1 中国科学院上海光学精密机械研究所光芯片集成研发中心，上海 201800
2 上海科技大学，上海 201210
3 中国科学院大学，北京 100049
4 中国科学院上海光学精密机械研究所高功率激光物理联合实验室，上海 201899
提出了一种用高阶抑制二维达曼光栅作为分光元件替代普通衍射光栅实现微透镜阵列焦距快速测量的方法。高阶抑制二维达曼光栅具有优良的分光效果，且高阶衍射级次能够得到有效抑制，通过信噪比的提高降低焦距测量误差。设计并制备了一分五的高阶抑制二维达曼光栅，分束后的光束经过微透镜，在其焦面附近形成高对比聚焦光斑阵列。相比常规一维光栅，所提方法通过测量每个微透镜焦面内光斑两两之间的距离，得到多个焦距值，从而有效减少测量的随机误差。实验结果表明，该方案对微透镜阵列焦距的单次测量误差小于3.5%，重复测量误差在4.5%之内。该方案对微透镜阵列的焦距分布快速评估具有实用价值。
测量 高阶抑制达曼光栅 微透镜阵列 焦距测量
合肥工业大学仪器科学与光电工程学院，安徽 合肥 230009
当自动对焦用于玻罗板线纹等方向性强的目标时，线纹方向的不确定性导致一些清晰度函数的鲁棒性降低甚至无法找到对焦位置。针对上述问题，通过Hough直线检测得到离焦线纹的角度，构建一种基于Hough变换的线纹清晰度评价函数，该函数的灰度算子垂直于线纹，对线纹方向变化具有较强的鲁棒性。为了比较线纹方向对清晰度函数性能的影响，对5组不同角度的线纹图像进行评价，得到清晰度曲线，并引入平缓区标准差等参数对曲线进行定量评定。实验结果表明，与传统的评价函数相比，基于Hough变换的评价函数的平缓区均值减小59.85%，标准差减小46.05%，对焦偏差减小92.63%，平均运行时间减少36.37%，镜头焦距的相对误差减小62.12%。
测量 自动对焦 清晰度评价 焦距测量 放大率法 Hough变换
光学 精密工程
2022, 30(22): 2839
为实现光具座上各种光学测量的自动化和数字化, 将硅基液晶(Liquid Crystal on Silicon, LCOS)微显示器作为目标发生器, 加入到光具座测量系统, 取代传统的分划板, 并以CMOS相机作为图像接收器, 构建了数字光具座光学测量系统, 提高了系统的灵活性和适应性。针对数字光具座系统的特点, 研究了数字图像目标的自动生成方法; 基于数字相关原理, 运用正弦分布的周期目标, 研究了数字图像目标的高精度自动提取算法, 实验数据表明该方法的重复性误差为8×10-5。采用数字拟合求周期的方式, 研究小视场光学系统的焦距测量, 实验结果表明, 该方法相对误差为0.24%, 可用于小视场光学系统焦距测量。
硅基液晶 焦距测量 数字图像 互相关计算 函数拟合 LCOS focus measuring digital image cross-correlation calculation function fitting
1 南京理工大学机械工程学院，江苏南京 210094
2 西安应用光学研究所，陕西西安 710065
光学透镜是光学仪器中最基本的器件，而焦距又是光学透镜最重要的特性参数，如何精确测量透镜的焦距一直以来都是研究重点，然而目前鲜有针对紫外透镜焦距测试的研究。本文结合紫外透镜的特点，对一种基于反射式平行光管的紫外透镜焦距测试方法进行了研究，并以此设计出了一套紫外镜头焦距测量系统，同时选用了不同焦距的紫外镜头进行了实验，最后对系统进行了误差分析。实验结果表明，该测量系统可以对紫外镜头焦距进行高精度测量，25 mm镜头的测量误差为 2.041%，100 mm镜头的测量误差为 0.934%，验证了测量系统的准确性。
紫外镜头 焦距测量 反射式平行光管法 ultraviolet lens, focal length measurement, reflec
设计了一种用于LD耦合透镜焦斑位置检测的显微图像视觉成像系统, 该系统由远心镜头、环形LED光源、工业用数码相机和前进运动控制器组成。分别对模组外圆直径与中心检测和对LD耦合透镜出射LD激光焦斑中心和位置检测, 得到耦合透镜的焦距及LD偏心度, 为后续与光纤的耦合提供精确定位。实验数据表明, 该系统偏心测量标准差小于 5 μm, 焦距测量标准差小于±0.1 mm, 能准确获得聚焦光斑和底座圆心的相对位置关系, 实验结果精确、测量效率高。
视觉测量 耦合透镜 偏心测量 焦距测量 搜索算法 vision measurement coupling lens eccentricity measurement focal length measurement search algorithm
中北大学 信息商务学院, 山西 晋中 030600
薄凸透镜是光学仪器中最重要、最基本的元件, 在天文、**、医学等众多领域发挥着重要作用。焦距是薄透镜、反射镜等光学系统最重要的特性参量, 因而准确测量薄透镜的焦距则显得尤为重要。实验室测量薄凸透镜焦距的方法有物距像距法、自准直法、光电法、平行光管法等。由于采用前3种方法测量透镜焦距的精度偏低, 针对该问题, 提出利用平行光管法测量薄凸透镜的焦距, 并对实验误差作简单分析。实验结果表明, 该方法可以高精度地测量薄凸透镜焦距, 相对误差仅为0.138%。因此, 采用平行光管法的薄凸透镜焦距测量方法是有效可行的。
薄凸透镜 焦距测量 平行光管法 thin convex lenses focal length parallel tube method
1 西南技术物理研究所, 成都 610041
2 陆军装备部航空军事代表局驻成都地区军事代表室, 成都 610036
为了满足100m~3km特长焦距参量的测试校准需求, 采用Talbot-Moiré条纹技术法, 设计了一套长焦测焦仪。针对影响仪器测量不确定度的系统参量, 分别设计了校准方法, 并对仪器测量不确定度评定结果进行了实验比对验证。结果表明, 校准后仪器测量不确定度评定为6.4%; 校准后的长焦测焦仪测量结果与刀口仪测量结果满足测量不确定度比对公式; 对比结果最大为0.64, 小于1; 长焦测焦仪测量不确定度评定合理。该研究验证了长焦测焦仪系统参量校准方法的可行性。
测量与计量 长焦距测量 Talbot效应 Moiré条纹 测量不确定度 measurement and metrology long focal length measurement Talbot effect Moiré fringe measurement uncertainty
南京理工大学 电子工程与光电技术学院, 江苏 南京 210094
随着中长焦距光学元件在光学遥感、高功率激光器和天文望远镜等系统中的广泛应用, 对这类光学元件焦距的高精度测量提出要求。在双光栅干涉焦距测量技术的基础上, 提出了一种新的改进算法。该算法通过Moiré条纹倾斜角度与待测元件焦距之间的函数关系得到焦距计算公式, 并利用入射平面波时Moiré条纹的理想状态优化了该计算公式, 解决了Moiré条纹倾角基准线的确定问题, 提高了Moiré条纹角度求解精度。采用2块周期为20 μm的朗奇光栅搭建了长焦距测量装置。实验测得的透镜焦距为36.690 m, 测量重复精度达0.382‰。
物理光学 焦距测量 双朗奇光栅 泰伯效应 physical optics focal length measurement double Ronchi grating Talbot effect
