基于法布里-珀罗标准具的微小角度测量及不确定度评定方法（英文）

研究了一种基于法布里-珀罗标准具多光束干涉成像的微小角度测量方法。通过计算同心干涉圆环圆心位置变化量(圆心位移量)和成像物镜焦距,实现反射镜微小偏转角度的测量。采用相对测量原理,构建了基于圆心位移量不确定度分量和成像物镜焦距不确定度分量的微小角度测量不确定度评定模型。选取2 mm间隔的F-P标准具进行微小角度的测量实验研究,并进行了数据处理。实验结果表明,在600″微小角度测量范围内,测量不确定度不大于0.132″;在40″微小角度测量范围内,测量不确定度不大于0.045″。该方法可为具有自校准特性的、更高准确度的微小角度测量的实现提供参考。     

摄影焦距对测量箭体漂移影响的分析

高速摄影仪在航天试验靶场中主要用于火箭垂直起飞段的横向漂移测量,它采用近距离、短焦距物镜对火箭进行跟踪测量,任何微小的线量误差将带来较大的测量误差,以致严重影响火箭漂移量的处理精度。为此,建立了高速摄影仪摄影焦距的微量变化对箭体漂移量误差产生影响的数学模型,利用标称数据进行仿真分析,并给出焦距修正系数的计算方法。     

薄透镜厚度引起焦距测量误差的探究

从理想光具组的焦距公式出发,理论上分析了薄透镜厚度引起焦距测量的误差。采用物距像距法测定焦距,并与二次成像法测得的焦距比较,得出实验结论：采用物距像距法测量焦距,因薄透镜厚度引起的误差大小等于物距像距法测得的焦距与二次成像法测得的焦距之差;由于薄透镜的厚度越厚,折射越靠近光心,所测得的焦距值会偏小,因此对厚度引起的系统误差进行修正,得到修正后的焦距为fm＋Δf。     

基于光斑调制的汇聚光源焦距测量系统

为实现对汇聚光源聚焦位置快速准确测量,搭建了基于光斑调制的汇聚光源焦距测量系统,通过精密调节待测光源在系统中前后位置,将一定距离处光屏上接收到的光斑调整到对照尺寸,读取位置数据,得到光源的系统测量数值.根据成像理论,推导出实验理论误差公式,依据系统初始参量,计算生成数据处理界面,将测量数值输入系统,直接输出焦距准确值.此系统可用于对LD光源是否合格进行快速筛选,及对微小差别光源焦距进行准确测量,焦距值精确到0.05mm.整个系统结构简单,仅需对光斑大小进行简单调整,专业技术要求低,测量数据误差小,成本低,能实现快速准确测量.     

一种成像式亮度计校正方法北大核心CSCD

采用图像传感器的成像式亮度计可通过短焦距成像物镜实现大视场和空间分辨的亮度测量,但仍存在图像传感器像素非线性响应,短焦物镜产生的强烈渐晕效应及图像边缘畸变等问题。因此提出了一种成像式亮度计校正方法,利用标准辐射源法进行线性校正与平场校正,以获得线性修正系数和平场校正矩阵,通过几何坐标标定法获得畸变校正矩阵。采用焦距为12 mm的物镜及200万pixel的图像传感器搭建了成像式亮度计,经校正后完成了液晶显示屏发光亮度测量,与商用分光辐射亮度计进行了对比测试,测量相对误差不超过±2%,实现了大视场高精度空间分辨亮度测量。     

基于étendue量的液晶投影物镜相对照度分析

基于非成像光学的étendue量对液晶投影显示照明系统和投影物镜进行匹配,对液晶投影物镜的相对照度进行分析,根据étendue量计算照明系统液晶板照明面的发光强度分布,与根据朗伯体服从余弦分布的计算相对照度的算法进行比较,并对相对照度的Rimmer算法进行修正,分析和实验表明,修正算法得到的投影物镜相对照度计算更符合实际情况,对于投影物镜确定渐晕系数、校正像差有利.     

