用自准直原理测大曲率半径调焦误差及讨论

本文对平行光管调焦误差提出较为准确的计算方法 ,分析了最大调焦总误差 ,解释了测量中自准直系统的“平面镜”。     

Φ300非球面激光平行光管的研制

此激光平行光管具有以前平行光管的优点,且可以与数字相移干涉仪对接,直接进行波前误差的高精度测量.分别用于三种波长,主波长λ=0.6328μm,另有λ=0.532μm和λ=1.06μm两种波长.基于三级像差理论,得出了采用非球面单透镜的平行光管的光学设计初始参数.以通光口径为Φ300mm、后截距为4616mm物镜为例,分析了不同波长下的波差、球差和有效焦距的变化情况.在其设计、加工、检验和装调上解决了诸多关键技术研制出了此规格的平行光管.最终物镜的波前误差达到0.11λ(λ=0.6328μm).     

大型框架平行度误差的测量

一、前言用准直仪测量机床导轨平行度误差的方法巳有报导,但有关大型框架平行度误差的测量,见诸文字的不多。本文介绍用 JZC 型自准测微平行光管配置五角棱镜和磁性测量桥-反射镜测量大型框架平行度误差.二、测量原理被测件为 BY124×8/9(12Y)900吨热压     

平行度测试仪原理及其测量精度分析

平行度测试仪是检测大型光电经纬仪多光轴系统平行度的设备,要求平行度测试仪的精度要达到0.5".方法是利用一块反射镜和两块五棱镜将一束准直光束分光成两束平行光束,大型经纬仪的两个光学系统分别接收这两束平行光,两束平行光所成像的脱靶量差值即为两光学系统的光轴平行度.利用两个精度为0.1"的自准直平行光管和一块平面反射镜检测平行度测试仪精度.经检测标定后平行度测试仪的精度可达到0.5",能够很好的满足检测平行度为2"的光学系统的检测.     

大型平行光管室内使用的空气温度效应

文章记录了大平行光管在带有空调的实验室内使用产生的像质变坏的影响。提出了对大平行光管的镜筒效应,并解释像质变坏是由于镜筒内空气有层状温度梯度分布所造成的。试验在撤除空调,室内上下等温情况下平行光管的像质良好,并得到高的分辨率结果。     

焦位差,焦深与对焦

导出相机制造误差与对焦误差阈限的计算式。阐述与景深共轭的焦深．以及焦深范围内各个垂轴面上的弥散斑大小关系。并得出，该范围不属于“像深”范围。还概述了由光线像差引起的曲面状焦位差与最佳对焦位置的选择。     

检测测绘仪器用平行光管的安装与调校

平行光管是一种光学仪器,其功能是产生平行光束,在光学仪器装较调整中发挥着重要作用,同时也是光学度量仪器的组成部分之一。检测测绘仪器用平行光管的装调对稳定性、口径对称性、出射光束平行性等方面具有较高的要求。因此在安装和调校的过程中,技术人员必须充分掌握相关技术原理,合理选择调试方法,如此才能获得了理想的效果。本文就检测测绘仪器用平行光管的安装和调教进行深入探索研究。     

同心圆标志单目视觉法测飞机方向舵角位移

用同心圆做靶面标志,将同心圆靶平行于舵轴固定在舵面上,用单目视觉法实时测出方向舵转动前、后同心圆的位置姿态求转角,取同心圆平行于像面的直径为特征直径。取与特征直径垂直的直径为辅助特征直径,证明了它的像与同心圆透视投影的两个椭圆中心和圆心像点共线,根据共线四点交比不变可求圆心像点。图像处理求出圆心像点位置和两种特征直径的像和它们的原像,可求出靶面的位置姿态和转角。仿真测量结果：测量范围±85°;加标准偏差为2像素的高斯噪声时测角位移的RMS误差小于0.04°。该方法抗噪声能力强;能修正靶面与转轴不平行导致的测量误差,使测量设备安装调节简单。可在停机场实时标定飞机方向舵、升降舵等的角位移传感器。     

大口径平行光管实时检焦系统

大口径平行光管作为实验室测试和标定必不可少的设备,已经普遍应用于各种光学设备的标定与检测中。但是光管因为震动、温度的梯度变化和空气扰动等影响因素出现离焦现象时,会导致平行光管出射光发散角增大,测量结果可信度降低。针对以上问题,本文提出了一种利用五棱镜作为光反馈元件的小型焦面监测装置,采用CCD作为图像采集装置,利用软件实现系统离焦量的计算,可对大口径平行光管的焦面进行长时间高精度的监测。经过计算机仿真与试验表明:本系统检焦分辨力可以达到45μm以内,满足实验室检测设备精度要求     

光学玻璃的不均匀性

Roberts和Lagenbeck描述了一个测量和计算大圆盘形玻璃毛坯的均匀性的方法。提出了一个改进的方法,它大大地缩短了所需要的测试时间。应用了图1所示类型之平行光管测试装置。该试验装置组成如下:一个抛物面镜、一个45°反射镜、一个自准平面镜、一台Twyman-Green干涉仪和一台具有3mw输出功     

太赫兹光场数据采集与数字重聚焦实验研究

本文对太赫兹光场数据采集与数字重聚焦成像进行实验研究。太赫兹成像因其穿透性、无损性等优点,近年来备受国内外研究者关注。太赫兹波段的光场成像技术有望增强图像质量、改善应用效果。本文在分析光场成像基本原理、系统结构、重建方法的基础上,应用太赫兹焦平面阵列相机进行太赫兹光场数据采集和数字重聚焦实验。首先采集太赫兹光场原始数据,然后通过数字重聚焦进行计算成像,最后对重构图像做增强处理,得到了深度、角度及目标物轮廓分辨力强的太赫兹图像。实验证明了太赫兹光场成像技术的可行性及其改善图像质量、丰富复现效果的能力。     

