基于偏心抑制的激光差动共焦焦距高精度测量方法

针对测量球面透镜焦距过程中存在偏心误差导致测量光轴与透镜实际轴线不重合的问题,提出了一种基于偏心抑制的 激光差动共焦焦距高精度测量方法,通过驱动工作台旋转测得透镜偏心误差的大小及方向,实现了对被测透镜的误差采集;通 过分析误差大小及方向驱动姿态调整电机,消除了测量过程中由于存在偏心误差对焦距测量精度产生的影响;通过构建系统, 优化系统参数,实现了激光差动共焦焦距高精度测量;最终实现基于偏心抑制的焦距高精度测量,解决了焦距测量时测量光轴 与透镜实际轴线不重合从而对测量结果产生影响的问题。 基于该系统进行了焦距测量实验,实验表明:测量焦距为 100 mm 透 镜时,该方法相对重复测量精度(RMS)可达到 0. 000 503% 。 该方法显著提高了焦距测量的精度及重复测量精度,为焦距的精 密测量提供了一种有效的途径。 同时,该方法可应用到镜组加工与装配中,提高镜组的成像质量与测量精度。     

光学透镜焦距测量的熵处理方法

为解决光学检测中的误差分布问题,用实验方法验证其分布,对由人眼目视测量与光电测试光学透镜焦距进行测量,并提出采用熵方法确定概率分布类型,计算其测量结果及其测量不确定度评定,并对所得分布进行拟合性检验,证实该方法的有效性.     

基于Hartmann-Shack波前检测原理的微透镜阵列焦距测量

基于哈特曼波前传感器检测原理,结合图像清晰度定焦技术,提出了一种测量微透镜阵列焦距的方法,介绍了测量系统的组成和原理.首先利用平行光管的出射平面波前在被测微透镜阵列焦面上成像,利用标准透镜产生的球面波前在微透镜阵列焦面附近成像.然后,根据平面波前和球面波前经过微透镜阵列成像时微透镜阵列焦面上光斑的偏移量,计算相应的微透镜阵列子单元的焦距.最后,基于图像清晰度定焦技术,通过不确定度分析和实验测量验证了该方法检测微透镜阵列焦距的可行性.测量结果表明,该方法对微透镜阵列焦距检测精度可达到3％;同时,一次测量可完成微透镜阵列多个子单元的焦距标定.相对于传统的检测方法,该方法具有较高的检测精度和效率.     

口径自适应光学透镜中心厚度测量方法及装置

透镜作为光学系统中的核心部件之一,其加工质量极大影响着光学系统的使用性能。其中,透镜中心厚度的偏差对整个光学系统成像质量的影响最大。现有的非接触式和接触式测量设备都存在着一些缺点,因此本文提出了一种口径自适应光学透镜中心厚度测量方法,并基于此方法设计和搭建了一套透镜中心厚度测量装置,进行了测量精度对比和重复性测量实验。结果表明,本文所研究的测量装置误差与产线上所使用的测量装置误差相当,满足对光学透镜的检测要求。本装置具有结构简单可靠、操作方便、测量精度高且可以节省光学透镜生产成本等优点,已在生产线得到应用。     

微透镜焦距测定法

根据高斯光传播性质，提出一种测量微透镜焦距方法。测量光束通过微透镜前后的束腰。测量绘图法绘制的微透镜，获得了实验结果。把实验结果与其他方法测量结果作了比较，相差小于10％。     

Lau效应在测量透镜焦距中的应用

一、引言近年来双光栅效应已用于透镜焦距的测量,例如:L.Glatt、Y.Nakano、E.Keren 等人分别提出用莫尔偏折仪和Talbot 效应测量透镜焦距和折射率。姜锦虎、陈远绳等人分析了以上方法的不足,分别用莫尔技术和Lau 效应对透镜焦距进行了测量。     

