基于雙柱透鏡的頻率振幅連續(xù)可調(diào)的點(diǎn)目標(biāo)像振動(dòng)裝置制造方法
【專利摘要】基于雙柱透鏡的頻率振幅連續(xù)可調(diào)的點(diǎn)目標(biāo)像振動(dòng)裝置屬于以速度、加速度或減速度的控制為特征的控制系統(tǒng)；該裝置主光軸上設(shè)置有第一柱透鏡，平行于主光軸的副光軸上設(shè)置有激光器、針孔、準(zhǔn)直鏡和第二柱透鏡；兩個(gè)柱透鏡弧面的母線相互垂直，第一柱透鏡與第二柱透鏡沿光線傳播方向的后焦點(diǎn)位于同一平面內(nèi)；針孔位于準(zhǔn)直鏡焦點(diǎn)；激光器發(fā)出的光束經(jīng)過針孔，準(zhǔn)直鏡后平行出射，先后被第二柱透鏡和第一柱透鏡會(huì)聚，形成點(diǎn)目標(biāo)像；副光軸上的激光器、針孔、準(zhǔn)直鏡和第二柱透鏡一起繞主光軸勻速旋轉(zhuǎn)，第二柱透鏡繞副光軸勻速旋轉(zhuǎn)；副光軸與第二柱透鏡的轉(zhuǎn)速和旋轉(zhuǎn)方向均相同；本發(fā)明振動(dòng)頻率、振幅、相位調(diào)節(jié)范圍大，控制方式簡(jiǎn)單，控制精度高。
【專利說明】 基于雙柱透鏡的頻率振幅連續(xù)可調(diào)的點(diǎn)目標(biāo)像振動(dòng)裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]基于雙柱透鏡的頻率振幅連續(xù)可調(diào)的點(diǎn)目標(biāo)像振動(dòng)裝置屬于以速度、加速度或減速度的控制為特征的控制系統(tǒng)，尤其涉及一種使點(diǎn)目標(biāo)像進(jìn)行簡(jiǎn)諧振動(dòng)的裝置。

【背景技術(shù)】
[0002]如果在成像過程中圖像傳感器和目標(biāo)之間存在相對(duì)運(yùn)動(dòng)，所得圖像就會(huì)產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)模糊現(xiàn)象。在日常生活、工業(yè)生產(chǎn)、航空航天領(lǐng)域，這種現(xiàn)象非常普遍。雖然運(yùn)動(dòng)模糊圖像在某些特殊領(lǐng)域中可以呈現(xiàn)出藝術(shù)的美感，但是在交通運(yùn)輸、工業(yè)生產(chǎn)等絕大多數(shù)領(lǐng)域，運(yùn)動(dòng)模糊圖像卻只能給我們對(duì)圖像中目標(biāo)的識(shí)別以及對(duì)目標(biāo)細(xì)節(jié)信息的獲取帶來(lái)麻煩。
[0003]造成運(yùn)動(dòng)模糊的眾多運(yùn)動(dòng)類型中，簡(jiǎn)諧振動(dòng)是除勻速運(yùn)動(dòng)外，最常見的運(yùn)動(dòng)類型，只要當(dāng)攝像機(jī)安置在具有振動(dòng)特性的平臺(tái)上時(shí)，就將得到簡(jiǎn)諧振動(dòng)模糊圖像。簡(jiǎn)諧振動(dòng)模糊現(xiàn)象在車載成像、機(jī)載成像以及航空攝影甚至光學(xué)制導(dǎo)領(lǐng)域常有發(fā)生，為了避免這種現(xiàn)象造成圖像細(xì)節(jié)信息的丟失，需要對(duì)模糊圖像進(jìn)行復(fù)原。最簡(jiǎn)單、最快速的運(yùn)動(dòng)模糊圖像復(fù)原算法就是根據(jù)退化模型，利用逆濾波或維納濾波直接復(fù)原。然而，不同于勻速運(yùn)動(dòng)退化模型的唯一性，不同頻率、不同振幅以及不同相位的簡(jiǎn)諧振動(dòng)退化模型具有不同的函數(shù)形式。
