关于反射法测量透镜中心偏三轴误差的讨论

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牛顿式反射望远镜光轴的校准

牛顿式反射望远镜光轴的校准

牛顿式反射望远镜光轴的校准很多爱好者在使用反射式望远镜,特别是近年来越来越多的爱好者开始使用大口径、短焦距的抛物面牛顿式反射望远镜。

说到望远镜的光学质量,人们比较关心的是主镜的口径及表面精度,而对于是否将反射镜的整个光学系统调整到最佳状态,似乎并没有给予足够的重视。

我根据最近的一些实践经验,参考了网上的一些相关文章,把自己的体会写成此文。

反射望远镜光轴校准的重要性:如果你拥有了一架反射望远镜,并且主镜是抛物面的,当你满怀希望投入观测,却发现像质平平,甚至恒星都不能聚成一个点,这个时候先别急着换镜子,你拥有的可能是一架很不错的望远镜,问题仅仅出在镜片装配上,经过对光轴的重新调整,望远镜里展现出的可能是完全不同的景象。

抛物面反射镜的成像有个特点,在光轴上成像很完美,没有像差,但离开光轴就会有明显的彗差(星点带了小尾巴)。

在光轴上,使用一般视场的目镜,视场中心的星点是很锐利的,实际上视场边缘的像差也不易察觉。

而如果在光轴外,整个视场中的星点可能都不实,而且离光轴越远这一点越严重。

怎样才算调好光轴了?反射镜的光学系统中有两个光轴:主镜(物镜)光轴平行于主镜筒的轴线,经过副镜(小平面镜);目镜光轴垂直于主镜筒轴线,也经过副镜。

当两个光轴都经过副镜上的同一点,且被副镜反射后二者完全重合,也就是成了一个光轴,那么光轴就算调好了。

在缺乏检验手段时,可以通过实际观测来判断光轴是否调好。

找一个大气宁静度较好的晴夜,用望远镜的最高倍率(用毫米表示的主镜的直径数)看一颗恒星(如果没有赤道仪则可以看北极星)。

把星点放在目镜视场中心(以减少目镜带来的像差),仔细调整焦距,从焦点外调到焦点,然后调到焦点内。

如果光轴调整没有问题,可以看到如下图所示的从左到右一系列图象(图中的圆环是光的衍射引起的,散焦后实际上还会看到副镜及其支架的影子,图中没有画出)。

在焦点上星像是否凝结得很实、很细、很锐利,散焦后衍射环是否是同心圆,这些都反映了望远镜的像质。

透镜的中心偏差测量原理

透镜的中心偏差测量原理

透镜的中心偏差测量原理透镜的中心偏差测量原理主要基于光学原理和测量实验。

在测量过程中,我们通常使用一束平行光照射到透镜上,然后观察透镜产生的像,通过测量像的位置和光线的入射角度等参数,可以间接推算出透镜的中心偏差。

首先,我们需要了解一下透镜的中心偏差是什么。

透镜的中心偏差是指透镜的实际光轴和理论光轴之间的距离差。

理论光轴是经过透镜的理想的光线传播轴,而实际光轴则是真实的光线传播轴。

中心偏差通常由于透镜的制造和装配过程中存在的误差导致。

测量透镜的中心偏差可以使用多种方法,其中较为常见的方法是点法和缎带法。

点法是通过将光线从透镜的正面照射,然后观察通过透镜的光线在屏幕上产生的像点位置来进行测量。

具体步骤如下:1. 将光源放置于透镜的一侧,并调节光源位置使得光线垂直照射到透镜上。

2. 在透镜的另一侧放置一个屏幕,将屏幕调整到透镜的焦点位置。

3. 观察通过透镜的光线在屏幕上形成的像点位置,并将像点的坐标记录下来。

4. 移动光源,改变光照射角度,并重复步骤3,记录不同入射角度下的像点位置。

5. 根据不同的入射角度和像点位置,使用三角函数关系计算出透镜的中心偏差。

缎带法是通过使用一根细缎带反射透镜的光线,并观察反射光线与原透镜的入射光线的位置关系来进行测量。

具体步骤如下:1. 将缎带固定在透镜的一侧,并将其调整到透镜的焦点位置。

2. 在透镜的另一侧放置一个屏幕,使得透过透镜的光线与反射缎带上的光线重合。

3. 观察反射光线和源光线的位置关系,并将其记录下来。

4. 移动缎带,改变反射光线和源光线的位置关系,并重复步骤3,记录不同位置关系下的光线位置。

5. 根据不同的光线位置关系,使用三角函数关系计算出透镜的中心偏差。

无论是点法还是缎带法,测量透镜的中心偏差都需要进行多组测量数据的处理和分析。

常见的数据处理方法包括平均值法、最小二乘法等。

总结起来,透镜的中心偏差测量原理是基于光学原理和测量实验的。

通过观察光线的入射角度和像点的位置等参数,可以间接推算出透镜的中心偏差。

光学透镜中心误差的标注与检测

光学透镜中心误差的标注与检测
间的转换 关系。 探讨 了 不同情况下, 在 透镜采用这两种标注方法时各 自的利弊。 认为这两 种方法不是互相替代, 而是互相补充的。 应根据透镜在光学系统中不同的定位安装方式和 生产实际, 而采用不同的标注和检测方法。 本文还对反射 法检测 内表 面的球心偏时, 受 会 外表 面球心偏的干扰进行 了分析 , 阐述 了在不同情况下如何使 用这种检测方法更为有利
的意见 。
普通光学仪器的光学系统 , 绝大多数 采用的都是球面对称系统。 在这种系统中, 各光学元件 的反射 和透射表面, 都对称 于

