基于测量值计算像差的关键技术研究

针对加工非球面注塑模具成本高、周期长的缺点,提出一种改进的试制方法,用光学间隔和玻璃元件曲率半径补偿非球面面形误差产生的像差,以减少修模次数.为按实际非球面测量值计算像差,提出一种计算非球面参数的方法,用曲面上的三维坐标测量值提取标准非球面方程的参数.首先在两个相互垂直的近似的中心剖面附近取值,并分别投影到这两个平面上;然后拟合曲线;再用这两条曲线在各自的平面内截取一组平行直线成一组线段,改变直线的斜率,使各线段中点共线,确定非球面的对称轴和顶点坐标;最后,平移、旋转坐标系后,将三维坐标降维,用多项式拟合成二维曲线,同时将标准形式方程中的无理项展为泰勒级数,对比二者的系数,得到标准非球面方程的参数.大量随机取值计算的统计结果表明,算法的误差达到测量误差的1/3.     

基于轴对称非球面元件的加工模型研究

轴对称非球面元件具有优良的光学性能,在现代光学系统中的应用占有越 来越大的比例,对其加工质量和加工精度的高要求给光学元器件的制造业带来更大的挑战。 针对轴对称非球面的精密磨削加工系统中的金刚石砂轮加工要求,提出了合理的原理方案, 给出了合适的加工模型,为平面砂轮加工非球面元件提供了可行的技术方案。     

头盔3D显示中塑料自由曲面棱镜热变形研究

塑料透镜热膨胀系数大,而塑料自由曲面棱镜将整个光路集成在一块镜子上,一个或几个曲面的变形会影响到整个光学系统,尽管在光学设计上各种光学参数满足要求,但在一定热载荷下的热变形会破坏这种状态.从理论上推导了透镜热变形的机理,得到了热弹性力学的位移微分方程.给出了具体分析实例,用有限元的方法分析了给定热载荷对光学系统的影响,并给出了镜面变形结果,为塑料光学系统的设计和评价提供了一种新的依据.     

点法约束下厄米径向基隐式自由光学曲面的光滑构造EI北大核心CSCD

自由曲面因其具有更高自由度成为光学设计与制造的重要工具,二次支撑包络曲面因具有内在可积性成为自由曲面光学设计的主流方法之一,但其通常是不光滑的,需要进一步求解其光滑包络面以满足加工要求.以二次支撑曲面上的采样型值点和对应单位法向量作为约束条件,利用基于厄米径向基的隐式曲面方法成功地生成了投射均匀方斑的光滑自由光学曲面;进一步在型值点细分插值和支撑子面规模2个方面优化了点法约束条件.与已有曲面重建算法相比较,所提算法具有更小的点法误差和更好的光束整形效果.     

空间自由曲面数控加工轨迹的计算方法

现有的数控编程系统和ＣＡＤ／ＣＡＭ软件，往往只能在空间自由曲面上生成球面刀的数控加工轨迹，而实际生产中正逐渐采用非球面刀来替代球面刀完成空间自由曲面的数控加工。本文提出一个在空间自由曲面上计算非球面刀数控加工轨迹的新方法－点涉法，只要已知被加工曲面的参数表达式，就可运用点涉法在该曲面上生成非球面刀的数控加工轨迹。     

非球面测量系统与数据处理技术研究

基于上下位机结构设计光学非球面检验系统,采用工控机作为上位机,下位机由运动控制卡和数据采集卡构成.通过计数器协调运动控制单元和数据采集单元的动作,可实现检测过程坐标的准确定位和高精度的数据采集.对一般非球面方程进行变换后,采用最小二乘拟合算法对数据进行曲面拟合处理.并可适当增加测量点数据来减少测量误差.通过数据实验表明...     

