含中心遮拦剪切干涉图的波前重建新方法

在利用剪切干涉测量共轴折返式光学系统波像差时,会得到含中心遮拦的环形剪切干涉图。但是,目前的剪切干涉波前重建方法大多适用于圆形或矩形区域。提出了一种适用于含中心遮拦环形剪切干涉图的波前重建方法。该方法是一种基于Zernike环多项式的模式法。仿真和分析了不同剪切比、单项像差、噪声对重建精度的影响,结果表明:该算法具有较高的重建精度,剪切比小于6%时,相对重建误差小于10%;对像散的重建精度较高,对球差和慧差的重建精度相对较低;具有较好的抗噪性。该方法已应用于实验室开发的交叉光栅横向剪切干涉仪的干涉图像波前重建中。     

中心遮拦干涉图的圆泽尼克拟合对计算赛德尔像差的影响分析

从波像差的幂级数和圆泽尼克多项式展开理论入手,介绍了圆泽尼克多项式和赛德尔多项式之间的联系,理论上分析了圆泽尼克多项式在环域的相关性,着重讨论了以中心遮拦干涉图的圆泽尼克多项式拟合系数计算赛德尔像差系数的影响。对理论分析进行了实验验证,其结果与理论分析具有良好的一致性,并提出了一种简单直观的误差容限设定方法。研究表明,随着遮拦比的增加,赛德尔系数误差增加,其变化规律和被测元件的像差类型和大小有关。当遮拦比达到某一特定的阈值时,误差曲线将产生较大的变化,为了获得较准确的赛德尔系数,圆泽尼克拟合时应选择适当的阶数;当遮拦比继续增加时,为了计算出准确的赛德尔系数,拟合时应选择环泽尼克多项式。此外,遮拦比对赛德尔系数中畸变、像散的影响较弱,对彗差、场曲、球差的影响较强。     

有遮拦干涉图像的数字化处理技术研究

介绍有了遮拦干涉图像的数字化处理技术的原理与方法,利用移相干涉术的特点,提出了“阀值分割区域法”和“顺序跟踪边缘点”分割区域的方法。这些技术成功地应用到了对有遮拦的面形的测一和有遮拦的系统波像差的测量。     

带有分割遮拦干涉图的计算机分析

提出一种干涉图计算机分析的新方法，克服传统处理法的限制，能对视场遮拦所引起的带有缺块或被分割的干涉图进行计算机分析与处理。该方法成功地应用于数字波面的实时检测技术中，已在ＳＰＧ－Ⅱ型激光波面干涉仪是得到验证和应用。     

移相干涉术中有分割遮拦干涉图的相位展开

在质量图导引路径积分法的基础上,提出了一种适用于移相干涉术中有分割遮拦干涉图的相位展开方法,可以有效地解决不同有效区域之间相位展开结果不连续的问题.首先,采用图像修复方法,根据有效区域中包裹相位的纹理特征对遮拦区域进行填充,使被遮拦分割的各个有效区域连通,相位展开路径可以通过各个有效区域.在此基础上,提出了一种新的质量图,导引相位展开沿着相位变化最小的路径穿过各个有效区域之间的填充区域,以保证不同有效区域中属于同一干涉级次的包裹相位主值加减2π的倍数相同.研究结果表明,这种方法能有效地防止相位展开结果中2π整数倍的全局误差,使不同有效区域相位展开结果连续.     

剪切干涉灵敏度和剪切图的全处理方法的研究

本文对剪切干涉灵敏度进行定量讨论,首次提出平均灵敏度数学模型,它圆满地解释了剪切干涉特性.通过讨论得出一个重要结论,要准确求出待测波面,必须用变剪切干涉仪,使用不同的切量对同一波面进行测量.然后采用一种新方法——剪切干涉图全处理的方法,求出待测波面.     

