调焦机构。该机构采用两套机构驱动,可以提供大的驱动力矩,并采用两组过约束导轨保证其力学性能。每套驱动机构由步进电机、滚珠丝杠、编码器、滚动导轨和齿轮系组成。对调焦机构建立了有限元仿真分析模型,通过模态分析,验证了该结构具有较好的刚性,能够满足相应的力学条件要求。后续通过力学试验后的精度测试对调焦精度、稳定性精度分析表明:该调焦机构的调焦精度为3.8 μm,稳定性小于5″, 同步精度为1.1 μm。设计及试验证明,该调焦机构具有较高的调焦精度和可靠性,可以满足一定范围内长线阵焦面精密调焦需要。     

机载航空侦察相机调焦机构设计

本文针对一种机载和航空侦察相机,研究了导致航空相机焦面偏离的各种原因,指出温度、大气压力变化和照相距离的变化,是导致相机离焦的主要原因。通过对该原因的分析、研究,确定了自动调焦系统方案,设计了一套原理简单、结构可靠的调焦机构。对该调焦机构进行精度分析并进行了相关的试验。试验结果表明,该调焦机构设计合理可行。     

单幅图像估计离焦量的航空摄像机自动调焦系统

为了改进航空相机自动调焦的方法,解决传统对焦深度法自身不可避免的多峰值问题和实时性问题。本文提出一种新型自动调焦方法,建立了调焦模型,并通过实验装置验证了该方法,调焦时间相比传统方法短,实现了一次定位的调焦方法。首先,通过采集大量不同离焦程度的自然图像作为分析样本的总体,对总体中分类采样出小块样本进行运算分析,经过迭代运算获得所需模板;然后,在凸轮机构完成粗调焦以后采集当前图像,通过对当前图像采样,把采集的样本小块放入建立好的模板中计算,得到当前镜头的离焦量。最后,根据离焦量的结果,换算为调焦执行机构的位移量,驱动调焦电机移动相应位移完成调焦。实验结果表明:在目前实验条件下离焦量计算时间为0.4 s,较传统方法的4~8 s调焦时间有了大幅度提高。在保证调焦精度的前提下,实现了一种具有实时性的自动调焦方法。     

专利

本专利阐述了在光刻系统中,利用已知共焦成像原理完成调焦的方法和仪器.这种调焦系统的主要优点是不需要标定,因为光电探测器接收的最强信号是在焦点上.该系统的另外一些优点是产生许多投影点,以便在大面积上实现均匀调焦并使共焦系统中辐射光的调制与光刻系统本身的成像辐射光区     

相位法自动检焦技术在经纬仪中应用的研究

介绍了一种在经纬仪中应用相位法自动检调焦的技术:通过检测CCD输出信号之间相位差获得像的相对偏移量,从而获得离焦量;存在相位差的两个信号经电路处理后控制执行机构来调节物镜的位置,使目标的像始终位于焦面上,以实现设备的自动调焦.双分离透镜组成的相位法检焦方法可以检测到由环境、目标相对位置变化等各方面引起的离焦量;CCD亚象素定位技术的应用提高了离焦量检测的精度;原理实验表明相位法自动检焦技术,在经纬仪中应用是可行的,只要选取合适的参数就可达到经纬仪的调焦精度要求,该系统具有调整方便以及较好的实时性等优点.     

提高实时调焦伺服系统性能的一种新方法

对二元光学元件激光直写设备实时调焦伺服系统的要求与实现方法进行了较为全面的介绍,并分析了影响调焦伺服系统性能的主要因素,提出了采用BP神经网络对离焦信号进行线性化处理,同时采用压电陶瓷作为执行元件,并进行动态非线性补偿,可大大提高调焦伺服系统的精度与带宽,同时,在线估算离焦信号的带宽,以此调节刻划的速度,可大大提高刻划的效率。     

激光图形发生器调焦系统设计

为提高激光图形发生器的线条制作精度和制作效率,设计了新的调焦系统。调焦采用光学离轴探测原理,调焦辅助光源直接采用半导体激光器（LD）的准直椭圆光束,探测器为二象限光电池,离焦信号则采用除法构建。调焦系统具有过阻尼的二阶系统特征,新嵌入的PID控制器提升了系统的动态性能,并使系统闭环精度达0．2μm离焦量,同时能产生预期的基于不同离焦量的变线宽图形。