却与 国内以前惯用的方法大不相同。
按 G 74 -8 B 22 7的规 定 , 镜 中 心 误 透
差 的标注 , 包括基准轴的标注和 中心误差 允许值 的标注两部分。 而中心误差允许值 , 是用它 的面倾角来度量的。 按标准 , 基准轴 与透射面的交点 叫做定心顶点。 所谓的面
而是 由制 造工 艺 引起 的。 以 , 所 对光 学透 镜 的这 种定 心要 求 , 一般都 比较 严格 。
轴之间的夹角。 或者说, 就是定心顶点和球
心 的连线 与基 准轴 之间 的夹角 。 以 , 所 只要
测量 出球心对基准轴 的偏差 e, 就可以根 据球面半径 r 出第 i 计算 个面的面倾角
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《 云光技术》2 0 V 1 8 N l 0 6 o 3 o .
光 学 透镜 中心 误 差 的标 注 与检 测
唐仁介
( 南北方光电仪 器有限公 司 云 昆明 60 1) 51 4
[ 摘要】 本文分析 了光学透镜中心误差的两种标注和检测方法的基本原理。 推证 了它们之
录 A中例 3 , ) 就是以透镜 的外圆柱轴心和

反射镜面形三坐标白光扫描检测精度

反射镜面形三坐标白光扫描检测精度

第43卷第3期航天返回与遥感2022年6月SPACECRAFT RECOVERY & REMOTE SENSING51反射镜面形三坐标白光扫描检测精度研究罗小葵孙海洋张宁董书岳马玉洋(北京空间机电研究所,北京100094)摘要检测与评价是保障遥感器光学镜面各加工阶段面形精度的必要条件。

在镜面加工的铣磨、研磨、粗抛阶段,由于面形偏差及粗糙度过大,通常采用三坐标接触式测量法来测量评价面形质量从而指导面形加工,但检测效率低。

文章阐述了一种基于三坐标测量机的新的、非接触式光学检测方法——三坐标白光扫描,同时对该检测方法的扫描参数、反射镜表面反射率是否影响检测精度开展了实验研究,并与三坐标接触式测量法进行了精度比对。

研究表明白光扫描检测精度不受扫描参数及反射镜表面反射率的影响,且与接触式三坐标测量法精度基本相当,同时提高检测效率80%以上。

关键词面形偏差白光共聚焦扫描速度反射率检测精度遥感器中图分类号: TH721; TP706文献标志码: A 文章编号: 1009-8518(2022)03-0051-09 DOI: 10.3969/j.issn.1009-8518.2022.03.006Research on the Detection Accuracy of Mirror Surface Figure byThree-coordinate White Light ScanningLUO Xiaokui SUN Haiyang ZHANG Ning DONG Shuyue MA Yuyang(Beijing Institute of Space Mechanics & Electricity, Beijing 100094, China)Abstract Detection and evaluation are necessary to ensure the surface accuracy of the optical mirror for the space optical remote sensor in each processing stage. In the milling, grinding, and rough polishing stages, due to the excessive surface figure deviation and roughness, the three-coordinate contact measurement method is usually used to measure and evaluate the surface quality to guide the surface processing, but the detection efficiency is low. This paper expounds a new non-contact optical detection method based on the three-coordinate measuring machine—three-coordinate white light scanning. At the same time, an experimental study is carried out on whether the scanning parameters of the detection method and the reflectivity of the mirror surface affect the detection accuracy, and the accuracy is compared with the three-coordinate contact measurement method. The research shows that the detection accuracy of white light scanning is not affected by the scanning parameters and the reflectivity of the mirror surface, and the accuracy is basically the same as that of the contact three-coordinate measurement method, and the detection efficiency is improved by more than 80%.Keywords surface figure deviation; white light confocal; scan speed; reflectivity; detection accuracy; remote sensor收稿日期:2022-01-05基金项目:国家重大科技专项工程引用格式:罗小葵, 孙海洋, 张宁, 等. 反射镜面形三坐标白光扫描检测精度研究[J]. 航天返回与遥感, 2022, 43(3): 51-59.LUO Xiaokui, SUN Haiyang, ZHANG Ning, et al. Research on the Detection Accuracy of Mirror Surface Figure by Three-coordinate White Light Scanning[J]. Spacecraft Recovery & Remote Sensing, 2022, 43(3): 51-59. (in Chinese)52 航 天 返 回 与 遥 感 2022年第43卷0 引言随着空间光学遥感器向着高性能、高稳定性、轻量化的发展趋势[1-2],对大口径非球面反射镜的高精度、高效率制造能力提出了非常紧迫的需求,因为这是奠定整个光学系统高精度集成的基础[3]。

