象散法高精度离焦检测系统研究

本文提出了用几何光学分析象散法离焦检测系统的新方法，建立了离焦信号ＦＥＳ与光学系统各参数之间的关系，为设计和分析提供了理论依据，在此基础上设计了探测区间为－２５～＋２５μｍ的离焦检测系统。

裂像镜在激光测距机离焦检测中的应用

为了减小探测器离焦问题对激光测距系统的影响,设计了一种基于裂像镜的主动型测距机探测器装调系统。首先,分析了裂像镜的成像原理,并对其检测精度进行了理论分析,构建了裂像离焦数学模型;其次,针对影响检测的误差因素,给出了不同取值下的误差曲线,得到了检测精度影响的变化趋势;最后,设计完成理论样机并进行实验验证。实验结果表明:理论样机在离焦量为0~6 mm时,检测精度可以达到0.07 mm,较为接近理想值,且离焦量越小离焦检测精度越高,符合装调测量习惯。该离焦检测系统为非成像型光电探测器装调提供了一种新方法,能够进一步提高激光测距系统的测量精度。

像散离焦检测系统中光斑能量中心偏移对测量精度的影响

通过推导高斯光条件下像散离焦检测系统中离焦量与聚焦误差信号功率之间的关系,分析了激光光斑能量中心相对四象限探测器几何中心的偏移距离和偏移角对离焦量测量精度的影响及其规律。在此基础上,提出了一种易于实现、能够精确定位四象限探测器的实验方法,该方法能够有效地提升系统抗干扰能力和探测精度,减小系统误差,加强系统稳定性。此过程对设计搭建高精度像散离焦检测系统具有重要的指导意义。

小机芯离焦检测系统特性的新型测量方法

利用聚焦预搜索原理,测量出小机芯离焦检测系统特性的关键参数:离焦偏置、离焦灵敏度和线性区范围。首先将周期电压输入小机芯的聚焦力矩器使小机芯进行聚焦预搜索,同时得到聚焦误差曲线;然后根据聚焦误差曲线计算出小机芯离焦检测系统的特性,利用聚焦误差曲线S状脉冲的出现时刻计算出离焦偏置,利用S状脉冲的斜率和峰峰值得到离焦灵敏度和线性区范围;最后给出测量实例。该方法采用电信号测量小机芯的离焦检测系统特性,无需进一步的聚焦闭环控制以及三维精密工作台,具有设备简单、易于实现等特点。

基于三光斑的激光束离焦量实时检测方法

为了提高强激光系统中输出光束的光束质量,提出了一种利用三光斑来探测离焦的方法,该方法能够在探测器上横向探测光束轴向上三处位置的光斑尺寸,通过三光斑间的尺寸关系可计算出光束的离焦量,进而根据离焦量进行闭环校正。实验中通过调节整形系统对光束的离焦量进行离焦补偿,使得光束离焦量从(4.9±0.2) mm校正至(0.3±0.1) mm。实验结果表明,该方法结构简单,能够测量各种因素引起的强激光的发散会聚度,给出了离焦补偿的可靠判据,为解决强激光热效应造成的光束发散提供了一种新方法。

像散法离焦检测中的像散透镜参数设计

推导出了离焦量与聚焦误差信号功率的关系式。利用MATLAB软件仿真,详细分析了像散透镜系统各个参数对离焦量、灵敏度、光斑大小等的影响,得到了像散圆透镜与像散柱透镜焦距之间的距离关系。结果发现聚焦物镜和探测器参数对最小离焦量、灵敏度、精度有决定性的影响。提出了像散透镜系统各光学参数选择的原则和方法,并以德国Silicon Sensor公司的QP50-6型四象限探测器为例,详细分析了离焦量与聚焦误差信号功率的线性关系。这些工作对建立满足应用对象要求的像散法离焦检测系统具有重要的指导意义。

像散法离焦检测系统的分析与校准

离焦检测技术的研究是光学加工与检测行业的一项重要课题。像散法由于操作简单、灵敏度高等优点,被广泛应用于离焦检测技术中。然而,基于像散法的离焦检测系统设计有待完善。基于像散法的基本理论,综合考虑系统像面光斑大小合理性和光学元件可加工性等因素对像散离焦检测系统进行灵敏度分析。设置合适的参数,并使用光学设计软件Zemax对光学元件几何参数进行优化。为了计算实际光斑的能量非均匀与非标准椭圆的性质带来的误差,采用MATLAB对该系统进行光线追迹。根据光线追迹的结果,完成对零信号像面的校准工作,提高了测量精度。

激光三角测距法自动调焦模型的建立与分析

为了满足工业TFT-LCD检测系统中显微镜对主动自动对焦的要求,提出了一种基于激光三角测距法主动自动调焦的方法,建立了相应的数学模型并进行了实验数据分析。该方法在可见光光路中加入一路808 nm波长的红外光,红外光在被检测物体表面反射后经过一系列光学器件投射在CCD相机上形成一个光斑,以对焦完成时CCD上光斑半径最小为基准,给出了离焦量δ与光斑信息探测量r之间的数学关系,据此实时控制PZT进行自动调焦。初步以50×物镜进行实验,结果显示其在焦平面±30μm范围内的实际测量值与理论值吻合,线性度优越,调焦精度达到0.2μm。与传统的显微镜调焦方法相比具有精度高、线性度好、调焦速度快等优点,满足工业检测自动化的实际需要。

