论三平面镜系

本文用复四元数讨论三平面镜系在会聚光路的成象规律,它们或相当于空间的定点转动,或等效于一个特殊的平面镜,举出几个实例加以说明。     

论四平面镜系

本文用复四元数讨论四平面镜系在会聚光路的成象规律。一般四平面镜系的物象关系是复四元数所表示的“螺旋”变换,相当于空间的定轴转动和沿转轴方向的移动,在特定条件下可简化为角镜或特殊的平面镜。     

论四平面镜系的向量变换

论文[1]给出了根据已知的三平面镜系的物、象空间的向量确定镜面位置的公式。现在我们研究在四平面镜系中相同的课题。对于三向量组,我们使用在论文[1]中采取的符号。向量被看作是自由的。由于在这种情况下,系统有偶数镜面,故两个三向量组有相同的旋向,两者都是右旋的,或者都是左旋的。用n_k(k=1,2,3,4)表示序数为k的镜面法线的单位向量,与此单位向量相对应的是单列矩阵N_k。令τ_k′表示经序数     

几何光学 光的折射与反射

O435.1 2006042840四元数方法表示的反射和折射定律=Quanternion repre-sentation of reflection and refraction laws[刊,中]/陈贵敏(西安电子科技大学机电工程学院.陕西,西安(710071)) ,宋文超…∥光电工程.—2006 ,33(3) .—141-144在讨论四元数及其基本运算、Rodrigues-Hamilton参数表示的四元数和四元数变换算子的基础上,给出了标准四元数的定义。基于标准四元数,推导了四元数方法表示的光线反射和折射变换算子,并给出了对应的计算公式,为复杂光学系数以及失调光学系统的空间光线传输计算奠定了理论基础。图4参6(严寒)几何光学 光的…     

一种无公共视场相机位置关系的求解方法

多相机系统的标定是立体视觉测量中的一个重要问题。而当各相机间公共视场较小或无公共视场时,标定参照物不能同时出现在所有相机的公共视场,因此无法求解系统中多相机的相对位置关系。针对该类问题,论文在二维靶标标定法的基础上,提出了一种基于两轴转台的无公共视场相机位置关系的求解方法。将待标定系统固定在转台上,利用转台转动确定靶标坐标系与转台坐标系之间的相对关系;通过转动转台使二维靶标依次进入每个相机视场以分别确定转动后每个相机在靶标坐标系中的位置,并记录转动的角度;最后,结合靶标坐标系与转台坐标系关系,求解各相机之间的相对位置关系。实验结果表明,该方法具有可操作性,解算误差在0.5%以内,可较准确地确定多个光轴之间角度较大的非共视场相机位置关系。     

临界角法测三棱镜折射率

应用分光计测量三棱镜折射率，最常用的方法就是熟知的最小偏向角法，还有掠人射法[1]与等顶角入射法[3]．本文介绍临界法如下．按图示光路，由折射定律n棱镜折射率．i’全反射临界冷，为对应的偏向角．从几何关系可得若能求出r与、A的关系，就能测量、A计算出折射测量方法先按最小偏向法找到最小偏向角，将载物台继续朝原方向转动，边转动边观察狭缝像的移动及光强的变化，可以发现光强是愈来愈弱，狭缝像变得弥散，当望远镜的光轴与棱镜的AC面平行时，记录下左右游标读数，取下棱镜测入射光位置，可得偏向角，按常用方法测A。在一次测量…     

光杠杆法测微小长度变量实验装置的改进

本文从平面镜成像特点入手,对“光杠杆法测量微小长度变量”实验的光路进行分析,并由此提出对实验设置的改进,以提高观测效果、改善操作条件.一、测量前的调节1.使标尺垂直于地面;使载物台水平;使平面镜初始位置与水平面稍成倾角,这样平面镜偏转后只与水平面稍成仰角,使近似程度更高.     