测量凸透镜焦距三种方法的误差比较

测量凸透镜焦距三种方法的误差比较

测量凸透镜焦距三种方法的误差比较文/林遂弟在中学高中教材中,介绍了测量凸透镜焦距的三种测量方法,即平面镜法、公式法、共轭法.用这三种方法测量凸透镜焦距的误差大小如何呢?利用高等数学的微积分知识和函数的泰勒公式,可以对这三种测量方法的误差大小进行比较.一、误差传递的一般公式设有函数y=f(x1,x2,……xn),间接测量量y由各直接测量值x1,x2,……,xn所决定,若直接测量量的偶然误差分别为Δx1,Δx1,……,Δxn,它们使y产生的误差为Δy,则有y+Δy=f(x1+Δx1,x2+Δx2,……,xn+Δxn),式中Δx1,Δx2,……,Δxn的正负具有偶然性,根据泰勒级数展开式并略去高次项后可得y+Δy=f(x1,x2,……xn)+(f/x1)Δx1+(f/x2)Δx2+……+(f/xn)Δxn,由此可得y的绝对误差为Δy=(f/x1)Δx1+(f/x2)Δx2+……+(f/xn)Δxn.①这就是误差传递的一般公式.二、测量凸透镜焦距的三种方法及误差1.平面镜法(或叫自准法)在白灯前放一带有箭形缝隙的物屏,被照亮的箭矢作为光源(即“物”),在凸透镜的另一侧放上平面镜,并调整使物屏、凸透镜、平面镜三者共轴,使平面镜反射回来的光线在物屏的箭矢旁边形成一清晰的、与物等大的倒立实象,这时用刻度尺测出凸透镜到物屏间的距离x即为凸透镜的焦距f.用这种方法测出的凸透镜的焦距f的绝对误差为Δf=Δx.②2.透镜公式法(也称物距像距法)将凸透镜放在物屏和像屏之间,调节并使它们共轴,各置物屏、凸透镜于某一位置,适当调节它们之间的距离,移动像屏使像屏出现箭失清晰的倒立的实象,测出物距u和像距v,代入凸透镜公式,有1/u+1/v=1/f,即f=uv/(u+v).设物距u和像距v的直接测量的误差分别为Δu和Δv,根据①式可得,用这种方法测的凸透镜的焦距f的绝对误差为Δf=(f/u)Δu+(f/v)Δv=[v2/(u+v)2]Δu+[u2/(u+v)2]Δv③3.共轭法(或称贝赛尔法)将物屏与像屏位置固定,使它们之间的距离L超过f的四倍,凸透镜置于物屏与像屏之间,并调节使它们共轴,移动凸透镜,则可找到凸透镜在两个位置能使得像屏上出现清晰的像,一次成放大的像,一次成缩小的像,测出这两个位置间距离d和物屏与像屏间的距离L,代入透镜成像公式,有f=(L2-d2)/4L.设L和d直接测量的误差分别为ΔL和Δd,根据①式可得,用这种方法测得凸透镜的焦距f的绝对误差为Δf=(f/L)ΔL+(f/d)Δd=[(L2+d2)/4L2]ΔL-(d/2L)Δd.④三、三种测量方法的误差比较在相同实验条件下,各直接测量值x,u,v,L、d的误差Δx、Δu、Δv、ΔL、Δd可认为是相同的,因此都把它们记为Δx,则③式表示为Δf=[(u2+v2)/(u+v)2]Δx,⑤④式可表示为Δf=[(L-d)2/4L2]Δx,⑥因为总有u>0,v>0,则Δx/2≤[(u2+v2)/(u+v)2]Δx<Δx,又因为总有L>d>0,所以[(L-d)2/4L2]Δx<(1/4)Δx.由上述讨论可见,如果测量同一凸透镜的焦距,用第一种方法(平面镜法)测量f产生的误差最大;第二种方法(公式法)测量产生的误差较第一种方法小;用第三种方法(共轭法)测量f产生的误差最小,误差最大也不超过第一种方法的1/4.四、在教学中的运用在上述三种测量凸透镜焦距的方法中,用平面镜法测量的误差虽然较大,但因其方法简单,常用于简单、粗略测量凸透镜的焦距.凸透镜成像公式是高中光学部分的重要计算公式,在解决凸透镜成像问题中有重要应用,虽然用公式法测量凸透镜焦距的方法测量的误差比平面镜法小,比共轭方法大,但它是高中学生必须掌握的测量方法.由⑤式可推知,当u=v时,f的误差为该种方法最小值,即Δf=(1/2)Δx,因此,用这种方法测量凸透镜的焦距f时应指导学生在物距u和像距v接近相等时测量,这样测得的f才较准确.用共轭法测量凸透镜的焦距,也是要求高中学生必须掌握的实验方法.这种方法适用于需要比较准确测量凸透镜焦距时采用.由f=(L2-d2)/4L,可得d2=L(L-4f)和L-d=4fL/(L+d).由此可得:L越大,d越大,(L-d)越小,由⑥式可得Δf也越小.例如当L=5f时,f的误差Δf约为第一种方法的1/12.因此,在用共轭法测f时,在保证光线近轴和两次成像都能清晰的前提下,应尽量取物屏与像屏的距离L较大一些(如L=5f),这样测得的f的误差比用公式法测量时小得多.。

理解牛顿环测透镜曲率半径实验的测量误差与改进途径

理解牛顿环测透镜曲率半径实验的测量误差与改进途径

理解牛顿环测透镜曲率半径实验的测量误差与改进途径牛顿环测透镜曲率半径实验是一种常见的光学实验方法,用于测量透镜的曲率半径。

在实验过程中,由于各种原因可能引起测量误差,因此需要我们对误差进行理解并找到改进的途径。

本文将对牛顿环测透镜曲率半径实验的测量误差进行分析,并提出一些改进的方法。

一、测量误差分析在牛顿环测透镜曲率半径实验中,测量误差主要来源于以下几个方面:1. 光源的品质:光源的稳定性和均匀性对于实验结果的准确性有着重要影响。

如果光源的亮度不稳定或不均匀,会导致测量结果产生误差。

2. 实验环境的影响:实验环境的温度、湿度等因素对实验结果也有一定影响。

温度变化会导致光线的折射率变化,从而影响到测量结果的准确性。

3. 测量仪器的精度:测量仪器的精度、灵敏度以及使用方法的正确性都会对实验结果产生影响。

如果仪器精度较低或者使用方法不正确,会导致测量误差增大。

4. 观察者的误差:观察者在读数时的主观误差也是影响实验结果的一个重要因素。

观察者的眼力、观察角度等会对测量结果产生一定的影响。

二、改进途径针对上述测量误差,我们可以采取以下几种改进途径来提高实验的准确性:1. 优化光源:选择品质稳定、亮度均匀的光源,可以通过使用激光等光源来提高测量的准确性。