平凸透镜焦距的测量与研究

测量平凸透镜的焦距, 除了用成像法以外, 还可用焦距公式法, 即利用勾股定理、 光的折射等方法测量 平凸透镜曲率半径、 折射率, 然后由厚透镜的焦距测量公式计算得到透镜焦距. 通过将成像法与公式法得到的结果 进行分析和比较可知, 厚透镜焦距测量的起始点并非透镜中央或边缘, 需要加以计算求出主点; 用成像法进行测量 准确度较高; 此实验作为拓展课程实验内容, 可以举一反三, 有助于培养学生的综合设计实验和科学研究能力     

基于tendue量的液晶投影物镜相对照度分析

基于非成像光学的啨ｔｅｎｄｕｅ量对液晶投影显示照明系统和投影物镜进行匹配 ,对液晶投影物镜的相对照度进行分析 ,根据啨ｔｅｎｄｕｅ量计算照明系统液晶板照明面的发光强度分布 ,与根据朗伯体服从余弦分布的计算相对照度的算法进行比较 ,并对相对照度的Rimmer算法进行修正 ,分析和实验表明 ,修正算法得到的投影物镜相对照度计算更符合实际情况 ,对于投影物镜确定渐晕系数、校正像差有利     

凹凸厚透镜曲率半径和折射率的测定

观察凹凸厚透镜的球面反射成像及折反折成像,利用这一实验现象结合物像公式测定凹凸厚透镜前后表面的曲率半径和折射率。该方法不仅可以修正薄透镜测量中忽略透镜厚度所产生的误差,而且可作为测量透镜焦距和曲率半径的设计性、研究性和创新性实验项目,有利于学生深刻理解共轴球面系统成像,掌握符号规则和几何光学的成像计算。     

双焦距立体视觉中的光学成像模型

成像物镜具有两个独立的焦距,并分别对空间物体成像,这种系统被称为双焦成像系统。双焦成像系统从单一角度记录三维场景中各物点的图像,它构成了单目立体视觉的基本光学成像模型。由于焦距为f1和f2的物镜所成的像的矢量值存在差别,即视差,并且视差的大小与物点的深度存在着定量关系,因此可利用双焦成像的视差特征来恢复场景的深度信息。叙述了双焦成像的立体视觉原理和系统的改进方案,并根据双焦成像的深度算法对已知深度的物方平面进行了深度测量。试验结果表明,深度恢复的相对误差约为-0.14%,测量结果的方差为0.97mm。     

多动型变焦距物镜设计

变焦距光学系统在校正像差的同时还必须满足像面稳定的要求,补偿或消除由于光学系统中各组元的运动所造成的像相对接收器的偏移。利用动态光学稳像原理,推导变焦距光学系统的稳像方程,建立变焦距光学系统的数学模型,设计光学系统的凸轮曲线。给出了变焦距物镜的动态分析过程,利用光学设计软件CODE V最终得到了一个变倍倍率为8.15×,焦距范围为27 mm~220 mm的变焦距物镜,光学系统F#数为固定值4.2,视场为4.12°~33.56°。给出了凸轮曲线的计算方法及CODE V成像质量分析结果和MTF等。     

高速碰撞诱发闪光辐射温度的测量及误差分析

为实现对高速碰撞诱发的闪光辐射温度进行实验测量及误差分析,建立了二级轻气炮加载系统及闪光辐射温度测量系统。采用聚碳酸酯弹丸分别以6 km/s、3.9 km/s的速度垂直撞击2A12铝靶,利用瞬态光纤高温计采集闪光信号,通过比色法计算不同碰撞条件下的闪光辐射强度及辐射温度。依据普朗克辐射定律计算了不同波长及温度条件下的闪光辐射强度理论值,与实验测量结果相比较并进行了误差分析;分别采用双色测温法的不同波长组合及四色测温法计算了闪光辐射温度及其平均温度,通过计算标准差分析了波长的选取对闪光辐射温度的影响。结果表明：与理论计算结果相比较,实验测量得到的闪光辐射强度值偏低,采用双色测温法计算闪光辐射温度时波长的选取对计算结果影响很大,波长间隔越大计算结果误差越小（误差最小值实验No.1为68.25 K,实验No.2为30.67 K）;四色测温法计算得到的闪光辐射温度与平均温度相近（误差实验No.1为72.88 K,实验No.2为63.66 K）,因此采用比色法计算闪光辐射温度时应尽量选取大间隔波长或多个波长参与计算以降低误差。     

透镜倾斜对焦距测量误差的影响

在测量透镜焦距的实验中,透镜倾斜是导致焦距测量误差的因素之一.由于透镜的倾斜导致测得的物距和像距不是真实的物距和像距,然后代入成像公式计算出的焦距值,必然严重偏离透镜的实际焦距值.文中推导出了透镜的焦距测量误差与物距及透镜的倾斜角二者之间的函数关系式,从理论上分析了焦距测量误差随物距和倾斜角的变化规律.结果表明:大物距情形比小物距情形的焦距测量误差要小,并且得到了实验验证.     