[0004]0.Hadar 等人于 1991 年在 SPIE 第 1482 卷上發(fā)表文章《Numerical Calculat1nof Image Mot1n and Vibrat1n Modulat1n Transfer Funct1n〉〉，同年，在 SPIE第 1533卷上發(fā)表文章《Numerical Calculat1n of Image Mot1n and Vibrat1n Modulat1nTransfer Funct1n - A New Method》,這兩篇文章在建立退化模型的同時(shí),均指出了簡(jiǎn)諧振動(dòng)模型的非唯一性。1992年5月，0.Hadar等人又在《OPTICAL ENGINEERING))第31卷第3期上發(fā)表文章《Image Resolut1n Limits Resulting from Mechanical Vibrat1ns.Part 3: Numerical Calculat1n for Modulat1n Transfer Funct1n〉〉，在這篇文章中，再一次指出了簡(jiǎn)諧振動(dòng)模型的非唯一性。
[0005]為了驗(yàn)證簡(jiǎn)諧振動(dòng)退化模型的非唯一性，學(xué)者們進(jìn)行了一系列的驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)，這些實(shí)驗(yàn)的關(guān)鍵，是需要一個(gè)簡(jiǎn)諧振動(dòng)的目標(biāo)。
[0006]1991 年 5 月，S，Rudoler 等人在《OPTICAL ENGINEERING))第 30 卷第 5 期上發(fā)表文章《Image Resolut1n Limits Resulting from Mechanical Vibrat1ns.Part 2:Experiment》，介紹了一種可以實(shí)現(xiàn)正弦圖樣簡(jiǎn)諧振動(dòng)的裝置，雖然文中沒有公開這種裝置的結(jié)構(gòu)，但是從文中的文字描述可以知道，該振動(dòng)裝置具有非常低的振動(dòng)頻率，因此該裝置不適合做高頻振動(dòng)測(cè)試的振動(dòng)源。
[0007]0.Hadar 等人于 1992 年在 SPIE 第 1697 卷上發(fā)表的文章《Numerical Calculat1nof MTF for Image Mot1n: Experimental Verificat1n》，同年在 SPIE 第 1971 卷上發(fā)表的文章((Real-Time Numerical Calculat1n of Optical Transfer Funct1n forImage Mot1n and Vibrat1n.Part 1: Experimental Verificat1n》以及 1994 年 2 月在《OPTICAL ENGINEERING》第 33 卷第 2 期上發(fā)表文章《Image Resolut1n Limits Resultingfrom Mechanical Vibrat1ns.Part 4: Real-Time Numerical Calculat1n of OpticalTransfer Funct1n and Experimental Verificat1n》,均反復(fù)出現(xiàn)了用于驗(yàn)證簡(jiǎn)諧振動(dòng)退化模型非唯一性的振動(dòng)平臺(tái)，但仍然沒有公開其結(jié)構(gòu)和原理。但是通過文中只針對(duì)低頻簡(jiǎn)諧振動(dòng)進(jìn)行驗(yàn)證，因此可以推論，這些裝置仍然不能進(jìn)行高頻簡(jiǎn)諧振動(dòng)。