2. 控制实验环境:在进行实验时,尽量保持实验环境的稳定,控制温度、湿度等因素对实验的影响,以减小误差。

3. 提高仪器精度:选择精度较高的测量仪器,并正确使用,可以降低测量误差。

同时,注意仪器的校准和维护,确保其精度和准确性。

4. 多次重复测量:进行多次重复测量,并取平均值,可以减小测量误差。

多次测量可以排除个别异常值的影响,提高测量结果的可靠性。

5. 观察者培训:对观察者进行培训,提高其在测量过程中的观察技巧和准确度。

同时,尽量减少观察者的主观误差,可以使用辅助工具如自动对焦装置来提高测量的精度。

6. 数据分析:对实验数据进行合理的统计和分析,可以发现潜在的误差来源,进而进行改正和改进。

影像法测量透镜中心误差的研究

影像法测量透镜中心误差的研究

影像法测量透镜中心误差的研究
董桂梅 , 林玉 池 , 黄银 国, 轶 杰 牛
( 天津大学精密测试技术及仪器 国家重点实验室 , 天津 3 0 7 ) 0 0 2
摘要 : 基于现代传感技术和数字 图像 处理技术, 通过对透镜 中心误差 的分析研究, 提
出了一 种透射 式影像 法 测 量透镜 中心 误差 的方 法 , 建立 了基 于 C D 图像 的实 时测试 系统 。 C
DO NG Gu- iH N Y —h , ANG I n g o N砌 Y -i i me , u c iHU —u , q ij e
(tt e a oaoyo rc inM esr gT c n lg n ntu ns Ta j iest , i j 0 0 2 C ia SaeK yL b rtr f eio aui eh oo ya dIsrme t , i i Unv ri Ta i 3 0 7 , hn ) P s n nn y nn Ab ta t o ie t d r e s rt c n lg n iia ma e p o e sn sr c :C mbn d wih mo e n s n o e h o o y a d dg tli g r c s ig,r s ac ig t e eerhn h
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第 2 பைடு நூலகம்卷 第 2期 20 0 7年 4月




Vo . 9 No 2 12 。 . Ap i 。 0 7 rl 2 0
OPTI CAL NS I TRUM ENTS
文章编号 : 0—602 0) 200 —6 1 55 3 (0 70—0 60 0
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第2 期

薄透镜焦距的测量实验报告误差分析

薄透镜焦距的测量实验报告误差分析

薄透镜焦距的测量实验报告误差分析
薄透镜焦距的测量实验报告误差分析主要包括以下几个方面:
1. 实验仪器误差:实验中所使用的仪器可能存在读数误差、刻度误差等。

对于测量焦
距的仪器,如凸透镜、屏幕等,需要确定其误差范围。

2. 实验条件误差:实验环境的温度、湿度等条件变化,可能对实验结果产生一定的影响。

尽量保持实验环境的稳定,减小这方面误差的影响。

3. 人为误差:实验操作过程中,由于人为操作不精确或者读数不准确等因素,可能对
实验结果产生一定的误差。

通过多次实验并取平均值,可以减小人为误差的影响。

4. 光源误差:实验中所使用的光源可能存在一定的偏差。

可以选用稳定度较好的光源,尽量减小光源引起的误差。

5. 计算误差:在实验数据处理过程中,计算公式的使用以及精度的要求也可能引入一
些误差。

需要确保计算公式的准确性,并注意计算精度。

为减小误差,可以采取以下措施:
1. 使用高精度的仪器和测量设备,尽量减小仪器误差和人为误差。

2. 保持实验环境的稳定,尽量减小环境条件的变化对实验结果的影响。

3. 选用稳定度好的光源,尽量减小光源误差。

4. 进行多组数据的测量,取平均值以减小误差。

5. 在数据处理过程中,采用合适的计算公式和精确的计算方法。

通过以上措施的综合使用,可以有效降低误差,提高实验结果的准确性。

反射式光学系统中心偏的测量

反射式光学系统中心偏的测量
张 泉, 罗劲峰
( 华中光电技术研究所 , 湖北 武汉 40 7 ) 3 0 3
摘要 :通过分析 反射 式光 学 系统 的特 点 , 在现 有透 射 式光 学 系统 中心偏 测 量仪 的基 础 上 , 出 了 提 适合 该 系统 中心偏 测量 的 方法 , 分析 了球 心像 的观 察 条 件 , 并推 导 出反 射 系统 中心偏 的计 算公 式 , 而形 成 了一个 完善 的反 射 式光 学 系统 中心偏 测 量体 系 。该 方 法 能 获得 与 透射 系统 中心偏 从
o tc ls se i o m e . Ths m eh d h s t e s m e a c r c s ta s itn e d c n r to p ia y tm s f r d i t o a h a c u a y a r n m ta c e e tain m e s r me t n h p r to Sb sc l h a e a u e n ,a d t eo e a in i a ial t es m . y
第 3卷 O
第5 期




Vo _ 0,No 5 l3 .
Oco e ,2 0 tb r 0 8
20 0 8年 1 O月
0PTI CAL NS I TRUM ENTS
文章编 号 :1 0 —6 0 2 0 ) 50 0 —4 0 55 3 ( 0 8 偏 的 测 量 *
Z HANGQ 抛 , OJ n e g LU if n
( a ho g I tt t fElc r- p is,W u a 3 0 3,Chn ) Hu z n nsiue o e too tc h n4 0 7 ia
Ab t a t sr c :A e m e h d o e e t a i n me s r m e tt a u tr fe tv p ia y t m s p t n w t o fd c n r t a u e n h t s i e l c i e o tc ls s e i u o f r r n t e b ss o r n mit n e o tc ls s e e ta i n e r r m e s rn n t u e ti o wa d o h a i ft a s t a c p ia y t m c n r t r o a u i g i sr m n n o e it n e Ob e v to c n i o o s h r e t a i n i g s n l z d a d d c n r to xse c . s r a i n o d t n f p e e c n r t ma e i a a y e , n e e t a i n i o c lu a i n f r l s d rv d Co s q e ty a d c n r to e s r m e ts s e f r r f c i e a c l t o mu a i e i e . o n e u n l e e ta i n m a u e n y t m o e l tv e

