温度对长焦距测量精度的影响

 基于Ronchi光栅的泰伯效应,在理论上分析了温度场的波动对长焦距测量系统稳定性的影响。通过大量实验研究验证了在长焦距测量系统中内部和外部温度场的波动引起空气折射率的随机变化,进而影响到测量系统焦距测量值的稳定性。在对测量系统He-Ne激光源采取水循环降温、切断系统外部冷热源、对测量系统中光栅对采取隔热封装等有效措施后,使长焦距测量系统的重复性测量精度提高了5～8倍,标准差达到了0.1‰左右,测量数据波动范围在5 mm左右,其测量精度及其稳定性均达到了实际测量的要求。     

温度对长焦距测量精度的影响

基于Ronchi光栅的泰伯效应,在理论上分析了温度场的波动对长焦距测量系统稳定性的影响。通过大量实验研究验证了在长焦距测量系统中内部和外部温度场的波动引起空气折射率的随机变化,进而影响到测量系统焦距测量值的稳定性。在对测量系统He-Ne激光源采取水循环降温、切断系统外部冷热源、对测量系统中光栅对采取隔热封装等有效措施后,使长焦距测量系统的重复性测量精度提高了5～8倍,标准差达到了0.1‰左右,测量数据波动范围在5 mm左右,其测量精度及其稳定性均达到了实际测量的要求。     

Talbot像对谱面的对称性分析及焦距测量

分析了光栅的泰伯（Ｔａｌｂｏｔ）像和透镜焦面的关系，提出了Ｔａｌｂｏｔ像对谱面的对称性原理。并将其用于透镜焦距的测量，方法简单，精度高。     

基于龙基光栅塔尔博特效应的长焦距测量

提出通过对龙基光栅的塔尔博特效应所产生的莫尔条纹角度的计量来测量长焦距的方法。并在此基础上推导了长焦距的计算公式，分析了这种方法的测量误差。这种长焦距测量方法具有实时测量、精度高的特点。     

基于Talbot-Moiré法的长焦透镜焦距测量的极限精度分析

长焦距测量的Talbot-Moiré法是研究热点,目前很多方法虽然都是基于Talbot现象和Moiré技术,但基本原理和实验方案各不相同,因此焦距计算公式也不相同。基于透镜位相变换作用,利用Talbot效应和Moiré条纹,通过图像处理的方法获得条纹的斜率变化,根据焦距与莫尔条纹斜率之间的关系求得透镜焦距。由于长焦透镜的焦距相对于被测透镜厚度大得多,完全可以看作是薄透镜对光束的变换,可用薄透镜对球面波的变换作用来近似表示其对高斯光束的变换。因此,该方法测量长焦透镜焦距对于高斯光束与非高斯光束焦距测量结果无差别,均适用。最后全面分析了该测量方法的误差及精度极限。在影响测量精度的各个误差因素中,光栅节距误差对焦距测量的影响最为显著。     

长焦距傅里叶变换透镜的小型化

随着光学信息处理的不断发展,傅里叶变换透镜的应用也日趋广泛。本文阐述了傅里叶变换透镜的性质及作用,主要研究了长焦距傅里叶透镜光学设计的特点,以及目前国内外在设计该类型透镜时常采用的结构形式:四组元对称或非对称双远距结构。为了能进一步缩短傅里叶变换透镜前后两焦点间的距离,使之小型化,本文尝试了一种新的结构形式,比起四组元双远距结构,在结构也较为简单的前提下,它不仅进一步缩短了两焦点间的距离,而且输入面、频谱面的象质均良好。     

基于Talbot-Moiré法测量透镜焦距的莫尔条纹的图像处理

利用Ronchi光栅的Talbot效应和Moiré条纹测量了长焦透镜焦距,并根据焦距与莫尔条纹斜率之间的定量关系可求得透镜焦距.为获得条纹斜率,用CCD采集莫尔条纹图像后,利用数学形态学滤波方法进行图像滤波平滑等预处理,有效地增强了图像的对比度.通过二值化、细化获得单像素宽连通的条纹,通过对条纹进行标记,为条纹斜率的直线拟合计算提供了可靠的数据,采用这些数据计算的焦距的误差为0.10%.     

