检索结果-南通市图书馆

作者：相超中国计量大学

学位级别：硕士

大口径高斜率动态范围光学元件在光学系统中具有改善成像品质、减少光能损失等优点,因此被广泛应用于光学成像等领域。但是此类光学元件曲面特征复杂、斜率范围较大,因而对其加工制造及检测技术均提出了更高的要求。系统简单、操作方便... 详细信息

大口径高斜率动态范围光学元件在光学系统中具有改善成像品质、减少光能损失等优点,因此被广泛应用于光学成像等领域。但是此类光学元件曲面特征复杂、斜率范围较大,因而对其加工制造及检测技术均提出了更高的要求。系统简单、操作方便、动态测量范围大及检测精度高的光学偏折术则可以很好地满足检测需求。本文基于光学偏折术对大口径高斜率动态范围光学元件的检测进行了研究,分析论证子孔径拼接技术在光学偏折术面形检测的应用。提出一种基于光学偏折术的子孔径拼接测量技术。可以实现对大口径高斜率动态范围光学元件全口径、较高精度的面形检测。主要的研究内容为:阐述了光学偏折面形检测系统与子孔径拼接方法的相关原理,深入分析了子孔径拼接技术在光学偏折系统应用的可能性,并提出一种基于光学偏折技术的子孔径拼接测量方法。采用了基于相机视场范围与被测面曲面特征的子孔径划分方法,以及提出了基于加权融合算法的子孔径拼接测量方法。针对系统标定及系统结构参数对面形检测精度的影响,对系统中的相关器件进行了标定与校正工作,主要有相机标定与畸变校正、投影屏的形状位置与光波长标定及其不同亮度下投影屏灰度响应的非线性校正工作等。通过建立系统仿真模型,并利用均值计算法与本文提出的加权融合算法仿真实现非球面的子孔径拼接检测,并与系统仿真得到的全口径真实面形进行对比。其中,加权融合算法拼接测量结果误差的RMS值为0.0957μm,验证了本文提出算法的优越性与可行性。搭建光学偏折系统平台,并对内外口径分别为30 mm与58 mm、高度为28mm的反光灯罩进行子孔径拼接测量,利用本文提出的基于加权融合的子孔径拼接测量方法实现全口径的拼接测量,并与基于均值计算的拼接测量结果及激光扫描仪全口径测量结果进行对比。本文所提方法获得的拼接面形较为连续光滑,且与激光扫描仪测量面形具有较好的一致性。

关键词：光学检测光学偏折子孔径拼接大动态范围

基于光学偏折的显微面形大动态范围检测技术研究

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基于光学偏折的显微面形大动态范围检测技术研究

作者：顾翰婷中国计量大学

学位级别：硕士

各种微小自由曲面由于其具有很高的设计自由度,从而能有效地缩小光学系统体积、提高系统性能,在照明、红外探测和成像等光学系统中得到了广泛的应用。随着复杂微小元件的广泛应用,其对显微面形检测技术可实现的动态范围提出了更高的要... 详细信息

各种微小自由曲面由于其具有很高的设计自由度,从而能有效地缩小光学系统体积、提高系统性能,在照明、红外探测和成像等光学系统中得到了广泛的应用。随着复杂微小元件的广泛应用,其对显微面形检测技术可实现的动态范围提出了更高的要求。光学偏折术具有系统成本低、测量过程简单、测量精度高与可实现大动态范围测量等优点,其为微小自由曲面等小尺寸复杂曲面面形检测提供了一种研究方向。本文提出了基于光学偏折的显微面形大动态范围检测系统及方法,可用于具有大动态范围的微小元件面形检测。主要研究内容包括:陈述了大动态范围的高精度显微面形检测技术在实现小尺寸复杂曲面高精度面形检测和推动现代光学系统小体积化发展中的重要意义。结合显微面形检测技术的国内外研究现状,本文提出了一种具有大动态范围显微面形检测系统。分析了提出的基于光学偏折的显微面形检测系统测量原理,构建显微面形仿真模型,并仿真验证其可行性。分析了器件的选型依据,计算得到搭建的显微面形检测系统的测量斜率动态范围为亚弧度,斜率分辨率小于0.05 mrad,纵向分辨率为0.04 nm,具有高测量精度、高横向分辨率和大动态范围。对投影屏出射光波长进行标定;对灰度响应非线性进行标定,并通过查表法进行校正;通过分析投影屏亮度对图像信噪比的影响,确定投影屏亮度参数;对相机内外参数进行标定并完成畸变校正。依据器件选型及结构参数分析结果,搭建了基于光学偏折的显微面形检测系统,并对平面镜粗糙度进行检测,与Wyko白光干涉仪的测量结果进行对比,两者测得结果的RMS偏差为0.0006μm。对平面镜粗糙度进行多次连续实验,得到测得结果的标准差分布,其算术平均值为0.0015μm。实验验证本文所提出的显微面形检测方法的可行性和重复性。对斜率范围较大的元件进行面形检测,实验验证所提出的显微面形检测方法具有大动态范围。