物理实验中的镜面与透镜测量技术指南

物理实验中的镜面与透镜测量技术指南

物理实验中的镜面与透镜测量技术指南引言:物理实验中,测量是实验的基础。

而镜面与透镜的测量技术对于实验结果的准确性和可靠性至关重要。

本文将为大家介绍一些关于镜面与透镜测量技术的指南,包括测量的原理、常见的测量方法以及如何处理误差等内容。

一、镜面测量技术1. 反光法反光法是一种常见的镜面测量技术。

实验中,我们可以利用反射光线的物理性质来测量镜面的凹凸程度或者曲率。

具体操作是将一个光源置于镜面上方,并确保光线与镜面垂直入射。

然后,观察反射光线的变化,在镜面上标出反射点。

通过对标出的反射点进行测量,我们可以得到镜面的形状信息。

2. 干涉法干涉法是一种较为精确的镜面测量方法。

实验中,我们利用了光的干涉现象来测量镜面的曲率和形状。

通过使用干涉仪,将光线分为两束,一束直接入射,另一束经过反射后入射。

通过观察干涉图案的变化,我们可以得出镜面的信息。

需要注意的是,在使用干涉法时,要注意排除外界因素对干涉图案的影响,以保证测量结果的准确性。

二、透镜测量技术1. 焦距测量法透镜的焦距是指透镜将平行光线聚焦为一点的距离。

常用的透镜焦距测量法有两种。

一种是利用物体和透镜之间的距离关系,通过移动物体寻找透镜聚焦处。

另一种方法是利用物体的放大倍数和物体距离透镜的关系来测量透镜焦距。

2. 倒影法倒影法是常用的透镜测量技术之一。

实验中,我们将透镜放置在适当的位置,然后观察在透镜后方产生的倒立影像。

通过观察影像的大小和位置,结合透镜的形状和特性,我们可以计算出透镜的焦距等信息。

三、误差处理在镜面与透镜的测量中,误差是不可避免的。

为了获得准确的测量结果,我们需要对误差进行合理处理。

常见的误差来源包括仪器误差、人为误差以及环境误差等。

对于仪器误差,我们可以通过多次测量取平均值的方法来减小误差。

对于人为误差,则需要严格按照实验操作规范进行实验,避免随意性操作带来的误差。

而环境误差的处理需要控制实验条件,减少外界因素对测量的干扰。

结论:镜面与透镜测量技术在物理实验中具有重要地位。

透镜中心偏差问题探讨

透镜中心偏差问题探讨

2019年云光技术第51卷第2期44透镜中心偏差问题探讨周旭环,龚云辉,黄娅芳,王光伟,王玉彬(云南北方驰宏光电有限公司,云南昆明 650114)摘要:透镜表面曲率中心的位置精度直接影响整个光学系统的成像质量。

为保证透镜的中心偏差,方便透镜的加工与检测过程,介绍了表征透镜中心偏差的各个参量及其相互关系。

并讨论了楔形角与面倾角以及边缘等厚差与球心差的关系。

关键词:中心偏差;球心差;面倾角;边缘等厚差;偏心差0引言透镜作为组成光学系统最基本的光学元件,其表面曲率中心的位置精度直接影响整个光学系统的成像质量。

根据光学设计的基础,各光学作用表面的曲率中心都应位于光轴上,如果光学表面存在中心偏差,就从根本上影响了光组的旋转对称特性,会导致成象的象散性和畸变的不对称性,也会使成象中心的对比度急剧下降,从而严重影响象质[1-3]。

透镜在加工、检测及装配过程中,由于透镜状态不同、检测方式不同,往往会涉及到表征透镜中心偏差的各个参量。

例如透镜在粗磨、精磨时,由于透镜表面粗糙而无法使用透射或反射法测量中心偏差,这个时候使用边缘等厚差(Δt)来进行过程控制更为方便;透镜在磨边时一般使用反射法校正球心差(a);在胶合时大多数情况使用透射法校正偏心差(c);而检验时,根据光学图纸要求,面倾角(χ)、球心差(a)、偏心差(c)等参量均能检测。

因而,为方便透镜加工与检测,有必要搞清楚表征透镜中心偏差的各个参量之间的关系。

1中心偏差各参量概念及关系根据GB/T 7242-2010《透镜中心偏差》中的定义,透镜中心偏差为光学表面定心顶点处的法线对基准轴的偏离量。

透镜中心偏差是用光学表面定心顶点处的法线与基准轴的夹角来度量,此夹角称为面倾角,用希腊字母χ表示[4](见图1)。

图1 国标中的透镜中心偏差图中,基准轴是用来标注、检验和校正中心偏差,并按定位零件或组件光学表面的特定性能所选取的轴。

几何轴是透镜边缘面的旋转轴。

定心顶点是光学表面与基准轴的交点。

激光测距仪三轴一致性的检验与调校

激光测距仪三轴一致性的检验与调校

Science and Technology &Innovation ┃科技与创新2020年第22期·87·文章编号:2095-6835(2020)22-0087-02激光测距仪三轴一致性的检验与调校*何浩鹏(中国地震局地震研究所(中国地震局地震大地测量重点实验室),湖北武汉430071;武汉地震计量检定与测量工程研究院有限公司,湖北武汉430071)摘要:激光测距仪具有测量精度高、抗干扰能力强等特点,被广泛应用于各种测量行业及军工领域,其三轴一致性(照准轴、发射轴、接收轴的平行性)是测距性能的保障。

基于激光测距原理,根据测距仪是否带角度测量功能,介绍了两种三轴一致性的检验方法,并提出可利用光斑校正法与角度校正法对三轴进行调校,两种检校方法简单、实用,且精度满足相应规程要求。

关键词:激光测距仪;三轴一致性;检验;校正中图分类号:P204文献标志码:ADOI :10.15913/ki.kjycx.2020.22.036激光测距仪具有测量精度高、抗干扰能力强、准直性好等诸多特点,被广泛应用于各种测量行业及军工领域。

激光测距仪三轴一致性(照准轴、发射轴、接收轴的平行性)的变化直接影响测距仪的分辨率与准测率等测距性能参数[1],但测距仪在运输与使用过程中,经历振动、碰撞、高低温等变化后,其三轴之间常常会发生偏移,使发光管发出的光不能被接收管收到,或是测距轴与照准轴不一致,光信号无法变成电信号[2]等问题。