薄透镜的焦距测量及测量结果评价

测量薄透镜焦距的方法很多,本文通过其中常用的两种,即物距像距法和二次成像法(又称贝塞尔法),测凸透镜焦距的实际测量及误差计算,来评价该实验结果的好坏。一、物距像距法测量凸透镜焦距 1.由凸透镜公式(图1)式中u为物距(AB),v     

自准法测量长焦距

一、问题的提出我们试制的万能光具坐,其主物镜为焦距2米,通光口径150毫米的复消色差物镜,万能光具座是测量镜头光学性能的仪器,主物镜本身的焦距数是测量其它镜头焦距的依据,因此必须精确测量主物镜焦距,测量精度为万分之几,一般测量方法难以达到这个精度。富吕格介绍了“应用物体大小及成象角度进行测量”的方法,这种方法从原理上可得到较高的精度,因为“物体大小”(即分划板上     

光学微透镜阵列成像质量预测和测量

为了研究微透镜阵列成像质量的影响因素,针对慢刀伺服加工和紫外（UV）光固化工艺制备的微透镜阵列,引入微透镜阵列镜片的误差,建立基于Zemax光学软件的光学微透镜阵列成像仿真模型,分析透镜单元的高度、曲率半径、入瞳直径等误差对微透镜阵列成像质量的影响。搭建光学测试平台对评价微透镜阵列成像性能的光学参数进行检测,包括各透镜单元的焦斑大小、位置误差及其焦距值,并利用点扩散函数（PSF）曲线的半峰全宽值对光场成像结果进行成像质量评价,测量得到微透镜阵列的焦距标准误差为0.12 mm。将测量结果与仿真结果相比,可得PSF曲线的半峰全宽值误差在12%左右,证明了仿真模型的准确性。利用仿真和实验的方法建立了微透镜阵列镜片误差与其光学成像质量之间的关系,这可为基于功能实现的光学微透镜阵列的超精密加工工艺提供理论基础和指导。     

可见近红外波段无人机载成像光谱仪设计

为了满足地物成像光谱分析的需要,设计了同轴安装、体积小、重量轻的适用于无人机载的棱镜-光栅-棱镜型可见近红外成像光谱仪.通过角放大率选择、光焦度分配、相对孔径计算设计了视场较大的前置物镜;通过光栅方程求解、体相位全息光栅布拉格条件约束、棱镜折射定律设计了光谱系统的初始结构;通过工作光谱上下限出射角与探测器光谱维宽度的关系确定了成像物镜的焦距;通过出射光角度明确了出射光谱的非线性.设计的无人机载成像光谱仪工作光谱范围为400~1 000nm,视场角为40°,全工作波段在空间截止频率20.8lp/mm处的传递函数值均大于0.67,光谱分辨率小于3nm.装调了无人机载成像光谱仪对室外绿化树木进行光谱推扫成像实验,实现了树叶的多光谱成像.该成像光谱仪能够有效实现光谱成像,性能良好.     

双凸厚透镜曲率半径及焦距的测定探讨

利用双凸厚透镜的折反折成像,测定已知折射率的厚透镜前后表面的曲率半径及焦距。此方法可以修正测量透镜焦距忽略透镜厚度所产生的误差。     

彩虹法和成像法测量玻璃微珠折射率对比研究

基于几何光学原理,彩虹法使用激光作为光源,利用激光在玻璃微珠中进行一次或者多次内反射后出射形成最小偏向角,在最小偏向角附近形成彩虹条纹,通过测量彩虹条纹来反演计算玻璃微珠的折射率。然而,成像法则根据厚透镜的成像原理,对玻璃微珠所成的像经过显微物镜放大后使用CCD相机进行接收,获得玻璃微珠的焦距,进而测得对应玻璃微珠的折射率。较传统方法来说,彩虹法和成像法具有安全、简便和快捷的优点。对型号不同的玻璃微珠,分别使用彩虹法和成像法测量其折射率,并对它们的测量结果进行了对比分析,都获得相对于名义值的误差小于1%的结果。     

长焦距测量系统的像差误差校正方法研究

针对长焦距测量中被测透镜像差引入的焦距测量误差提出了一种校正方法。传统长焦距测量中使用高斯公式来计算被测透镜的焦距值,未考虑被测透镜像差引入的误差。在采用发散光作为测量光束的大口径光学元件焦距测量中,该误差成为了影响测量精度的重要因素。详细分析了基于发散光和泰伯效应的长焦距测量法,利用数值方法获得了误差修正值,并与Zemax的仿真结果进行了对比。利用Visual C++编程,实现了测量结果的自动校正功能。对名义焦距值为13500mm和31251mm透镜的测量数据分别进行校正后,其相对于名义焦距值的测量精度分别优于0.007%和0.022%。将校正后的测量精度与干涉仪法的测量精度进行了对比,结果充分说明了该方法是可靠和有效的。