使用高精度三坐标测量仪实现透镜定中心

传统的光学测量定中心法受限于光源、转台大小和装调误差传递性而不适用于大口径、多透镜光学系统的装调,为此本文提出了使用三坐标测量仪接触式测定透镜中心的精密机械测量法。介绍了使用三坐标测量仪测量大口径透镜中心偏的原理,即在测量透镜上表面与基准轴等距离各点坐标的基础上拟合得到透镜光轴与基准轴的夹角,从而解算出透镜的中心偏。通过大口径长焦距镜头的装调对该方法进行了检验。检验结果表明:该透镜的装调偏差为6.47″,重复性误差为(1.16×10-4)″。该方法将光学测量变为机械测量,利于装调,可在保证装调精度的同时简化装调难度,提升装调效率,满足大口径多透镜光学系统对高精度装调的要求。     

上海光机所将时域散斑技术运用于大尺寸光学元件测量

<正>中国科学院上海光学精密机械研究所信息光学与光电技术实验室周常河课题组近期将双目测量和时域散斑技术相结合,应用于300 mm口径大尺寸透镜毛坯测量,成功重建出透镜毛坯表面的三维形貌。该方法实现了大尺寸透镜的快速、低成本测量。大尺寸光学元件,尤其是非球面元件,被广泛运用在大型激光装置,例如"神光" II综合实验激光装置中。在元件的     

微型透镜焦距的测定方法

本文提出一个测定微型透镜焦距的方法,此方法基于高斯光束的传播特性,在光束穿过微型透镜之前和之后分别对光束腰进行测量。通过对由作图法构成的微型透镜进行测量而获得实验结果,所获结果与采用其他方法测得的结果进行比较,它们之间的差异小于10%。     

准直离焦法测量短焦透镜的焦距

首先分析了常规Moire偏转术测量透镜焦距的局限,提出了用准直离焦与Moire偏转术相结合的方法测量短焦透镜的焦距,给出了两组透镜的测试计算结果,讨论了测量方法的原理性误差。     

高精度激光差动共焦超长焦距测量方法与技术研究

<正>超长焦距透镜被广泛应用于激光聚变系统、空间光学系统和高能激光武器等大型光学系统研究领域中,超长焦距测量精度直接影响到大型光学系统的成像质量及使用性能。因此,开展高精度超长焦距的测量方法和技术研究对于大型光学系统具有重要应用价值。论文主要完成了以下工作:开展了一种具有参考镜焦距和组合透镜间隔自校准能力的激光差动共焦组合焦距测量方法研究,利用差动共焦精密定焦     

电润湿双液体变焦透镜

研制了介电润湿双液体变焦透镜以实现变焦透镜的微型化及无机械部件情况下透镜的自动变焦。基于介电润湿原理制备了双液体变焦透镜。采用CCD图像测量系统,测量了不同电压下透镜的焦距,并与基于高斯光学理论推导的焦距公式进行了比较。然后,采用COMSOL软件,分析了双液体界面面形随电压的变化,讨论了动力黏度系数对透镜性能的影响。结果表明,随着电压的增大,双液体界面从初始弯向导电盐溶液变为平面继而弯向绝缘油,相应的双液体透镜实现了从凹透镜到凸透镜的转变,临界电压为50V。当电压增大至65V左右时,透镜焦距不再减小。透镜焦距经历了从负到零再到正的变化(-∞,-22.83mm)∪(33.47mm,+∞),基本实现了焦距大范围可调。当动力黏度系数为0.03时,液体透镜的响应时间为0.015s,对应的器件稳定性最佳。     

测量薄板弯曲的一个新的光学方法—长焦距透镜、粗莫尔栅法

本文介绍一种用长焦距透镜、粗莫尔栅直接得到的平板横向弯曲斜率等值线,是一种新的光学方法。对园板弯曲、方板在不同边界条件下横弯实验与理论解进行了比较。还将这一方法与激光散斑方法测量平板横弯作了对比。     

新型可控焦距液体透镜阵列

为了提高成像品质,提出了一种新型液体透镜阵列镜头。先将油滴沉入弹性体底部形成具有可控焦距的单个液体平凸透镜,再通过唯一平台实验液体透镜阵列,制作液体透镜阵列。通过控制滴入硅胶基底的硅油液体体积大小,控制单个微透镜的折射面曲率和透镜焦距。通过位移平台,控制阵列中微透镜的排布和个数。透镜阵列制作方法简单且成本低,透镜抗挤压能力强,焦距可控,阵列规整,在制造过程中,可以控制镜头光圈和初始焦距,因此是一种实用性较高的透镜阵列。     