激光测距仪测距三轴一致性是其测距性能的保障,一致性不好的测距仪,对于较远测距目标的准确率一般不高[3]。

因此,三轴一致性的检验与调校对于客观准确地评估激光测距仪性能具有非要重要的意义。

目前,传统的检验与校准方法操作简单,但其结果不够准确。

文献[4]利用离轴抛物面牛顿反射式平行光管设计技术、高精度位移测控技术、红外激光上转换技术等,进行红外脉冲激光测距仪发射与接收光轴一致性测量,需要的设备高端,技术要求高,操作复杂;文献[5]介绍了根据实测的等相位误差曲线精确校准测距仪三轴的平行性方法,测定等相位误差曲线比较复杂、烦琐,不易被测量人员掌握。

透射式定心仪使用附加透镜测量中心偏的计算公式

透射式定心仪使用附加透镜测量中心偏的计算公式

透射式定心仪使用附加透镜测量中心偏的计算公式
谢尧庭
【期刊名称】《云光技术》
【年(卷),期】2001(033)006
【摘要】传统的透射式定中心仪,作为国家标准GB7242-87“透镜中心误差”允许的替代检验手段,至今仍在光学工厂广泛使用,人们也熟知用附加透镜检验长焦和负焦透镜的中心偏,但有关的计算公式未必完全正确统一。

本文作为补缺,介绍用附加透镜检验透镜中心偏的计算公式,并得出可以简化仪器组成的设想。

【总页数】4页(P14-17)
【作者】谢尧庭
【作者单位】云南北方光学电子集团有限公司,昆明650114
【正文语种】中文
【中图分类】TH706
【相关文献】
1.基于Matlab的透镜中心偏测量光轴拟合 [J], 黄荻
2.用透镜中心仪测量材料折射率——保证透镜加工中不混料 [J], 钱绍生
3.透镜中心偏测量中一种光轴拟合的新方法 [J], 黄荻;鄢立
4.透镜组中心偏自动测量 [J], 曾付山;陈海清;任温馨
5.关于反射法测量透镜中心偏三轴误差的讨论 [J], 闫辰涣
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测量凸透镜焦距三种方法的误差比较

测量凸透镜焦距三种方法的误差比较

实验中误差分析余干县第三中学胡叶兰测薄透镜焦距是少数几个在初中,高中,大学都有的物理实验之一。

其实验要求也随着物理数学知识的增加不断提高。

误差分析就是其中的重要项目。

本文就以中学物理实验要求对测薄凸透镜焦距实验误差进展分析。

一:系统误差1.像差我们在测薄透镜焦距时,通常把实验光具组看成是理想光具组,即同心光束经凸透镜折射后仍为同心光束,像与物在几何上完全相似。

而实际上只有近轴的单色光才能近似到达这个要求。

所以像差不可防止。

2.实验装置误差在实验装置上物平面与读数点的近似共面,透镜光心与读数点的近似共面,刻度尺刻度的不均匀及薄透镜的近似等都会引成系统误差。

二:偶然误差测薄透镜焦距实验中的偶然误差主要来源于实验中对成像清晰度的判断和刻度尺的读数。

对于同一实验方法中上述偶然误差可用左右逼近法和屡次测量求平均值来减小,但不同的实验方法其偶然误差大小也不同。

以下就测薄凸透镜焦距的三种常用方法做具体分析.1.自准法〔平面镜法〕在光源前面加一光栏〔最好再加一滤色片,使光源近似为单色光源〕,被照亮的三角形作为物,在凸透镜的另一侧放上平面镜,并调整使物屏、凸透镜、平面镜三者共轴,采用左右逼近读数法,反复移动透镜的位置,使平面镜反射回来的光在物屏上形成一清晰的、与物等大的倒立实像,记下凸透镜的坐标和物屏的坐标,x=即为凸透镜的焦距f.2.物距像距法〔透镜公式法〕将自准法实验装置中的平面镜取下换上像屏,调节并使它们共轴,置物屏、凸透镜于u>f某一位置,移动像屏使像屏出现清晰的倒立的实像,测出物距u和像距v,代入凸透镜公式1/u+1/v=1/f,即f=uv/〔u+v〕.3.共轭法将物屏与像屏位置固定,使它们之间的距离l>4f,凸透镜置于物屏与像屏之间,并调节使它们共轴,移动凸透镜,当像屏上分别出现放大和缩小清晰像时,记下凸透镜在这两个位置的坐标,读出两坐标之间的距离d和物屏与像屏间的距离l,代入透镜成像公式,有f=〔l2-d2〕/4l.4. 根据三种测量方法的结果表达式和误差理论写出对应的误差表达式自准法的绝对误差为δ=δx.物距像距法的绝对误差为δ=〔/u〕δu+〔/v〕δv=[v2/〔u+v〕2]δu+[u2/〔u+v〕2]δv共轭法的绝对误差为δ=〔/l〕δl+〔/d〕δd=[〔l2+d2〕/4l2]δl-〔d/2l〕δd其中δx,δu,δv,δl,δd均为长度测量中的直接测量误差,且测量条件和环境一样,因此可认为它们相等.将l=u+v,d=u-v代入上式得:〔或〕比拟上面三式不难得出,在不考虑系统误差或认为系统误差相等的情况下,偶然误差的大小为δ>δ>δ三: 三种测量方法的选择和运用在上述三种测量凸透镜焦距的方法中,用自准法测量的误差虽然较大,但因其方法简单,常用于简单、粗略测量凸透镜的焦距.物距像距法的误差比自准法小,比共轭法大,但它是中学生必须掌握的测量方法.并且能表达出凸透镜成像特点.由可知,当u=v时,f的误差为该种方法最小值.用共轭法测量凸透镜的焦距,误差最小.这种方法适用于比拟准确测量凸透镜焦距.实验证明,在保证光线近轴和两次成像都能清晰的前提下,l越大f的误差越小.实验中误差分析余干县第三中学胡叶兰测薄透镜焦距是少数几个在初中,高中,大学都有的物理实验之一。