[0008]除此之外，以上振動(dòng)目標(biāo)的形成，均需要機(jī)械振動(dòng)平臺(tái)，再將設(shè)置在平臺(tái)上的光學(xué)目標(biāo)成像到圖像傳感器表面。實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)諧振動(dòng)的機(jī)械平臺(tái)裝置復(fù)雜，成本較高，控制精度低。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]現(xiàn)有用于驗(yàn)證簡(jiǎn)諧振動(dòng)退化模型非唯一性的振動(dòng)裝置存在以下缺點(diǎn):I)頻率范圍有限，不能實(shí)現(xiàn)高頻簡(jiǎn)諧振動(dòng)；2)機(jī)械振動(dòng)平臺(tái)結(jié)構(gòu)復(fù)雜、成本高、控制精度低。針對(duì)上述兩個(gè)缺點(diǎn)，本發(fā)明公開了一種基于雙柱透鏡的頻率振幅連續(xù)可調(diào)的點(diǎn)目標(biāo)像振動(dòng)裝置；該裝置具有振動(dòng)頻率調(diào)節(jié)范圍寬，同時(shí)振幅可調(diào)，裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低、控制精度高的優(yōu)點(diǎn)。
[0010]本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的:
基于雙柱透鏡的頻率振幅連續(xù)可調(diào)的點(diǎn)目標(biāo)像振動(dòng)裝置，包括主光軸，與主光軸平行的副光軸；所述主光軸上設(shè)置有第一柱透鏡，副光軸上設(shè)置有激光器、針孔、準(zhǔn)直鏡以及第二柱透鏡；所述的第一柱透鏡與第二柱透鏡弧面的母線相互垂直，且第一柱透鏡沿光線傳播方向的后焦點(diǎn)與第二柱透鏡沿光線傳播方向的后焦點(diǎn)位于垂直主光軸的同一平面內(nèi)；針孔位于準(zhǔn)直鏡的焦點(diǎn)位置；激光器發(fā)出的光束經(jīng)過針孔形成點(diǎn)目標(biāo)，再經(jīng)過準(zhǔn)直鏡形成平行光束，先后經(jīng)過第二柱透鏡會(huì)聚以及第一柱透鏡會(huì)聚，形成點(diǎn)目標(biāo)像；其中，副光軸以及配置在副光軸上的激光器、針孔、準(zhǔn)直鏡以及第二柱透鏡一起繞主光軸勻速旋轉(zhuǎn)，第二柱透鏡繞副光軸勻速旋轉(zhuǎn)；副光軸與第二柱透鏡的轉(zhuǎn)速和旋轉(zhuǎn)方向均相同。
[0011]上述基于雙柱透鏡的頻率振幅連續(xù)可調(diào)的點(diǎn)目標(biāo)像振動(dòng)裝置，所述的第二柱透鏡整體繞主光軸旋轉(zhuǎn)，第二柱透鏡的外輪廓所掃描過的區(qū)域沿主光軸方向向第一柱透鏡投影，投影被第一柱透鏡的外輪廓全部包圍。
[0012]上述基于雙柱透鏡的頻率振幅連續(xù)可調(diào)的點(diǎn)目標(biāo)像振動(dòng)裝置，在準(zhǔn)直鏡和第二柱透鏡之間設(shè)置有濾光片或/和衰減片。
[0013]上述基于雙柱透鏡的頻率振幅連續(xù)可調(diào)的點(diǎn)目標(biāo)像振動(dòng)裝置，所述的主光軸穿過第一柱透鏡的中心。
[0014]上述基于雙柱透鏡的頻率振幅連續(xù)可調(diào)的點(diǎn)目標(biāo)像振動(dòng)裝置，所述的主光軸穿過以第一柱透鏡中心為圓心，不超過副光軸與主光軸之間距離的1/10長(zhǎng)度為半徑的圓。
[0015]上述基于雙柱透鏡的頻率振幅連續(xù)可調(diào)的點(diǎn)目標(biāo)像振動(dòng)裝置，從準(zhǔn)直鏡出射的平行光束，完全投影到第二柱透鏡上。
[0016]所述的副光軸穿過第二柱透鏡的中心。
[0017]本發(fā)明的有益效果是:
I)本發(fā)明中第一柱透鏡與第二柱透鏡弧面的母線相互垂直，且第一柱透鏡沿光線傳播方向的后焦點(diǎn)與第二柱透鏡沿光線傳播方向的后焦點(diǎn)位于垂直主光軸的同一平面內(nèi)，并且副光軸以及配置在副光軸上的激光器、針孔、準(zhǔn)直鏡以及第二柱透鏡一起繞主光軸勻速旋轉(zhuǎn)，第二柱透鏡繞副光軸勻速旋轉(zhuǎn)；副光軸與第二柱透鏡的轉(zhuǎn)速和旋轉(zhuǎn)方向均相同，這種設(shè)計(jì)不僅可以形成點(diǎn)目標(biāo)像，而且使得該點(diǎn)目標(biāo)像可以在第一柱透鏡的焦線上完成簡(jiǎn)諧振動(dòng)； 2)本發(fā)明點(diǎn)目標(biāo)像的簡(jiǎn)諧振動(dòng)只需要依靠副光軸繞主光軸勻速旋轉(zhuǎn)即可實(shí)現(xiàn)，相比于現(xiàn)有技術(shù)使振動(dòng)平臺(tái)直接進(jìn)行簡(jiǎn)諧振動(dòng)，勻速旋轉(zhuǎn)的控制方式更簡(jiǎn)單，控制精度更高，不僅簡(jiǎn)化了裝置結(jié)構(gòu)，而且降低了裝置成本；
3)由于本發(fā)明點(diǎn)目標(biāo)像簡(jiǎn)諧振動(dòng)的振幅可以通過改變主光軸與副光軸之間的距離來(lái)調(diào)節(jié)，振動(dòng)頻率可以通過改變副光軸繞主光軸的轉(zhuǎn)速來(lái)調(diào)節(jié)，相位可以通過改變副光軸的初始位置來(lái)調(diào)節(jié)，因此，本發(fā)明調(diào)節(jié)方式簡(jiǎn)單，且振動(dòng)頻率、振幅、相位調(diào)節(jié)范圍大。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0018]圖1是點(diǎn)目標(biāo)像形成的光路示意圖。
[0019]圖2是圖1A-A方向的裝置結(jié)構(gòu)示意圖。
[0020]圖3是圖1B-B方向的裝置結(jié)構(gòu)示意圖。
[0021]圖4是第二柱透鏡向第一柱透鏡的投影關(guān)系示意圖。
[0022]圖中:1主光軸、2副光軸、3第一柱透鏡、4激光器、5針孔、6準(zhǔn)直鏡、7第二柱透鏡。

【具體實(shí)施方式】
[0023]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明具體實(shí)施例做進(jìn)一步詳細(xì)描述。
[0024]基于雙柱透鏡的頻率振幅連續(xù)可調(diào)的點(diǎn)目標(biāo)像振動(dòng)裝置，包括主光軸1，與主光軸I平行的副光軸2 ;所述主光軸I上設(shè)置有第一柱透鏡3，副光軸2上設(shè)置有激光器4、針孔5、準(zhǔn)直鏡6以及第二柱透鏡7 ;所述的第一柱透鏡3與第二柱透鏡7弧面的母線相互垂直，且第一柱透鏡3沿光線傳播方向的后焦點(diǎn)與第二柱透鏡7沿光線傳播方向的后焦點(diǎn)位于垂直主光軸I的同一平面內(nèi)；針孔5位于準(zhǔn)直鏡6的焦點(diǎn)位置；激光器4發(fā)出的光束經(jīng)過針孔5形成點(diǎn)目標(biāo)，再經(jīng)過準(zhǔn)直鏡6形成平行光束，先后經(jīng)過第二柱透鏡7會(huì)聚以及第一柱透鏡3會(huì)聚，形成點(diǎn)目標(biāo)像；其中，副光軸2以及配置在副光軸2上的激光器4、針孔5、準(zhǔn)直鏡6以及第二柱透鏡7 —起繞主光軸I勻速旋轉(zhuǎn)，第二柱透鏡7繞副光軸2勻速旋轉(zhuǎn)；副光軸2與第二柱透鏡7的轉(zhuǎn)速和旋轉(zhuǎn)方向均相同。圖1為從準(zhǔn)直鏡出射的平行光束先后經(jīng)過第二柱透鏡7與第一柱透鏡3后會(huì)聚成點(diǎn)目標(biāo)像的光路示意圖，其中，實(shí)線所表示的第二柱透鏡7為其實(shí)際位置，虛線所表示的第二柱透鏡7為其旋轉(zhuǎn)90°或270°后的位置。圖2為圖1A-A方向的裝置結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為圖1B-B方向的裝置結(jié)構(gòu)示意圖。
