超大视场变焦仿生眼光学系统设计

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超大视场变焦仿生眼光学系统设计

程洪涛, 吴勇翀, 吕杰, 张培茗, 郭世俊, 李恒宇

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程洪涛, 吴勇翀, 吕杰, 张培茗, 郭世俊, 李恒宇. 超大视场变焦仿生眼光学系统设计[J]. 红外与激光工程, 2016, 45(8): 818004-0818004(6). doi: 10.3788/IRLA201645.0818004

引用本文:

程洪涛, 吴勇翀, 吕杰, 张培茗, 郭世俊, 李恒宇. 超大视场变焦仿生眼光学系统设计[J]. 红外与激光工程, 2016, 45(8): 818004-0818004(6). doi: 10.3788/IRLA201645.0818004

Cheng Hongtao, Wu Yongchong, Lv Jie, Zhang Peiming, Guo Shijun, Li Hengyu. Design of hyper-field zoom bionic eye optical system[J]. Infrared and Laser Engineering, 2016, 45(8): 818004-0818004(6). doi: 10.3788/IRLA201645.0818004

Citation:

Cheng Hongtao, Wu Yongchong, Lv Jie, Zhang Peiming, Guo Shijun, Li Hengyu. Design of hyper-field zoom bionic eye optical system[J]. Infrared and Laser Engineering, 2016, 45(8): 818004-0818004(6). doi: 10.3788/IRLA201645.0818004

超大视场变焦仿生眼光学系统设计

doi: 10.3788/IRLA201645.0818004

1.
上海健康医学院医疗器械学院,上海 200093;
2.
江西科技学院继续教育学院,江西南昌 330098;
3.
上海大学精密机械工程系,上海 200072

基金项目:

国家自然科学基金（61305106）;上海市自然科学基金（13ZR1454200）;浙江大学工业控制技术国家重点实验室开放课题（ICT1531）;2016年野上海高校青年教师培养资助计划冶

作者简介:
程洪涛(1983-),男,讲师,博士,主要从事光学系统设计方面的研究。Email:poyanglao@126.com

中图分类号: TB133

Design of hyper-field zoom bionic eye optical system

1.
Department of Medical Engineering,Shanghai University of Medicine &Health Sciences,Shanghai 200093,China;
2.
College of Continuing Education,Jiangxi University of Technology,Nanchang 330098,China;
3.
Department of Precise Mechanical Engineering,Shanghai University,Shanghai 200072,China

摘要: 提出了一种新的基于仿生鱼眼镜头模型的超大视场变焦仿生眼光学系统。该仿生眼应用可调光焦度器件能使光学系统更紧凑和不需要移动。鉴于鱼眼系统可以简化成反远物镜的原理，利用矩阵理论和变焦准则，研究了基于可调光焦度器件鱼眼镜头设计的一阶几何光学理论，得到了鱼眼系统前组和后组的光焦度控制方程；进一步讨论了其光焦度的边界方程；最后提供的仿生变焦鱼眼的视场角最大为164，焦距从5～15 mm变化，成像质量达到系统要求。设计实例为其在智能监控、航天军工、机器人系统等领域的应用提供了有益的探索。
- 可调光焦度器件 /
- 鱼眼镜头 /
- 变焦系统 /
- 仿生眼
Abstract: A new hyper-field zoom bionic eye optical system based on the model of bionic fisheye was presented. The variable focal power lens was employed to design the bionic eye with zoom system more compact and no move lens. The fisheye lens is a kind of retro-focus lens system. Fisheye zoom first-order geometric optics theory based on matrix theory and zoom principle were established. The former group and the latter group focusing optical power equation were deduced. Furthermore, the boundary equation of optical power in the zoom system was discussed. Finally, the bionic fisheye field can be acquire to 164. The focal lengths was from 5 mm to 15 mm. The design example can be applied in intelligent control, aerospace industry, robotics systems which provide a useful exploration.
- variable-focus lens /
- fisheye lens /
- zoom system /
- bionic eye