北航基物研究性报告-反射法测三棱镜顶角误差分析

北航基物研究性报告-反射法测三棱镜顶角误差分析

北航基物研究性报告-反射法测三棱镜顶角误差分析
本文主要介绍了反射法测量三棱镜顶角误差的实验方法及其误差分析。

首先介绍了三种常见的测角方法:直接读数法、比较法和反射法,并说明反射法的测量原理。

接着分别介绍了反射法测量顶角的两种方法:以顶点为圆心作圆法和以斜面为圆心作圆法,并重点介绍了以顶点为圆心作圆法的具体步骤和操作流程。

在实验中,我们根据三棱镜的实际情况,选取了合适的反射镜,并采用精细调整和慢速移动的方法,得到了三棱镜顶角的多次测量结果,并进行了误差分析和统计处理。

实验结果表明,反射法测量三棱镜顶角的误差主要来源于反射镜的非垂直度误差和反射光线的位置误差,且误差大小与反射镜的加工工艺和使用状态密切相关。

因此,在实际应用中,应注意选用精密加工的反射镜,并且在测量过程中应注意反射光线的正交性和准确位置的调整。

本文的实验方法和误差分析方法对于提高测量精度具有一定的参考意义。

二次非球面反射镜和透镜中心误差测量的研究的开题报告

二次非球面反射镜和透镜中心误差测量的研究的开题报告

二次非球面反射镜和透镜中心误差测量的研究的开题报告一、选题背景随着现代科学技术的不断发展和进步,非球面反射镜和透镜在现代光学系统中得到了广泛的应用。

然而,在生产制造过程中,非球面反射镜和透镜中的中心误差往往是不可避免的,因此对于中心误差的测量尤为重要。

传统的中心误差测量方法存在不足,如无法直接获取中心坐标、不适用于非球面元件等,因此需要研究新的测量方法和技术。

二、研究内容本研究将重点探讨二次非球面反射镜和透镜中心误差测量的研究。

首先,研究文献综述,对目前中心误差测量的思路、方法和技术进行总结和归纳,理解和熟悉非球面元件的特点和测量原理。

其次,探讨实验方案的设计和实验条件的确定,采用合适的测量工具和设备进行测量,并分析非球面元件的中心误差。

最后,对实验结果进行分析和总结,验证所提出的测量方法的正确性和可行性。

三、研究意义非球面反射镜和透镜的中心误差是影响其成像质量的关键因素之一,因此,对中心误差的测量和控制显得尤为重要。

本研究将对中心误差的测量方法进行探讨和研究,为非球面元件的制造和质量控制提供新的思路和方法,提高非球面元件的成像精度和质量。

四、研究方法和技术路线本研究将采用文献综述、实验测试等方法进行研究。

具体的技术路线如下:(1)文献综述:收集、整合目前中心误差测量的思路、方法和技术,对非球面元件的特点和测量原理进行分析和总结。

(2)实验测试:设计实验方案,确定实验条件和测量工具和设备,对不同类型的非球面元件进行中心误差测量,获取实验数据。

(3)实验数据分析:对实验数据进行分析、处理和统计,并进行可靠性和精度验证。

将分析结果与文献综述的结果进行比较和总结。

五、预期成果和进度安排本研究的预期成果为提出一种适用于二次非球面反射镜和透镜中心误差测量的新方法,为非球面元件的制造和质量控制提供新的思路和方法。

具体进度安排如下:阶段一:文献调研和综述(两周)阶段二:实验方案设计和测试(四周)阶段三:数据分析、处理和比较(两周)阶段四:撰写研究报告(两周)总计十周完成研究报告的编写和提交。

透镜中心误差影像法测量系统的设计研究的开题报告

透镜中心误差影像法测量系统的设计研究的开题报告

透镜中心误差影像法测量系统的设计研究的开题报告一、研究背景透镜中心误差是光学元件制造和检测中的一个重要参数。

透镜中心误差是由于透镜内部材料分布不均或者制造过程中的工艺误差引起,它会影响到光学设备的成像质量。

因此,透镜中心误差的测量对于光学器件加工和制造具有重要意义。

过去的透镜中心误差测量方法主要是通过反射法和干涉法进行,这些方法虽然精度较高,但是设备复杂,易受环境因素的影响,而且成本较高,不适用于大规模生产和实时检测。

因此,需要研究发展一种简单、快速、高精度、可重复的透镜中心误差测量方法。

二、研究内容和研究目的本研究旨在设计一种透镜中心误差影像法测量系统,并且确定最佳的测量方案和系统参数,实现对透镜中心误差的快速、精确、高效的测量。

具体研究内容如下:1. 系统的设计和搭建。

本研究将设计一种基于CCD相机和LED光源的透镜中心误差影像法测量系统,包括硬件平台和软件平台。

2. 系统参数的优化。

本研究将针对透镜中心误差的不同特性和系统的性能特点,分析和确定最佳的系统参数和测量方案,包括光源的选型和位置、相机的曝光时间和分辨率等。

3. 测量精度的验证。

本研究将通过对不同透镜样品的测量实验,比较和验证该系统的测量精度和可靠性,探究其中存在的误差来源和影响因素。

三、研究意义和创新性设计一种透镜中心误差影像法测量系统,有以下的意义和创新性:1. 本系统可以快速、简便的对透镜进行中心偏差测量,系统性能优越,测量精度高,可以提高透镜生产加工效率。

