基于影像处理的子孔径拼接算法研究

大口径天文望远镜传递的影像信息是人们认识与了解宇宙的重要手段,因此大口径望远镜面形质量的好坏决定了系统的分辨率。本文介绍了检测大口径光学元件面形的一种方法,即子孔径拼接检测方法。首先分别检测元件各个子孔径的面形数据,最后通过影像处理算法复原面形信息。利用MATLAB软件进行了子孔径拼接算法的仿真,复原抛物面元件的面形。提出了利用数字影像处理和立体视觉影像的方法提高检测面形的精确度。展望了拼接后得到的面形的影像处理算法仍需考虑的因素,对后续研究提出新的挑战。     

圆锥体上截取二次曲线的误差分析

建立了采用轨迹成形法加工二次非球面光学零件的数学模型,给出了相关变量的误差公式,并以某炸弹的导引头上的非球面透镜作为实例,分析了相关变量对轨迹形状误差的影响。     

小半径柱面镜光学加工工艺研究

针对某新型导弹激光系统提出的小半径柱面镜,通过对传统柱面镜加工方法的综合分析比较,选择合适的加工方法、用不同抛光模层进行抛光比较,对多种分离器材料和分离器槽的长短、模具的摆动幅度等进行工艺试验,使小圆棒柱面镜的表面粗糙度最小值达到Ra 0.005 m,优于设计图纸表面粗糙度Ra 0.01 m的要求,后续再磨去多余的半个圆柱,形成并达到平面的技术要求,满足了此半圆柱状的小半径柱面镜全部技术条件,形成稳定批产加工能力。     

神光Ⅲ强激光光束远场诊断系统光学设计

介绍了神光Ⅲ光束远场诊断系统的基本组成,光学系统的工作原理,主要论述了光学系统的设计指标、设计思想、设计结果及其像质评价.研究表明:利用离轴非球面反射镜能很好地实现强激光光束的取样、缩束和衰减.通过切换弯月形离轴非球面透镜可分别实现对基频、三倍频激光光束的远场诊断.     

基于非球面基底的红外谐衍射元件设计

根据谐衍射透镜的特点以及非球面校正像差的独特性能,将谐衍射面制作在非球面基底上制成单透镜,该单透镜应用于红外系统中,能够在两个波段1．8～2．4μm和3．4～4．8μm内同时较好地校正系统的色差,有效地校正此单片镜系统的像差,在设计波段内大幅度提高了衍射效率,成像质量接近衍射极限。     

长焦距、大视场空间观测相机光学系统设计

为了解决空间相机高分辨率与大视场的难题,在共轴三反的基础上,通过对以往离轴三反系统改进设计,提出了一种长焦距、大视场、大相对孔径无中心遮拦的离轴三反系统设计方法,并利用ZEMAX软件设计了一种焦距为1200mm,视场角11°×3°,相对孔径F／4,工作谱段在0．4～2．5μm的光学系统,该系统在全视场空间频率50lp／mm处,MTF均值大于0．42,接近衍射极限,弥散斑直径RMS值小于10μm,表明其具有良好的成像质量。     

使用激光跟踪仪测量研磨阶段离轴非球面面形

为满足离轴非球面镜在光学检验前的面形检测需求,对使用激光跟踪仪测量离轴非球面的方法进行了研究。详细介绍了使用激光跟踪仪测量离轴非球面的检测步骤及数据处理方法。使用激光跟踪仪对一处于研磨阶段的口径为150 mm,顶点曲率半径为1200 mm,离轴量为240 mm的离轴抛物面镜进行了测量,进行了测量不确定度分析并与三坐标测量机的测量结果进行了比对。结果显示激光跟踪仪与三坐标测量机的面形测量峰谷值一致性优于1 μm。分析及实验结果表明此检测方法简单易行,灵活通用,适用于离轴非球面抛光前的面形检测。     

计算机控制光学表面成型技术综述

介绍了计算机控制光学表面成型技术的原理基础，目前的进展及其将来的趋势。主要介绍美国、法国、俄罗斯的科学家在这项技术上的成果，也简单介绍了我国在这一领域的研究工作。最后提出了目前还存在的问题。     

计算机控制非球面加工精磨阶段的检测技术

讨论了计算机控制非球面加工（ＣＣＯＳ）过程中精磨阶段的面形误差数字化技术。提出了线性插值法代替惯用的泽尼克多项式拟合用于表面的精磨。并给出应用实例，验证了该方法的有效性。     

光学加工过程中高次非球面的三坐标测量数据处理

三坐标轮廓检测是大口径高次非球面确定性加工过程中的主要面形测量手段。由于原始三坐标数据包含较大的检测误差,无法直接应用于加工过程,本文提出了一组数据处理算法对误差进行全面去除。首先,对获取的检测数据采用基于球心曲面重建的测头半径补偿算法进行测头半径误差补偿,然后对补偿后数据进行坐标系旋转平移误差去除,最后对提取的检测面形残差进行基于KNN的残差噪点过滤。其中,提出的基于球心曲面重建的测头半径补偿算法通过引入一个高精度的测头球心包络面拟合模型,来计算各检测点的测头半径补偿向量,仿真实验证明:算法补偿精度达到RMS<4 nm;提出的基于KNN的残差噪点过滤算法,通过采用插值方法提高样本空间密度和优化噪声度量值的计算,提高了噪点的识别敏感度并实现了噪点的自动化去除。最终根据整个误差清理算法构建了检测点云处理软件,应用实践表明其有效提高了镜面加工过程中检测点云的数据处理精度和效率。