大口径光学元件面形检测中重叠激光光斑的分离

在大口径光学元件面形检测系统中,激光光斑的检测及后续处理是基础,直接影响面形检测的精度;针对光学元件面形检测中激光光斑重叠的问题,提出了一种激光光斑重叠分离算法;该算法首先用一种减背景与乘法滤波相结合的方法对光斑图像进行预处理,再用两次阈值法分割图像以获取光斑目标,最后采用距离变换、重叠判别及估算圆心相结合来分离重叠的光斑;实验中,对3种重叠类型不同的光斑进行分离,结果表明,算法能有效地分离重叠的激光光斑;目前,该算法通过长时间的实验验证与改进,已成功运用于实际项目中.     

准直式地球模拟器锗准直透镜光学系统设计

从视场设计出发，分析了锗基片的厚度和材料的吸收对光学设计的影响，介绍了红外光学系统优化设计的方法，给出了设计结果，并与国内同类地球模拟器的光学特性进行比较，说明准直式地球模拟器光学系统设计是成功的。     

光学表面面形的计算机仿真

光学表面的变形包含刚体位移和表面畸变,它们将对光学系统的成像质量产生不同的影响.通过数值方法可以求得刚体位移,但还没有专门的可视化软件对镜面面形情况进行仿真分析.提出了镜面面形的可视化仿真方法,它利用Zernike多项式与Seidel象差之间的对应关系,对有限元数据进行后处理,并采用PV值和RMS等数值解、表面畸变云图及理论干涉图等形式对镜面面形进行模拟.利用VC 和OpenGL混合编程实现了光学表面面型的计算机仿真系统.仿真试验和实际应用表明了方法的可行性及其在光机集成有限元分析中的重要作用.     

热载荷作用下透镜面形精度分析方法

为了分析透射式光学系统中透镜在热载荷作用下的镜面面形精度,建立了光机结构模型,使用有限元软件对热载荷作用下透镜的镜面变形量进行了分析,通过matlab软件对变形后的节点位移进行拟合,进而求出在指定热载荷下透镜的面形精度。该分析方法还可以对其他载荷引起的镜面变形进行分析,为透镜面形精度分析提供参考。     

计算全息再现像的误差源分析

由于其高度的灵活性以及光学系统的高速性和实时性,计算全息在模式识别、光学计算等信息光学领域得到广泛应用,但精度的提高成为很多应用实用化的关键。根据罗曼III型编码理论,设计制作了计算全息图并在实验中成功实现光学再现。系统论述了此编码法设计计算全息图产生误差的原因,特别对散斑噪声、编码噪声和光学系统误差作了详细分析,并指明了如何降低计算全息编码误差及提高再现像质量的途径,使其更好、更广泛地在信息光学领域得以应用。     

计算全息再现像的误差源分析

由于其高度的灵活性以及光学系统的高速性和实时性，计算全息在模式识别、光学计算等信息光学领域得到广泛应用，但精度的提高成为很多应用实用化的关键。根据罗曼Ⅲ型编码理论，设计制作了计算全息图并在实验中成功实现光学再现。系统论述了此编码法设计计算全息图产生误差的原因，特别对散斑噪声、编码噪声和光学系统误差作了详细分析，并指明了如何降低计算全息编码误差及提高再现像质量的途径，使其更好、更广泛地在信息光学领域得以应用。     

光学组件面形检测中激光光斑分割与分类算法的研究

针对光学组件面形检测中激光光斑处理问题,提出了一种激光光斑分割与分类算法;该算法对光学组件面形检测中激光光斑的特点进行了分析,利用延时相关滤波、梯度阈值分割以及基于特征的分类技术,实现了激光光斑分割与分类;实验结果表明,该算法能有效区分光学组件前后表面反射光斑,提取质心重复性高、稳定可靠;该方法已商用于光学组件面形检测系统中.     