地磁旋转弹滚转角及角速率的估计方法

针对高转速的旋转弹等制导弹药滚转角及滚转角速率实时获取的问题,提出一种基于地磁信息的滚转角及滚转角速率的实时快速估计方法。首先根据旋转弹的轴向滚转运动特性,利用卡尔曼滤波算法实时估计弹丸在轴向高速旋转的状态下的滚转角以及角速率,考虑弹载实时应用需求,在卡尔曼滤波的基础上进一步采用α-β-γ滤波来提高估计算法的实时性。通过仿真数据以及半物理验证,结果表明,相比于直接用卡尔曼滤波估计,采用α-β-γ滤波估计的时间缩短一个数量级,明显提高算法的实时性和快速性。同时该方法估计的滚转角误差在3°以内,比系统直接解算的滚转角准确度提高1倍;滚转角速率的估计准确度在5°/s以内,比直接求导准确度提高6倍以上,满足常规旋转弹的需求。     

直线导轨滚转角测量误差自校正方法

提出一种具有滚转角测量自动校正功能的五自由度运动误差测量系统,解决了平行双光束法在测量滚转角误差时受光束平行度影响较大的问题。介绍了平行双光束法测量五自由度运动误差的原理,建立了关于双光束平行度误差与滚转角测量误差间的模型,提出了基于双自准直单元的双光束平行度误差测量方法。实验结果表明:双光束之间存在15.4″的平行度误差时,可以将滚转角测量误差的残差由44″减小到2.7″。该校正方法有效提高了双光束测量滚转角的准确性,可用于直线导轨运动误差的在线监测。     

Quantitative characterization of the x-ray imaging capability of rotating modulation collimators with laser light

We developed a method for making quantitative characterizations of bi-grid rotating modulation collimators (RMC's) that are used in a Fourier transform x-ray imager. With appropriate choices of the collimator spacings, this technique can be implemented with a beam-expanded He-Ne laser to simulate the plane wave produced by a point source at infinity even though the RMC's are diffraction limited at the He-Ne wavelength of 632.8 nm. The expanded beam passes through the grid pairs at a small angle with respect to their axis of rotation, and the modulated transmission through the grids as the RMC's rotate is detected with a photomultiplier tube. In addition to providing a quantitative characterization of the RMC's, the method also produces a measured point response function and provides an end-to-end check of the imaging system. We applied our method to the RMC's on the high-energy imaging device (HEIDI) balloon payload in its preflight configuration. We computed the harmonic ratios of the modulation time profile from the laser measurements and compared them with theoretical calculations, including the diffraction effects on irregular grids. Our results indicate the 25-in. (64-cm) x-ray imaging optics on HEIDI are capable of achieving images near the theoretical limit and are not seriously compromised by imperfections in the grids.     

高速转镜相机中倾斜光束的成象

本文通过建立几何模型 ,讨论了高速转镜相机光束倾斜入口的成象原理。证实了倾斜光束入口在转镜旋转时成象点的扫描轨迹是在以入射点为顶点 ,以成象点和入射点的连线为母线扫出的正圆锥底面的平面内 ,从而把空间光学的复杂设计问题简化成平面上的设计。此原理已用于 PDF- 2 0 0型平面转镜等待式分幅相机的设计     

多面转镜双光束扫描场的研究

运用矢量光学理论研究了双光束多面转镜扫描场中的相应问题：导出双光束扫描的基本方程,其中包括,入射点集团,反射点在空间以及在转镜反射面的移动轨迹,反射线标量方程,观察面上扫描点的集团以及远场扫描轨迹等,这些方程描述了多光束面转镜扫描的动态特性及其基本规律;在此基础上通过数值计算分析研究扫描场的成象特性。     

Asymmetric white-pupil collimators for high-resolution spectrographs

We present the optical principle of a white-pupil collimator made up of two mirrors with unequal focal lengths. Analytic formulas for third-order aberrations are derived and compared with the results of ray-tracing experiments. It is shown that the image quality is good if the second mirror has a suitable conic coefficient and the F ratio is not too small. Furthermore, third-order coma and astigmatism can be zeroed simultaneously if the angles are also appropriately selected. When implemented in high-resolution echelle spectrographs, this design permits smaller cross dispersers and cameras, with considerable savings in cost.     

Focal shift and extended focal depth with tunable pupil filter

Extended focal depth and focal shift are very important in microscopy, imaging and optical storage systems, and have attracted much attention in recent years. In order to obtain the extended focal depth and focal shift, a new kind of tunable pupil filter is proposed in this article. It consists of one half-wave plate between two quarter-wave plates, and the half-wave plate is made up of two zones that can rotate with respect to each other. By analyzing the intensity distribution in the focal region of the optical system with such a device, it reveals that focal shift can be realized by rotating any zone of the half-wave plate. When the phase difference of the two zones is π, the extended focal depth and transverse superresolution can be obtained at the same time. Therefore, it may be feasible to use such a tunable pupil filter in optical systems that need focal shift and extended focal depth.     

星敏感器参数标定及误差补偿

针对CCD星敏感器光学系统存在焦距不准确、CCD平面倾斜和旋转及光学镜头畸变等误差因素,在理想针孔模型的基础上,用几何方法建立了星敏感器模型。利用地面实验数据,以最小二乘法解算该数学模型,求出焦距、CCD平面倾斜和旋转因子及畸变因子等待标定参数。将标定出的参数代回数学模型,便可由星象点测量坐标直接计算并修正入射光方向矢量,从而对光学系统的误差进行了补偿。计算结果表明:星对角距统计偏差由标定前41″降到了17″,提高了计算精度。