高精度瑞奇-康芒检测法研究及测试距离精度影响分析

为实现高精度瑞奇-康芒法检测,利用检测系统光瞳面与被测平面镜二者间的坐标转换关系,结合最小二乘法直接对测得的系统波像差进行恢复,通过两角度检测分离由光路调整引入的离焦误差,得到更为精准的平面镜面形。分析光路中测试距离对坐标转换关系以及瑞奇角求解精度的影响,根据仿真分析结果确定实验方案。实验中采用两角度检测,对测试波前进行恢复并分离系统调整误差后,最终得到被检平面镜面形,结果峰谷(PV)值为0.182λ、均方根(RMS)值为0.0101λ,对比干涉仪直接检测结果 PV值为0.229λ、RMS值为0.013λ,PV检测精度优于λ/20,RMS检测精度优于λ/100,实验结果证明了此种面形恢复方法的有效性以及测试距离精度分析理论的正确性,从而实现了瑞奇-康芒法高精度检测。     

关于转镜扫描误差的分析计算

本文利用平面镜棱镜系统的共轭关系的误差传递矩阵,导出了适用子计算转镜工作在平行光路中和会聚光路中扫描误差的一般性公式。这组通用计算公式的特点是比较简便,而且适于编制计算机程序。     

自由度冗余蛇形臂机器人手眼标定研究

针对自由度冗余蛇形臂机器人的手眼标定问题,提出一种不依赖蛇形臂机构运动参数求解视觉系统与末端法兰盘手眼关系的方法;借助外部辅助双目相机系统,通过构造外部相机、末端法兰盘、视觉导航相机三者坐标系的闭环转换得到待求手眼关系;首先根据立体视觉原理得到标志点在对应相机坐标系下的3D坐标;然后利用四元数法分别求得外部相机坐标系与法兰盘坐标系、外部相机坐标系与视觉导航相机坐标系间的转换关系;最后构建坐标系转换关系闭环求得手眼关系;实验结果表明,该标定法避免了蛇形臂自由度冗余导致运动控制精度差带来的干扰,标定精度满足设计要求。     

一种光路自准方法

在光学实验中,经常遇到的一个课题是如何把各光学元件调节到它们的正确位置上,借助于机械轨道。经纬仪和可调焦平行光管等光学仪器进行位置调节是常用的方法.本文基于光栅在光路中的衍射作用和杨氏双缝干涉现象,提出了一种光路自准方法.它已成功地应用于光学Walsh变换[1]实验中.在这个实验中曾经设想和试用过多种调节手段。企图把各全息透镜调节到它们的正确位置上,由于调节仪器的光轴与实验光路的光轴很难保持一致,以致效果不甚理想.对于光路自准方法,调节光路就是实验光路,即在光路系统中传播的光波既是调节用光波又是实验用光波,二者是…     

检测大口径光学平面镜时干涉条纹的子孔径拼接方法

提出了用Ritchey_Common法检测大口径光学平面镜时干涉条纹的子孔径拼接方法。通过确立基准点将多幅子孔径检测数据统一到全口径归一化坐标系下进行拼接,解决了在检验光路中因Ritchey角所引起的投影变形问题和如何消去因被检平面的大曲率所造成的像散。通过Zernike多项式拟合重建连续波面,可恢复全口径波面图像。     

基于迈克耳孙干涉光程差放大法的微小位移测量

基于迈克耳孙干涉光路,介绍了一种新的测量微小位移的实验方法.通过在迈克耳孙干涉原光路中添加平行平面镜组,使入射光和反射光在反射镜组中多次反射.当平行平面镜之间的距离发生微小变化后,两反射光束之间光程差将会被放大,通过观测干涉条纹的变化可以计算出微小的位移.设计了实验光路,对该方法进行了实验验证.与传统的迈克耳孙干涉实验相比,该方法的测量精度有很大的提高.     

腔内低气压对激光陀螺光路变动及其损耗的影响

激光陀螺光路稳定性决定着陀螺的性能,而谐振腔内外压差是影响陀螺光路稳定性重要因素之一.为了研究腔内低气压对激光陀螺光路变动及其损耗的影响,采用ANSYS仿真软件对激光陀螺在腔内低气压状态下反射镜的微小形变进行了仿真计算,结果表明:低气压状态下,反射镜的中心发生最大形变,其中球面镜最大形变量为545nm,平面镜最大形变量为31nm,这不仅引起光路偏离光阑中心390nm,同时引起球面镜曲率变化174mm.进一步从理论上分析了这种变化对光路变形和谐振腔损耗的影响,结果表明:上述变化综合引起谐振腔损耗变化2%~3%,其中球面镜曲率半径的变化是引起损耗变化的主要原因,增加球面镜槽深或降低腔内外压差都能有效减小这种光路的变化.通过搭建光路测试系统,进一步验证了计算结果的正确性.     