一种确定干涉条纹中心的新方法

介绍一种用计算机处理光学条纹图的新方法即滤波后提取条纹中心的方法。该方法有效地去除了噪声，提高了图像处理的精度。     

光纤傅里叶变换光谱仪干涉图的对称化处理

偏离中心条纹的抽样以及光纤干涉仪的缺陷引起光纤傅里叶变换光谱仪(FFTS)输出的干涉图不对称,导致由傅里叶余弦变换计算得到的光谱带有相位误差,影响光谱的线型。文章首次将卷积方法应用到光纤傅里叶变换光谱仪中干涉图的对称化处理,利用干涉图的中心部分计算出相位误差,通过傅里叶变换得到了对称化处理函数,用卷积运算在时域完成了光谱的相位误差校正。实验研究表明,在FFTS中该方法能在时域有效地实现干涉图对称化,校正了光谱的相位误差。该方法不仅克服了双边干涉图的缺点,而且校正的结果有较高的准确度。     

基于相干波面光强分布的静态干涉图的数字分析

提出了基于相干波面光强分布的静态干涉图数字处理的新方法 ,即在CQG Ⅱ型激光数字波面干涉仪上通过分别微调参考镜和被测镜的倾斜量 ,在CCD探测器上获得形成静态干涉图的两幅相干波面光强分布图 ,利用这两幅光强分布图与它们所形成的干涉图 ,可高精度地完成静态干涉图的数字分析。利用相干原理 ,给出了实现该方法的基本过程 ,并编程实现了该数字分析 ,获得了实验测量结果。通过与相移测量结果相比较 ,验证该方法对口径为 60mm的平面有望达到的测量精度。     

显微物镜干涉图的计算机处理

提出用泰曼干涉仪检测衍射受限的显微物镜，将实验中拍摄的干涉图形数字化后，经计算机处理，用Ｚｅｎｉｋｅ多项式拟合干涉图，可获得各采样点波像差，峰谷误差及均方根误差和各种几何像差。     

基于单幅干涉图的波前重构技术研究

条纹中心法是干涉测量技术中分析单幅干涉图的一种重要处理方法,该方法主要包括图像预处理、波前重构和样品表面形貌及参数的测量等三个部分。研究了条纹中心法的关键技术,特别是应用协方差矩阵法求解泽尼克多项式以进行波前重构的过程。提出了基于单幅干涉图自动波前重构的流程方法。最后应用该流程方法处理由泰曼-格林干涉系统采集的精密抛光铝制盘基片表面形成的一幅干涉图像。实验结果表明,该方法可以实现单幅干涉图的自动波前重构,干涉波前重构的拟合精度可达1．4686×10^-6nm,还可以自动获得精密抛光铝制盘基片表面的形貌及参数。     

大口径干涉仪装置的调整及支承机构

采用蜗轮蜗杆驱动调整机构、使用同步带安装标准镜片方式、正交十字导轨支撑等可有效提高光学精密检测系统中大口径干涉仪装置的镜面面形质量、稳定性和调节准确度,从理论上介绍了蜗轮蜗杆驱动机构等设计原理及其基本公式,并从实验上验证了这些机构对光学精密检测系统稳定性的影响.     

A method for fringe normalization by Zernike polynomial

A new approach for fringe normalization by Zernike polynomial fitting to cancel background illumination in an interferogram is proposed. With this method, background illumination can be suppressed, high frequency noise is immunized and the contrast is improved by normalization. The main idea for this paper is to use the Zernike polynomial fitting interferogram to cancel background illumination; the high frequency noise is then filtered by a Wiener filter. Finally, the paper uses the method of local region contrast modulation to enhance fringe contrast. This method can overcome the problem of the non-uniformity illumination of fringe patterns resulting from the marginal reflection of optical components and a non-uniformity light source     

干涉条纹的处理方法研究

论述了干涉图的图像处理方法,提出了干涉图反高斯变换的光强平均分布处理,保证了干涉图信号的完整性,同时将基于视觉零交叉理论的边缘检测方法应用于干涉条纹的边缘检测中,精确地检测了干涉条纹的边缘,减小了上干涉条纹提取相位差的误差,并与常用的二值化方法进行比较,最后给出了一个有效的干涉条纹细化方法,并与其它处理方法进行了比较 。     