电湿效应双液体变焦透镜性能的分析

近年来,电湿效应已成为控制平面上微小液滴的常用手段,其应用已涉及诸多方面,如新型的电子显示器、变焦透镜等。参照一种基于该效应的可变焦液体透镜的模型,从系统的Helmholtz自由能着手给出外加电压与接触角的关系,并利用高斯光学理论推导出透镜焦距与外加电压的关系,在此基础上模拟给出了透镜焦距与外加电压的关系曲线。     

基于图像测量技术的微透镜定焦方法研究

简要描述了基于图像处理方法的微透镜阵列,焦距测量方法。该方法采用图像处理技术解决测量中的定焦问题。文中介绍了几种清晰度评价函数。并对其定焦的精度进行比较,选出较优的算法用来判断焦点位置。实验证明使用该方法可以满足微透镜焦距测量精度要求。     

液晶微透镜技术研究新进展

液晶微透镜是一种利用电光效应来改变透镜折射率空间分布和微电子技术工艺制作的新型微透镜,是结合了微透镜技术和液晶良好电控特性的新型光学微纳器件。液晶微透镜具有尺寸微小,焦距可调等优点,在微光学系统和微光机电系统中具有广阔的应用前景。简要概述了液晶微透镜的基本原理和几种典型液晶微透镜类型,包括液晶(LC)和聚合物分散液晶(PDLC)透镜的发展,阐述了液晶微透镜的研究现状以及研究发展趋势。     

液体透镜的发展趋势

由于光电仪器日益小型化和轻量化,从而在系统中越来越多地采用了一些像非球面和自由曲面光学零件、折射—衍射混合光学零件等新型的光学零件。但是,随着镜头的变小,在很小的空间内已无法使用原有的机械方法实现对焦和变焦的功能。这就是研发小尺寸、可变焦距的液体透镜的目的。文中系统地介绍了通过调整电压或其他物理量的方法,改变介质的折射率(液晶透镜)或面型(液体透镜),从而可以改变其焦距的透镜。目前基于电湿润法原理的液体透镜已经商品化,并已经开始大量的用于手机的照相光学模组中,实现了对不同距离的物体进行对焦。但由于液体透镜的研发仅仅是开始,还有很多的性能要改善、还有很多的关键课题等待去解决。     

双液体变焦透镜像差的测量研究

近几年,双液体变焦透镜在其结构、变焦性能和实际应用中已有了长足的发展,国内也开始自主研发设计双液体变焦透镜。在测量法国Varioptic公司的双液体变焦透镜样品焦距的基础上,利用ZYGO干涉仪以及设计相关的光路,测定了透镜样品的像差,了解样品的像差特性。根据实验可得,Arctic 320型双液体变焦透镜在0V、20V、50V和60V时的Zernike多项式系数较小,残余均方根(root mean square,RMS)反应出整个变焦透镜初级像差较小,成像效果较好,为我国研究双液体变焦透镜提供参考和比较。     

基于运动学支撑的透镜光学表面面形及其复现性

根据高精度投影光刻物镜的特点,提出了一种运动学支撑结构,并采用实验结合有限元分析的方法研究了该支撑结构引起的透镜光学表面变形以及重复装配过程中透镜光学表面面形的复现性.首先,介绍了运动学支撑结构的原理及镜面变形分析的方法.然后,应用Zernike多项式拟合实测和有限元分析得到的面形,并用两种方法对运动学支撑结构夹持力引起的透镜光学表面面形进行对比,以验证有限元分析模型的正确性.同时,分析了考虑重力情况下运动学支撑结构导致的透镜光学表面变形.最后,用实验的方法测量了运动学支撑结构在重复装配过程中透镜光学表面面形的复现性.实验和分析结果显示,由运动学支撑结构夹持力引起的透镜光学表面面形均方根(RMS)值的实测值为1.004nm,分析值为0.974 nm,夹持力及重力综合作用下导致的透镜表面Fringe Zernike拟合面形RMS值为2.538 nm,产生的主要像差为离焦、初级三叶像差和二级三叶像差,重复装配过程中引起的透镜光学表面面形的复现性标准差为0.645nm.得到的结果表明,所设计的运动学支撑结构能够保证透镜光学表面面形在重复装配过程中有良好的复现性.