关于双平面镜成像特性的研究

引言 双平面镜的成像机理较简单,但对于成像个数的讨论较为繁琐,文献[1]给出了在360°/θ（θ为双平面镜的夹角）为整数时成像个数的计算方法;笔者认为该计算方法有其不完善和不确切之处．本文将对双平面镜的成像规律、成像个数进行讨论,并给出普遍适用的成像个数计算方法．     

达朗贝尔原理

要确定一个物体在空间的位置,一定要以与另外一个物体相固结的坐标系为计算系统,物体对于计算系统的相对位置之变化称为运动。自然界中的一切物体都处于运动状态,我们找不到也不可能找到一个处于绝对静止状态的物体,因此也就没有与绝对静止物体相固结在一起的坐标系存在,从而可以断定,物体的绝对     

一种消除数字离轴全息零级像的实验方法

提出一种消除数字离轴全息零级像的实验方法.这种方法是将全息衍射光栅作为分光元件,形成数字离轴全息记录系统,通过调节记录光路系统中平面镜,改变物光波到达CCD的入射方向而引入相移,从而得到不同记录参数的全息图.再通过对不同记录参数全息图的数字处理,即可达到零级像消除的目的,并对这种方法进行了理论分析和实验验证.给出了利用这种方法获得的实验结果.实验结果证明了该方案的可行性,并且具有光路系统简单、操作和处理容易等特点.     

干涉条纹密度的计算及其应用研究

采用光的干涉方法检测曲面光学表面的加工质量时,都需要事先设计好系统光路的最佳检测技术参数,并能对检测的难度进行有效的评估,从而确保检测的精度。该研究采用了一种计算干涉条纹密度的新方法,对任意光学曲面检测的难度进行评估,并用于确定球面参考光点光源的最佳位置。以非球面为例,计算了非球面的最接近球面的半径和最大非球面度以及非球面检测时球面参考光点光源的最佳位置,说明了计算干涉条纹密度方法在确定干涉检测系统光路调试最佳条件的优越性,可为各种干涉检测系统的设计以及优化调试过程提供理论依据和分析指导。     

轴流式叶轮机械全三元流动正问题的简单近似解

一、前言 中心流面法和中心流线法一样,都是使用级数展开,从一流面(线)出发进行全流场计算.和中心流线法相比,中心流面法发展较晚.文献[1]首先使用逐个S_2流面推广展开的方法实现了文献[2]提出的使用中心流面法求解全三元反问题的想法.文献[3]进一步引入了流面坐标系,实现了直接从中心S_2流面高阶展开.本文把这种方法推广,进一步使用中心流面法求解轴流式叶轮机械全三元流动正问题.     

L曲线方法在地基红外高光谱反演温度廓线中的应用

利用地基红外高光谱辐射数据可以反演得到高时间分辨率的边界层大气温度廓线。目前的AERIoe最优化反演算法相比于传统的“剥洋葱”算法有较大的改进,且对初值的依赖程度较低。但AERIoe算法中正则化算子的选择对反演结果的稳定性和反演时间有重要影响。目前主要采用经验的方法选择正则化算子,迭代步数较多,耗费大量的计算时间。提出了利用L曲线方法代替经验法选取正则化算子的改进方案,以提高AERIoe方法的反演速度。改进后的算法通过绘制解范数和残余范数的二维曲线图,取其拐点作为最优的正则化参数,相比于传统的经验法有着更好的理论基础。采用2011年美国大气辐射测量计划中SGP站点的晴空大气红外辐射数据进行反演实验。结果表明,利用该方法得到的反演结果具有很好的稳定性、收敛性和精度。相比于经验的方法,利用L曲线方法获得的正则化算子反演温度廓线时的收敛速度更快,迭代步数较少,可以节约大量的计算时间;在反演精度方面,L曲线方法在边界层中上层的反演精度更高,1～3 km高度上温度廓线的RMSE值提高了大约0.2 K。