[1]	Li H,Luo J,Huang C,et al.Design and control of 3-DoF spherical parallel mechanism robot eyes inspired by the binocular vestibule-ocular reflex[J].Journal of IntelligentRobotic Systems,2015,78(3-4):425-441.
[2]	Kim M D,Ueda J.Dynamics-based motion de-blurring for a PZT-driven,compliant camera orientation mechanism[J].International Journal of Robotics Research,2015,34(4-5):653-673.
[3]	Yuan P,Hongtao C.Hyper-field of view monitoring optical system[C]//Electronic MeasurementInstruments (ICEMI),IEEE,2011,4:107-109.
[4]	Yan Aqi,Yang Jianfeng,Cao Jianzhong,et al.Optical system design of space fisheye camera[J].Acta Optica Sinica,2011,31(10):1022004.(in Chinese)闫阿奇,杨建峰,曹剑中,等.航天鱼眼相机光学系统设计的研究[J].光学学报,2011,31(10):1022004.
[5]	Zhang Baolong,Li Dan,Zhang Shaojing,et al.Design of aspheric fisheye lens and study of distortion correction algorithms[J].Acta Optica Sinica,2014,34(12):1222001.(in Chinese)张宝龙,李丹,张少敬,等.非球面鱼眼镜头设计及畸变校正算法研究[J].光学学报,2014,34(12):1222001.
[6]	Olympus Corporation.Fisheye zoom lens:Japan,2012-194238[P].2012-10-11.(in Chinese)奥林巴斯株式会社.鱼眼变焦镜头:日本,2012-194238[P].2012-10-11.
[7]	Chen Chen,Hu Chunhai.Design of general type zoom fish-eye lens for dome-screen projector[J].Optics and Precision Engineering,2013,21(2):323-335.(in Chinese)陈琛,胡春海.球幕投影通用型变焦鱼眼镜头设计[J].光学精密工程,2013,21(2):323-335.
[8]	Watson A M,Dease K,Terrab S,et al.Focus-tunable low-power electrowetting lenses with thin parylene films[J].Applied Optics,2015,54(20):6224-6229.
[9]	Zou Y,Zhang W,Chau F S,et al.Miniature adjustable-focus endoscope with a solid electrically tunable lens[J].Optics Express,2015,23(16):20582-20592.
[10]	Ditteon R.Modern Geometrical Optics[M].US:Wiley,1998.

