上海理工大学 光电信息与计算机工程学院，上海 200093
为减少待测物体位置变化时光谱系统受到的噪声干扰以及峰值定位误差，基于卡尔曼滤波算法原理，提出一种将Voigt寻峰定位的结果作为观测误差并进行最优估计来提升共焦系统测量精度的方法。先进行标定实验，确定光谱共焦系统的测量范围及精度；再依次对比中值滤波、Savitzky-Golay滤波以及快速傅里叶变换滤波等对光谱信号去噪的处理情况，并选用高斯、洛伦兹以及Voigt拟合等方法寻峰定位。同时，分析了Voigt拟合中的峰值提取、高斯宽度、洛伦兹宽度以及幅值误差对拟合精度的影响。实验结果表明，系统的测量范围可达3 mm，中心光斑半径增大了近1.79倍，采用卡尔曼滤波算法能够降低系统中的噪声引起的定位误差且系统精度能够提升11倍，满足高精度的测量需求。
光谱共聚焦系统 卡尔曼滤波 Voigt拟合 误差函数 spectral confocal system Kalman filtering Voigt fitting error function
1 福建师范大学光电与信息工程学院福建省光子技术重点实验室, 福建 福州 350007
2 福建师范大学光电与信息工程学院医学光电科学与技术教育部重点实验室, 福建 福州 350007
设计了一款可同时提取人体指纹及静脉图像的红外与可见光共焦光学系统。该系统由10片球面透镜组成, 系统焦距为10 mm, 视场角为34°, F数为2.4。为减小仪器体积, 系统的共轭距控制在120 mm以内。利用ZEMAX软件对系统进行了优化, 结果表明, 不同波长的光线严格成像于同一像面; 在系统要求的空间频率164 lp/mm处, 调制传递函数值大于0.4; 所有视场弥散斑的大小均小于成像器件的最小像元尺寸, 畸变小于1%。系统公差分析表明, 该设计符合生产制造要求。
光学设计 多模识别 共焦系统 公差分析 激光与光电子学进展
2018, 55(9): 092201
1 北京航空航天大学 仪器科学与光电工程学院, 北京 100191
2 北京理工大学 光电学院, 北京 100081
曲率半径是球面光学元件中的重要参数之一，曲率半径的高精度测量已经成为光学元件使用与加工中的一个关键问题。提出了基于差动共焦法的曲率半径测量方法，研制了1套激光差动共焦曲率半径测量系统，并对2组曲率半径测量结果进行不确定度评定。结果表明，2组曲率半径的测量值均与标称值吻合，其相对误差为0001 15%，两组测量数据的标准不确定度均优于3211 11×10-4 mm。
曲率半径 差动共焦系统 测量不确定度 评定 radius of curvature fifferential confocal system measurement uncertainty evaluation
合肥工业大学 仪器科学与光电工程学院,安徽 合肥230009
为了高效、快速的实现微结构三维可视化,对基于像散原理并行共聚焦光学系统中探测曲线过零点灵敏度的影响因素进行了研究。从几何光学的角度,建立探测曲线过零点的灵敏度与柱面镜组参数之间的关系,然后利用Zemax对结论进行仿真,其结果提供了获得最佳柱面镜参数及其设计方法。同时,为了进一步提高探测曲线灵敏度,对已有的四象限法进行改进,提出了去对角四象限法,并在MatLab中对两种方法做了比较,其仿真结果证明去对角四象限法可以有效地提高探测曲线过零点的灵敏度。
并行共聚焦 像散法 探测曲线 灵敏度 parallel confocal system astigmatic method detection-curve sensitivity
1 浙江大学高分子工程研究所,杭州,310027
2 浙江大学力学系,杭州,310027
3 滑铁卢大学化工系,加拿大,滑铁卢,ON,N2L 3G1
4 浙江大学物理系,杭州,310027
介绍了一种新的重构三维折射率场的方法。该方法利用一个共焦检测系统对被测对象的像面全息干涉图进行三维扫描,并记录干涉强度,通过对强度数据的处理,可以重构出三维折射率场。这种方法原理简单,不需要进行多方向的全息干涉记录和复杂的重构过程。给出了初步的试验结果,证明该方法是可行的。
全息干涉 层析 折射率 共焦系统