关键词：光学偏折显微面形检测大动态范围光线追迹

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基于光学偏折的透射场瞬态检测方法

基于光学偏折的透射场瞬态检测方法

作者：解钟敏中国计量大学

学位级别：硕士

透射场检测的应用包括流场、折射率场和温度场等方面,透射光学元件的检测是其应用之一。目前各种透射元件广泛应用于成像等光学领域,在光学设计中也有着广泛的应用。现阶段对透射元件的检测精度及检测速度有更高的要求,尤其在生产加工... 详细信息

透射场检测的应用包括流场、折射率场和温度场等方面,透射光学元件的检测是其应用之一。目前各种透射元件广泛应用于成像等光学领域,在光学设计中也有着广泛的应用。现阶段对透射元件的检测精度及检测速度有更高的要求,尤其在生产加工过程中,现场存在的振动会给连续投影的传统移相法引入一定误差,限制其加工精度。本文提出了一种基于光学偏折的透射场瞬态检测方法,通过频率载波的方法将多幅相移条纹复合,并设计相应的解码方案,实现透射元件单幅瞬态的测量。主要的研究内容为:论述了透射场检测技术的重要意义。综合国内外透射检测技术的研究现状及发展,结合瞬态检测的发展,说明了基于光学偏折的透射场瞬态检测方法的重要性。分析光学偏折技术的原理,为高精度的透射场检测提供了理论支持。提出一种基于频率载波方法的瞬态编码和解码方案,利用正交方向上的频率载波将多幅相移条纹进行复合,利用滤波原理将复合图案中的相移信息解调还原,从原理上对其可行性进行分析。对解码方案的精度进行仿真实验并对参数进行分析,解码结果与x方向和y方向理想相位的偏差分别为0.0025 rad和0.0080 rad,具有良好的一致性。完成相机对屏幕输出的非线性响应校正;通过建立串扰系数矩阵的方法,对相机彩色模式下各通道的响应进行调整校正;对相机成像模型进行分析,进行相机内外参数的标定及畸变校正;对投影屏的变形进行标定,建立标准球与投影屏的坐标转换关系;对投影屏出射波长进行标定。搭建了基于光学偏折的透射场瞬态检测方法的系统实验平台,对透射元件进行检测,以ZYGO干涉仪的检测结果作为真值,与传统四步移相检测方法得到的结果进行对比,测量结果偏差的RMS值为0.0107μm。

关键词：透射场瞬态检测光学偏折系统标定校正

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基于光学显微偏折术的微观面形检测技术研究

基于光学显微偏折术的微观面形检测技术研究

作者：古志雄中国计量大学

学位级别：硕士

自由曲面、微结构元器件等小尺寸光学器件由于其重量轻、高自由度、可阵列化及可大规模复制等优点,在照明、红外探测和成像等光学领域中得到了广泛的应用。然而,由于现有测量技术在大动态范围内的局限性,实现自由曲面特别是微小光学元... 详细信息

自由曲面、微结构元器件等小尺寸光学器件由于其重量轻、高自由度、可阵列化及可大规模复制等优点,在照明、红外探测和成像等光学领域中得到了广泛的应用。然而,由于现有测量技术在大动态范围内的局限性,实现自由曲面特别是微小光学元器件的高精度测量仍然是一个挑战。光学偏折术具有结构简单、测量精度高及测量动态范围大等优点,为复杂自由曲面的微观面形检测提供了一种测量方案。本文主要包括以下内容:论述了各类微型元器件曲面检测技术对推动现代光学系统微型化发展的重要意义。结合国内外微观面形检测技术的研究现状,说明了高精度、大动态范围的微观面形检测技术的必要性。提出了一种基于光学显微偏折术的共轴式微观面形检测系统,设计了系统误差仿真模型,详细分析了系统中各元件结构误差在面形检测过程中的影响。针对系统模型结构误差,提出了一种基于计算机辅助的结构误差迭代校正方法。对系统进行仿真实验与分析,模型结构误差校正后仿真面形残差RMS值为0.0033μm,验证了微观面形检测系统的可行性以及误差校正方法的有效性。对光学显微偏折系统的标定技术和校正方法展开了研究。对投影屏的出射光波长、非线性输出进行标定,并对灰度响应进行校正;对相机的成像模型展开分析,标定了相机镜头的内外参数,并完成了畸变校正。搭建了基于光学显微偏折术的微观面形检测系统,对凸面镜面形轮廓及粗糙度进行检测,与Wyko白光干涉仪的测量结果进行对比,两系统所测面形结果的RMS值偏差为0.0047μm,实验验证本文所提出的显微面形检测方法具有高精度性和可行性。对大斜率的光学元件进行面形检测及Mirau型干涉显微镜实验对比,验证了所提检测方法具有大的测量动态范围。

关键词：微观面形检测光学偏折光线追迹大动态范围系统校正