CCD星敏感器光学系统设计

本文介绍了CCD星敏感器光学系统参数选择,及就该设计指标进行的光学设计结果以及象质评价。光学系统的焦距为75mm,F/1.44,视场8.5°。     

一种基于光线光学的杂光分析模型

光学系统的杂散光极易在系统内形成多个鬼像,这不仅严重影响光束质量和传输特性,并可能对系统光学元件造成永久性损伤。该文提出了一种基于光线追迹的分析光学系统杂光影响的有效方法,建立适合各类光学系统杂散光及鬼像分析的数理模型。编制了专门的杂散光分析软件,通过计算机光路模拟,对光学系统中的鬼光束进行全面、系统分析,可得出系统鬼像及关键元件处的能量密度,从而在光学系统设计阶段排除鬼像的潜在危害。     

成像微光度计光学设计与实现中几个问题的探讨

通过分析成像微光度计图像采集与处理系统对光学系统的要求，确定光学设计的依据和计算光学基本参数，构建成像微光度计光学系统，实际光学系统的设计满足了系统图像采集的基本要求，取得较好效果。最后对设计与实现中的问题进行讨论。     

便携式红外辐射温度计光学系统设计

介绍了一个高低温量程范围统一设计的光学系统,详细阐述了检测部分卡塞格林双反射镜和瞄准部分长瞳距一倍正象望远镜的设计过程,即如何根据仪表总的技术要求,选择光学系统的结构型式,确定结构参数,校正象差和计算距离系数。     

显微光学模糊图像的景物深度提取及应用

目的 显微光学成像有景深小和易模糊等缺陷,很难根据几何光学中的点扩散函数准确评估图像的模糊程度,进而很难计算景物深度。同时,传统的使用边缘检测算子衡量图像模糊程度变化的方法缺少与景物深度之间的函数关系,影响深度计算的精度。为此,本文提出一种显微光学系统成像模糊程度与景物深度关系曲线的获取方法。方法 从显微光学系统中的光学传递特性出发,建立光学传递函数中的光程差、高频能量参数和景物深度之间的数学关系,并通过归一化和曲线拟合得到显微光学系统的成像模糊程度与景物深度之间的解析函数。结果 为了验证本文获取的图像模糊程度和景物深度之间的函数关系,首先使用纳米方形栅格的模糊图像进行深度计算,实验测得的深度平均误差为0.008 μm,即相对误差为0.8%,与通过清晰图像和模糊图像的逐个像素亮度值比较,根据最小二乘方法搜索两幅图像的亮度差最小时求得深度的方法相比,精度提高了约73%。然后基于深度测量结果进行模糊栅格图像的清晰重构,重构后的图像在平均梯度和拉普拉斯值两个方面都明显提高,且相对于传统基于高斯点扩散函数清晰重构方法,本文方法的重构精度更高,稳定性更强;最后通过多种不同形状和亮度特性的栅格模糊图像的深度计算,证明了本文的模糊程度—深度变化曲线对不同景物的通用性。结论 本文建立的函数关系能够更加直观地反映系统参数对光学模糊成像过程的影响。使用高频能量参数表征图像的模糊特性,既可以准确测量图像模糊程度,也与景物深度具有直接的函数关系。固定光学系统参数后,建立的归一化系统成像模糊程度与景物深度之间的函数关系不会受到景物图像的纹理、亮度等特性差异的影响,鲁棒性强、更方便、更省时。     

一种基于CAD 的翼类曲面误差检测方法

数字化检测是保障机翼部件装配质量的关键技术之一。为了快速准确地获 得机翼外形的形面装配质量数据,采用了一种基于CAD 的非接触形面误差检测方法,针对 翼类曲面误差计算研究了快速算法,开发了相应的检测程序。该方法可以快速准确地计算翼 面形状误差,并实现误差分布的直观色彩显示。     

富士FinePix S5000变焦王

数码相机的光学变焦与像素数是天生一对冤家，想要大变焦比，就很难有高像素数，否则就要在光学系统投入更多成本，FinePix S5000自然不能免俗,拥有10倍光学变焦的它,只有300万像素。