[0025]上述基于雙柱透鏡的頻率振幅連續(xù)可調(diào)的點(diǎn)目標(biāo)像振動(dòng)裝置，所述的第二柱透鏡7整體繞主光軸I旋轉(zhuǎn)，第二柱透鏡7的外輪廓所掃描過的區(qū)域沿主光軸I方向向第一柱透鏡3投影，投影被第一柱透鏡3的外輪廓全部包圍，圖4表示了這種投影關(guān)系，圖中，垂直紙面的方向?yàn)橹鞴廨SI和副光軸2的方向，紙面上下方向?yàn)榈诙哥R7弧面母線的方向，紙面左右方向?yàn)榈谝恢哥R3弧面母線的方向。
[0026]上述基于雙柱透鏡的頻率振幅連續(xù)可調(diào)的點(diǎn)目標(biāo)像振動(dòng)裝置，所述的主光軸I穿過第一柱透鏡3的中心。
[0027]上述基于雙柱透鏡的頻率振幅連續(xù)可調(diào)的點(diǎn)目標(biāo)像振動(dòng)裝置，所述的副光軸2穿過第二柱透鏡7的中心。
[0028]上述基于雙柱透鏡的頻率振幅連續(xù)可調(diào)的點(diǎn)目標(biāo)像振動(dòng)裝置，在準(zhǔn)直鏡6和第二柱透鏡7之間還可以根據(jù)需要設(shè)置濾光片或衰減片或?yàn)V光片和衰減片的組合，在本實(shí)施例中未進(jìn)行設(shè)置。
[0029]由于本發(fā)明包括主光軸1，與主光軸I平行的副光軸2 ;所述主光軸I上設(shè)置有第一柱透鏡3,副光軸2上設(shè)置有激光器4、針孔5、準(zhǔn)直鏡6以及第二柱透鏡7 ;所述的第一柱透鏡3與第二柱透鏡7弧面的母線相互垂直，且第一柱透鏡3沿光線傳播方向的后焦點(diǎn)與第二柱透鏡7沿光線傳播方向的后焦點(diǎn)位于垂直主光軸I的同一平面內(nèi)；針孔5位于準(zhǔn)直鏡6的焦點(diǎn)位置；激光器4發(fā)出的光束經(jīng)過針孔5形成點(diǎn)目標(biāo)，再經(jīng)過準(zhǔn)直鏡6形成平行光束，先后經(jīng)過第二柱透鏡7會(huì)聚以及第一柱透鏡3會(huì)聚，形成點(diǎn)目標(biāo)像；其中，副光軸2以及配置在副光軸2上的激光器4、針孔5、準(zhǔn)直鏡6以及第二柱透鏡7 —起繞主光軸I勻速旋轉(zhuǎn)，第二柱透鏡7繞副光軸2勻速旋轉(zhuǎn)；副光軸2與第二柱透鏡7的轉(zhuǎn)速和旋轉(zhuǎn)方向均相同；這種設(shè)計(jì)，使得點(diǎn)目標(biāo)像可以在第一柱透鏡3的焦線上簡(jiǎn)諧振動(dòng)。
[0030]因?yàn)辄c(diǎn)目標(biāo)像的簡(jiǎn)諧振動(dòng)只需要依靠副光軸繞主光軸勻速旋轉(zhuǎn)即可實(shí)現(xiàn)，相比于現(xiàn)有技術(shù)使振動(dòng)平臺(tái)直接進(jìn)行簡(jiǎn)諧振動(dòng)，勻速旋轉(zhuǎn)的控制方式更簡(jiǎn)單，控制精度更高，不僅簡(jiǎn)化了裝置結(jié)構(gòu)，而且降低了裝置成本；
因?yàn)榭梢酝ㄟ^改變主光軸I與副光軸2之間的距離來(lái)調(diào)節(jié)振幅，通過改變副光軸2繞主光軸I的轉(zhuǎn)速來(lái)調(diào)節(jié)振動(dòng)頻率，通過改變副光軸2的初始位置來(lái)調(diào)節(jié)相位，因此，本發(fā)明調(diào)節(jié)方式簡(jiǎn)單，且振動(dòng)頻率、振幅、相位調(diào)節(jié)范圍大。
【權(quán)利要求】