单边干涉图的数据处理方法研究

干涉成像光谱仪干涉图的采样方式一般有两种,即单边采样和双边采样,单边采样干涉图往往保留零光程差附近的部分“短双边”采样数据以利于数据处理.本文对空间调制干涉成像光谱仪不同干涉图采样方式下的光谱复原方法进行了研究,讨论了空间调制干涉成像光谱仪单边干涉图的切趾与相位修正,提出了更为合理和准确的方法.研究发现,合理设置短双边数据在减小仪器的原始数据量的同时,能够保证复原光谱的准确度.     

基于混合算法的光学合成孔径成像系统孔径优化

结合模拟退火算法和遗传算法的优点,在遗传算法中加入模拟退火算子,运用这种混合算法对子孔径结构进行了优化。以阵列的子调制传递函数覆盖点间距最大化及最小冗余度来设计目标函数,实现了单圆周孔径阵列和双圆周孔径阵列的优化排列。使用仿真程序对优化阵列的光学传递函数进行了分析,将优化结果与相同子孔径数目的单圆周结构进行仿真实验和比较。结果表明,采用这种混合算法是可以很好的解决光学合成孔径结构的优化问题,优化结果接近全局最优解,优化后的双圆周阵列接近Golay阵列,具有更大的实际空间截止频率。     

稀疏孔径光学系统成像恢复算法研究

分析了传统小波阈值去噪方法,给出改进去噪算法.先对稀疏孔径光学系统含噪成像,通过改进小波阈值去噪,提高信噪比,最大程度得到较为理想成像结果,参考修正维纳滤波方法,对去噪结果经过修正维纳滤波实现成像恢复.在实验中,考虑结构非冗余性,利用光学设计软件ZEMAX设计Golay6结构不同填充因子的稀疏孔径光学系统,以本算法进行成像恢复.实验结果表明本文算法优于单独使用维纳滤波或修正维纳滤波方法.     

Zone Plate Common Path Interferometer for Testing Aspherical Mirror with Large Aperture

A new CGH (computer generated hologram) common path interferometer, which can be used for testing an aspherical mirror with large aperture, is proposed. This interferometer does not have a circle of least confusion, and a spatial filter can be used effectively to stop extraneous lights so that interferograms with good contrast can be obtained. The phase shifting technique can be easily applied to the interferometer. The method of designing and making the CGH zone-plate is described.     

瞬态位移干涉仪信号处理新方法

利用短时傅里叶变换计算速度快的特点,先对瞬态位移干涉仪信号进行预处理,得到速度的轮廓范围.据此估计小波变换中尺度因子的范围,然后用连续小波变换的方法对信号再次进行处理,用此方法分析计算机模拟出的位移干涉信号,恢复的速度相对误差小于2%.对高速爆轰实验中的位移干涉信号分别采用短时傅立叶变换、小波变换和二者相结合的方式进行分析,并记录三者的计算速度.实验表明,第三种方法能准确地恢复出物体的速度历史,计算误差在系统要求的范围内.本文综合计算速度和计算误差两方面的考虑,选择了适合于瞬态位移干涉信号处理的方法.     

一种用于光机热集成分析的新方法——干涉图插值法

Zernike多项式是光机热集成分析中实现光、机、热各分析软件之间数据传递的重要工具。许多光学元件表面形状并不满足Zernike多项式的正交性条件，使有限元分析不能精确拟合光学元件表面变形及变形产生的各项像差。讨论影响Zernike正交性的几个因素，详细介绍将有限元分析得到的光学表面变形数据导入光学分析软件的一种新方法——干涉图插值法。该方法避开Zernike多项式拟合，在去除镜面刚体位移后将镜面畸变精确地表示成干涉图数据，直接生成数据接口。