[1]	熊琨, 何旭然, 王春喜, 李佳宾, 杨长浩. 用于高精度准直测量的鱼眼相机标定方法 . 红外与激光工程, 2024, 53(2): 20230549-1-20230549-11. doi: 10.3788/IRLA20230549
[2]	曹钟予, 向阳. 长工作距的3D变倍外视镜光学系统设计 . 红外与激光工程, 2022, 51(7): 20210808-1-20210808-10. doi: 10.3788/IRLA20210808
[3]	张继艳, 孙丽婷, 秦腾. 长波红外鱼眼凝视光学系统设计 . 红外与激光工程, 2022, 51(11): 20220430-1-20220430-8. doi: 10.3788/IRLA20220430
[4]	苏鹏程, 陈宇, 张家铭, 杨超. 基于六边形紧密拼接结构的仿生复眼系统设计 . 红外与激光工程, 2021, 50(4): 20200338-1-20200338-9. doi: 10.3788/IRLA20200338
[5]	李文轩, 胡源, 张凯, 秦铭泽, 袁夕尧, 刘天赐, 骆强. 仿生复眼系统的视场重叠率 . 红外与激光工程, 2021, 50(9): 20200435-1-20200435-8. doi: 10.3788/IRLA20200435
[6]	Hou Guozhu, Lv Lijun, Cao Yiqing. Fish-eye lens system design based on sixth-order wave aberration theory . 红外与激光工程, 2021, 50(6): 20200505-1-20200505-10. doi: 10.3788/IRLA20200505
[7]	胡雪蕾, 高明, 陈阳. 大视场曲面仿生复眼光学系统设计 . 红外与激光工程, 2020, 49(1): 0114002-0114002(9). doi: 10.3788/IRLA202049.0114002
[8]	Hou Guozhu, Lu Lijun. Design of zoom fish-eye lens systems . 红外与激光工程, 2020, 49(7): 20190519-1-20190519-10. doi: 10.3788/IRLA20190519
[9]	杨洪涛, 杨晓帆, 梅超, 陈卫宁. 折衍混合红外双波段变焦光学系统设计 . 红外与激光工程, 2020, 49(10): 20200036-1-20200036-8. doi: 10.3788/IRLA20200036
[10]	邓强, 李升辉. 高分辨率像方远心连续变焦投影镜头的设计 . 红外与激光工程, 2019, 48(11): 1114005-1114005(8). doi: 10.3788/IRLA201948.1114005
[11]	付跃刚, 朱启凡, 张玉慧, 杨博伟, 刘智颖, 胡源. 仿生虾蛄眼偏振特性结构研究(简讯) . 红外与激光工程, 2019, 48(8): 827001-0827001(4). doi: 10.3788/IRLA201948.0827001
[12]	董亭亭, 张国伟, 郭劼, 吴锦双, 张为国, 付跃刚. 仿生蛾眼抗反射结构成像系统研制 . 红外与激光工程, 2019, 48(1): 118004-0118004(6). doi: 10.3788/IRLA201948.0118004
[13]	吕丽军, 刘盟, 侍业. 鱼眼镜头图像畸变的校正方法 . 红外与激光工程, 2019, 48(9): 926002-0926002(8). doi: 10.3788/IRLA201948.0926002
[14]	王静, 吴越豪, 戴世勋, 徐铁峰, 木锐. 硫系玻璃在长波红外无热化连续变焦广角镜头设计中的应用 . 红外与激光工程, 2018, 47(3): 321001-0321001(7). doi: 10.3788/IRLA201847.0321001
[15]	田钰麒, 高天元, 赵宇, 付跃刚. 仿生复眼成像系统角度误差 . 红外与激光工程, 2018, 47(3): 310001-0310001(5). doi: 10.3788/IRLA201847.0310001
[16]	郭旭东, 董亭亭, 付跃刚, 陈驰, 温春超. 圆锥形仿生蛾眼抗反射微纳结构的研制 . 红外与激光工程, 2017, 46(9): 910002-0910002(7). doi: 10.3788/IRLA201746.0910002
[17]	白瑜, 邢廷文, 李华, 蒋亚东, 冯成. 国外高变焦比中波红外镜头的研究进展 . 红外与激光工程, 2015, 44(3): 795-802.
[18]	赵坤, 李升辉. 双孔径红外变焦光学系统设计 . 红外与激光工程, 2013, 42(11): 2889-2893.
[19]	王小蕾, 王克逸, 曹兆楼, 闫培正, 郭方. 目标定位仿生复眼视觉系统成像位置计算 . 红外与激光工程, 2013, 42(12): 3433-3439.
[20]	周昊, 刘英, 孙强. 高变焦比中波红外连续变焦光学系统 . 红外与激光工程, 2013, 42(3): 663-668.

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超大视场变焦仿生眼光学系统设计

doi: 10.3788/IRLA201645.0818004

1. 上海健康医学院医疗器械学院,上海 200093;

2. 江西科技学院继续教育学院,江西南昌 330098;

3. 上海大学精密机械工程系,上海 200072

作者简介:
程洪涛(1983-),男,讲师,博士,主要从事光学系统设计方面的研究。Email:poyanglao@126.com

收稿日期: 2015-12-14
修回日期: 2016-01-15
刊出日期: 2016-08-25

基金项目:

国家自然科学基金（61305106）;上海市自然科学基金（13ZR1454200）;浙江大学工业控制技术国家重点实验室开放课题（ICT1531）;2016年野上海高校青年教师培养资助计划冶

中图分类号: TB133

关键词:

摘要: 提出了一种新的基于仿生鱼眼镜头模型的超大视场变焦仿生眼光学系统。该仿生眼应用可调光焦度器件能使光学系统更紧凑和不需要移动。鉴于鱼眼系统可以简化成反远物镜的原理，利用矩阵理论和变焦准则，研究了基于可调光焦度器件鱼眼镜头设计的一阶几何光学理论，得到了鱼眼系统前组和后组的光焦度控制方程；进一步讨论了其光焦度的边界方程；最后提供的仿生变焦鱼眼的视场角最大为164，焦距从5～15 mm变化，成像质量达到系统要求。设计实例为其在智能监控、航天军工、机器人系统等领域的应用提供了有益的探索。

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