1.基于雙柱透鏡的頻率振幅連續(xù)可調(diào)的點(diǎn)目標(biāo)像振動(dòng)裝置，其特征在于包括主光軸(1)，與主光軸(I)平行的副光軸(2);所述主光軸(I)上設(shè)置有第一柱透鏡(3)，副光軸(2)上設(shè)置有激光器(4)、針孔(5)、準(zhǔn)直鏡(6)以及第二柱透鏡(7);所述的第一柱透鏡(3)與第二柱透鏡(7)弧面的母線相互垂直，且第一柱透鏡(3)沿光線傳播方向的后焦點(diǎn)與第二柱透鏡(7)沿光線傳播方向的后焦點(diǎn)位于垂直主光軸(I)的同一平面內(nèi)；針孔(5)位于準(zhǔn)直鏡(6)的焦點(diǎn)位置；激光器(4)發(fā)出的光束經(jīng)過針孔(5)形成點(diǎn)目標(biāo)，再經(jīng)過準(zhǔn)直鏡(6)形成平行光束，先后經(jīng)過第二柱透鏡(7)會(huì)聚以及第一柱透鏡(3)會(huì)聚，形成點(diǎn)目標(biāo)像；其中，副光軸(2)以及配置在副光軸(2)上的激光器(4)、針孔(5)、準(zhǔn)直鏡(6)以及第二柱透鏡(7)一起繞主光軸(I)勻速旋轉(zhuǎn)，第二柱透鏡(7 )繞副光軸(2 )勻速旋轉(zhuǎn)；副光軸(2 )與第二柱透鏡(7)的轉(zhuǎn)速和旋轉(zhuǎn)方向均相同。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于雙柱透鏡的頻率振幅連續(xù)可調(diào)的點(diǎn)目標(biāo)像振動(dòng)裝置，其特征在于所述的第二柱透鏡(7 )整體繞主光軸(I)旋轉(zhuǎn)，第二柱透鏡(7 )的外輪廓所掃描過的區(qū)域沿主光軸(I)方向向第一柱透鏡(3)投影，投影被第一柱透鏡(3)的外輪廓全部包圍。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于雙柱透鏡的頻率振幅連續(xù)可調(diào)的點(diǎn)目標(biāo)像振動(dòng)裝置，其特征在于在準(zhǔn)直鏡(6)和第二柱透鏡(7)之間設(shè)置有濾光片或/和衰減片。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于雙柱透鏡的頻率振幅連續(xù)可調(diào)的點(diǎn)目標(biāo)像振動(dòng)裝置，其特征在于所述的主光軸(I)穿過第一柱透鏡(3)的中心。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于雙柱透鏡的頻率振幅連續(xù)可調(diào)的點(diǎn)目標(biāo)像振動(dòng)裝置，其特征在于所述的主光軸(I)穿過以第一柱透鏡(3)中心為圓心，不超過副光軸(2)與主光軸(I)之間距離的1/10長(zhǎng)度為半徑的圓。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于雙柱透鏡的頻率振幅連續(xù)可調(diào)的點(diǎn)目標(biāo)像振動(dòng)裝置，其特征在于從準(zhǔn)直鏡(6)出射的平行光束，完全投影到第二柱透鏡(7)上。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的基于雙柱透鏡的頻率振幅連續(xù)可調(diào)的點(diǎn)目標(biāo)像振動(dòng)裝置，其特征在于所述的副光軸(2)穿過第二柱透鏡(7)的中心。
【文檔編號(hào)】G02B26/00GK104360477SQ201410755710
【公開日】2015年2月18日 申請(qǐng)日期:2014年12月11日 優(yōu)先權(quán)日:2014年12月11日
【發(fā)明者】寧凱 申請(qǐng)人:哈爾濱幻石科技發(fā)展有限公司