绿光光存储实验研究

在光存储技术中 ,采用短激光波长激光器和大数值孔径物镜是提高光存储密度的两种有效途径 本文采用 5 32nm波长激光 ,0 .6 5数值孔径物镜 ,建立了绿光存储实验装置 并采用该实验装置在CD RW相变光盘上进行了存储实验研究 ,实现了线宽约为 5 0

TFT-LCD检测中基于激光三角法的显微镜离焦快速在线检测及补偿

光学成像检测设备的快速自动对焦是基于机器视觉快速缺陷检测的关键,为了解决检测过程中不同倍数物镜景深（0.5~91μm）跨度大以及被检测物体振动给快速对焦造成的影响等问题,提出了基于激光三角法的显微镜离焦在线检测及补偿方法。该方法利用激光三角法进行离焦量和离焦方向的快速探测,使用由行程100μm的压电陶瓷和行程25 mm直流电机构成的宏微双驱动结构协同控制完成大范围对焦任务。实验结果表明,构建的宏微结构对焦方式可以在0.4 s内实现高倍物镜±0.5μm景深至低倍物镜±91μm景深大范围的快速自动对焦,并实现被检测物体±3μm振动范围的快速自动跟随对焦。该方法满足了新一代薄膜场效应晶体管液晶显示器（TFT-LCD）工业检测装备对自动化对焦范围、速度和精度的要求,同时可应用在平板显示器（FPD）检测、线路板检测、生物医学和自动机器装配等领域。

表面划伤深度测量

本文介绍了表面划伤深度的测量方法及其非接触测量系统的基本构成和应用。

动态图像颗粒粒度粒形测量装置

为了实现对固体颗粒粒度粒形参数的测量,设计了动态颗粒图像粒度粒形测量装置.该装置通过自由落体运动,使固体颗粒充分分散,避免了颗粒粘连重叠现象.通过对颗粒图像进行预处理,剔除与测量区边界连通的颗粒图像,使用高斯滤波算法消除噪声,利用轮廓检测算法确定颗粒的外接矩形,提取每个颗粒的图像.采用边缘检测算法检测颗粒图像的边缘数量,如果边缘数量超过1,则判定为离焦模糊图像,进而计算出颗粒的粒度粒形参数.实验结果表明:标定后单个像素的实际尺寸为6.0μm,测量范围为100~1 900μm.基本满足颗粒图像粒度粒形测量的要求,且精度较高,稳定可靠.

几何光探针法在表面形貌测量中的应用

本文全面地总结了应用于表面形貌测量中的各种几何光探针方法 ,概述了这些方法的原理、特性及发展现状 。

几何光探针在表面形貌测量中的应用

本文全面地总结了应用于表面形貌测量中的各种几何光探针方法 ,概述了这些方法的原理、特性及发展现状 ,并对各种方法的优越性及存在问题进行了比较。

融合图像灰度比值的离焦图像自动判别分离方法

利用图像离焦线索生成对应深度图像的方法因其快速、方便目前被广泛使用,但是离焦图像在离焦程度过高或过低时通常会丢失图像的深度信息,导致生成的深度图像不符合实际使用要求,因此需要对这些图像进行判别分离,但现有方法对不同场景的离焦图像模糊程度判别精度不足,缺乏统一标准,无法有效对离焦图像进行判别分离处理。针对此问题,提出一种融合图像灰度比值的离焦图像自动判别方法,首先,通过分析并利用离焦图像不同区域的梯度特征、频域特征,对图像模糊区域和清晰区域进行有效区分。其次,融合上述特征图像获取融合图像,因离焦图像的模糊区域和清晰区域离焦程度相差较大,表现在融合图像中两部分灰度值对比明显,因此利用融合图像两部分灰度平均值的比值作为判断离焦程度的衡量标准,当离焦图像该比值超出设定的阈值标准时,则认为该图像不满足深度图像生成条件,该图像将自动进行分离。最后,对比现有清晰度评价函数与本文方法对相同场景与不同场景、不同离焦模糊图像进行模糊程度的判别结果,发现所提方法可以较为准确快速地判别相同及不同场景下离焦图像模糊程度,有效分离不符合条件的离焦图像,提高深度图像的生成效率。

显微镜自动对焦方法研究综述

自动对焦是全自动显微镜的关键技术,决定着显微镜成像的精确性和实时性。对焦方法包括主动式和被动式两种,主动式是指基于数字图像处理的对焦方法,被动式是指基于光学离焦量检测的对焦方法。介绍了两种方法的原理和研究现状,通过比较其优缺点,总结出基于离焦误差检测的主动式对焦方法具有更高的精度和速度,更适用于全自动显微镜系统。