基于Talbot-Moiré法测量透镜焦距的莫尔条纹的图像处理

利用Ronchi光栅的Talbot效应和Moiré条纹测量了长焦透镜焦距,并根据焦距与莫尔条纹斜率之间的定量关系可求得透镜焦距.为获得条纹斜率,用CCD采集莫尔条纹图像后,利用数学形态学滤波方法进行图像滤波平滑等预处理,有效地增强了图像的对比度.通过二值化、细化获得单像素宽连通的条纹,通过对条纹进行标记,为条纹斜率的直线拟合计算提供了可靠的数据,采用这些数据计算的焦距的误差为0.10%.     

基于Talbot效应的光准直测量方法研究

讨论了一种基于Talbot效应原理的快速检测准直性的方法。通过光束经两光栅形成的莫尔条纹的倾斜角大小来检测光束的准直程度,该法简单、精度高且易于实现自动快速的测量。实验表明,该方法的相对误差可达±0.012%。     

扭转角测量系统中焦距误差分析

针对莫尔条纹测量扭转变形方案,分析了双光栅在光学系统存在焦距误差时对扭转角测量精度的影响。通过在传统的莫尔条纹测量扭转角理论公式的基础上引入焦距对于光栅像的缩放效应,推导出含有焦距因子的扭转角测量模型。由模型可知,随着光学系统焦距差异的增大,对应的扭转角也会随之发生较大变化。特别当光栅夹角在小角度范围（1°～3°）内变化时尤为明显,最终影响到扭转变形的测量精度。在设计的实验中,利用2个已知焦距的光学系统,通过采集莫尔条纹图像进行扭转角精度分析,验证了该文提出的理论。     

用Talbot效应检验激光准直性

提出了一种激光准直性的判断方法。通过一块光栅和DⅡ?180°直角棱镜,使光栅产生的 Talbot 像与光栅自身产生 Moire 条纹,通过判断 Moire 条纹的取向来检验激光的准直性。     

非准确联合变换相关测量透镜焦距

提出了一种利用非准确联合变换相关测量透镜焦距的方法.该方法首先利用已知焦距透镜记录联合功率谱,再用记录的联合功率谱经被测焦距透镜输出相关点,记录相关点并测出其间距,可以计算出被测透镜的焦距.理论分析和实验结果表明,该方法有较高的测量准确度,能实现透镜焦距的自动测量.     

基于哈特曼-夏克波前测量原理的焦距测量

本文从哈特曼-夏克波前测量原理出发,提出了基于波前测量的透镜焦距测量方法|得到了使用这一方法测量焦距的计算公式.使用633 nm和780 nm两种波长的半导体准直激光器作为光源,测量了三片双合透镜的焦距,结果表明,633 nm光源下测量得到的波长与透镜的设计焦距值相吻合,能够正确测量透镜焦距|而780 nm光源的测量结果显示出较大的相对测量偏差,但可用于评估透镜的剩余球差、色差以及制造公差.     

傅里叶技术测量透镜焦距

介绍采用Fourier术测量透镜焦距的方法,通过测量Fourier变换面上功率谱的分布,计算出透镜焦距。文中对测量原理进行了理论分析,导出了焦距计算公式并给出了实验结果,同时对功率谱分布的探测方法进行了探讨。     

基于Talbot-Moiré法测量透镜焦距的CCD亚像素标定技术

利用Ronchi光栅的Talbot效应和Moiré条纹测量长焦透镜焦距,根据焦距与莫尔条纹斜率之间的定量关系可求得透镜焦距.分别采用Canny算子和形态学方法对光栅的栅线中心进行像素级定位,再用高斯曲线拟合对其进行亚像素定位.经过对标准条纹的标定,验证了该方法的条纹中心定位误差小于0.1个像素.采用光栅作为系统的自基准对CCD像素当量进行了亚像素标定,为条纹斜率和宽度的计算提供了可靠的测量基准,经过计算,采用这些数据计算的焦距误差为0.10%.     

红外光学透镜焦距测量

采用CO₂激光器作为光源,热释电摄像机作为探测器,采集了单缝衍射图像.根据单缝衍射原理,测量了不同焦距的一组红外光学锗透镜的单色焦距,给出了实测结果.讨论了影响测试的主要误差因素.通过计算采样数据的调制传递函数,精确确定被测透镜焦平面的位置.介绍了图像采集系统长度尺寸的精确标定方法.