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变焦光学系统及数字化控制技术研究

作　者: 杨帆
导　师: 安志勇
学　校: 长春理工大学
专　业: 光学工程
关键词: 变焦机械补偿伺服控制 CCD成像
分类号: TH74
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
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内容摘要

变焦光学系统作为一种精密的光学仪器,其应用愈来愈广泛,不论是人们的日常生活还是军事、科研、摄影等专业领域,都能看到变焦系统的身影。传统变焦光学系统的工作方式大多采用手动调焦和人眼对准观察。随着光电技术的飞速发展,在变焦系统的基础上,加入数字化控制系统是顺应科技的需要和时代的发展方向。数字化控制技术的应用,使变焦系统的调焦方式更加便捷,焦距大小可在仪器上显示,图像可由人眼观察,也可由CCD进行接收并成像在计算机上,若作为跟踪转台的附件可实现对目标的捕捉和跟踪。本文设计并实现了这种数字化控制的变焦光学系统,该变焦光学系统的光学结构采用ZEMAX软件进行设计和优化,使系统获得较高的成像质量。同时,使用光电编码器、步进电机和单片机等光电元器件对变焦系统进行伺服控制,提高了对变焦系统的控制精度,对变焦系统的应用和发展有着重要意义。

全文目录

摘要  4-5
ABSTRACT  5-8
第一章绪论  8-12
  1.1 本课题研究的意义  8
  1.2 变焦系统的发展及现状  8-11
  1.3 本论文研究的主要内容  11-12
第二章光学变焦系统工作原理  12-26
  2.1 变焦系统的概念和基本类型  12-14
  2.2 变焦运动过程的讨论  14-18
  2.3 可行解的三个解区  18-20
  2.4 变焦透镜的几个重要规律  20-26
第三章变焦光学系统设计  26-38
  3.1 结构型式的选择  26-28
    3.1.1 从像面位置的稳定性考虑结构型式  26-27
    3.1.2 从像质和外型尺寸考虑结构型式  27-28
  3.2 PW法求解系统的初始结构参数  28-30
  3.3 像差校正和平衡方法  30-31
  3.4 变焦光学系统的设计  31-38
第四章数字伺服控制系统设计  38-51
  4.1 数字伺服控制系统组成及工作原理  38
  4.2 数字伺服控制系统的硬件介绍  38-43
    4.2.1 光电编码器  38-40
    4.2.2 信号处理芯片  40-42
    4.2.3 步进电机  42-43
  4.3 硬件电路设计  43-51
    4.3.1 数据处理模块  44-45
    4.3.2 焦距显示模块  45-46
    4.3.3 脉冲选择输出模块及按键设置  46-49
    4.3.4 串口输出模块  49-51
第五章实验结果与分析  51-55
  5.1 实验结果  51-53
  5.2 误差分析  53-55
总结  55-56
致谢  56-57
参考文献  57-58

变焦光学系统及数字化控制技术研究

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