2. 本系统使用成本低,易于推广和普及,在透镜生产加工过程中,将具有广泛的应用前景和经济效益。

3. 本系统的开发和优化,对于进一步推动透镜制造技术和质量提升,具有重要的推动作用。

四、研究方法和技术路线本研究将采用如下的研究方法和技术路线:1. 系统设计和搭建。

本研究将在考虑光路设计和系统结构的基础上,搭建透镜中心误差影像法测量系统的硬件平台和软件平台。

2. 系统参数优化。

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北京》
摘 落: 提出反射法侧最透镜中心偏的具体装置, 并具体分析转台装卡轴R (以和透镜接触的外圆柱面作为定位面》附加透镜光轴F . 自准 , 中图分类号:T H 74 4 空献坛识码: A 文童编号: 1672- 379 1(2007)08(a)- 0244- 02 由图4 可知, 在成像过程中, 对共辘 有2 点, p 和9 .p ’ ' , 和P ’ 即 和q 而p 都在物镜的 焦平面上, 在共辘系统中, 和p ’ P 距物镜距离 一定, 这决定了q 和 q ’ 距附加透镜的距离. 结论: 只有将十字叉丝投影到凸面的曲率 中心所在乎面上 , 反射像才会成像在十字叉丝 面上, 这也就是反射法测量透镜第一个凸面的
F , 自准 直仪光 轴 z 。那 么三 轴之 间是 什么 关 系呢?
点都在透镜2 的焦平面上, ' CI= 1 Cl= 6 , 且Iq g 反射光经附加透镜后变为平行光, 经物镜后必 然成像在物镜的焦平面上, 如图中的 p ’ 。 如图4 所示 , 我们取出几条特殊光线来研
究。
既然Q ’ 是虚像点, 我们可以认为反射光 都从Q' 发出, 2 条特殊光线.q ' B 经附加透 取 镜, 穿过0 1,是物镜的主光线& 0 2 是附加透 镜的主光线, 我们知道主光线的特性是经过透 镇后, 角度没有变化。图4 ,q ’ 在附加透镜的 焦平面上, 所以D0 2/ / OI B, q ' 0 2/ / O lp ' ,
反射面的曲率中心. 这是物距等于像距特殊
情况,时QI距附 镜也 此 加透 为f,, 物点 像 即 和
2 具体方案 在自准直仪前端加人附加透镜, 从而使得 自准直仪的平行光变成聚焦光, 聚焦在透镜上 表面的曲率中心。其原理如图1, 测试过程: 十字叉丝4 经光源3 照射通过 , 反射后, 2 变成平行光, 经过 经过 1变成汇聚 光束, 如果恰好汇聚于 8 的曲 率中心, 则沿远 光路返回, 7 透射后, 经过 成像于点P , 经过中 继光学系统 6 后, 成像于 CC D5 上。 仪器会有三个轴 :转台装卡轴R( 以和透镜 接触的外圆柱面作为定位面) , 附加透镜光轴
法制化。一方面, 由于合同条款不够严密, 实 施过程中合同双方对合同条款的理解不一, 造 成扯皮不断, 从而影响了工程的顺利进行, 另 一方面, 对合同的法律性认识不足, 有法不依
索赔 意识 差。
过程中的经验和教训。各工程造价单位要协 作规范工程造价管理过程中的各种行为, 使我 国的工程造价管理工作向科学化、规范化、 市场化的轨道再迈进一大步, 为施工企业劳动
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1.附加进镜 2.物镜 3.光翻 4.十牛 叉丝 D ‘ 冲继光学系统 , 半透半反舰 . 8. 彼测通锐 曲面 图1 M k 过程示意图 il
1. 立柱 2 自准1 仪 3. 侧加进健 4 离精度转合
图2
测偏仪整体结构示意图
来从事工程造价咨询、标底编制等工作的中 介组织发展很快 , 而相应的管理制度却不配 套, 各种中介组织的资格认定和审批未能严格 执行 , 造成从业人员素质不一。某些中介组 织带有行政色彩。 不按规定办事, 缺乏公正 性。中介组织对承担的咨询服务不负经济责 任, 也没有完善的赔偿制度和回避制度。特 别是标底编制中, 错算,漏算时有发生, 影响 了招投标工作的顺利进行。 ( 7)工程结算验收审查不规范。由于全过 程投资控制及造价监埋制度的不健全 , 结算审 查人员对一些隐蔽和已经无法取证的工程发 生悄况不十分请楚, 加上少数审查人员或中介 机构技术水平和职业道德素质不高 相应的约 束、监瞥制度不到位。 这就进一步导致了工 程造价的偏差。 (8)合同管理和意识差。现行的造价控制 中, 占重要位置的合同管理还未完全规A北 和
生 产 率 的进 一 步 提高 做 出应 有的 贡献 。
4 展望 加入WTO 后, 在国际市场上, 作为一名成 员国, 我国的企业可以与其他成员方企业拥有 同等的权利, 并享有同等的关税减免, “ 在 贸 易自由化,原则指导下, 减少对外工程承包 的审批程序, 将有更多的公司从事国际工程承 包, 并逐步过渡到自由经营。同时 国外的建 筑企业也有可能逐步进入国内市场。
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②F 轴如果出现误差, 会有水平平移和倾 斜2种误差, 假设F 轴只有水平偏移 们 的误差 , 如图5 , 由于F 轴的偏移, 附加透镜聚焦于q 点, 与参考轴R 轴偏移 9 的距离, 比起图3 相 应的q ’ 也偏移 . 的距离, 而曲率中心偏移参 考轴距离仍是巴, 这种情况怎么测出乃呢? 如果参考轴 R 轴不旋转, 静态测量 , 则随 着 F 轴的变化, 和9 ’ q 都发生变化, 没办法通 过观察虚像4 i 得到乙。可见静态测量对于F 轴偏移的情况无能为力。
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关 于 反射 法 测 量 透 镜 中 心 偏 三 轴 误 差 的 讨 论
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学 术 论 坛
‘ 漪华大学辅密仪移系传感租实验童
直仪 光轴 2 对整 个 系统 误差 的影 响。 关健 词 反射法 侧量
理论基础 .
1 引言 现在 国内采用反射法侧t 透镜中心偏的 不是很多, 本文提出方案, 并具体分析三轴的
误 差 . 实 验 系统 以经 格 建并 通过 审 核 。
点,2 加透 主 。是附 镜的 点.物镜, 透 焦 附加 镜的 距分 为f,,f2 图 poi卜 ,城 几 别 . 中} fl 吼卜 ,C是
①我们暂且只考虑理想情况 , 即三轴完全 重合下, 如果透镜上表面曲率中 心与参考轴有 偏移吕, 如图3 所示。 P 点经物镜和附加透镜后投影到 q 点, q 点经曲 面反射后.成虚像于q l,o , 是物镜的主
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如果能测得 Ipp ' I,就能计算得IQ ' I, 6 9 且 = lua ' 1 2 ,也就能知道曲面的偏心5 了. i
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