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题名	复杂光学系统计算机辅助装调技术的研究
作者	张斌
学位类别	博士
答辩日期	2000
授予单位	中国科学院长春光学精密机械与物理研究所
授予地点	中国科学院长春光学精密机械与物理研究所
导师	韩昌元
关键词	计算机辅助装调 干涉测量 Zernike多项式 失调 最小二乘法 奇异值巩固逆
学位专业	光学
中文摘要	航天工程技术及超精微刻技术的飞速发展，使光学系统趋向复杂化。离轴非球面光学系统由于具有大口 、大视场、长焦距、高能量利用率及紧凑的结构等优点己被广泛应用。计算机技术和计算软件的不断完善以及加工技术的提高，使得设计、制造此类系统己成为可能。在光学设计及元件加工精度满足要求的前提下，光学系统实现高像质成像的关键是保证各光学元件组装后整个系统装配和调整的精确性。但由于这种多元件、离轴系统结构的复杂性和特殊性，使得在实践中利用传统装调方法很难达到设计要求。本文针对以往光学系统装调中随机成分、不定量、装调周期长等缺点提出了一种将干涉测量与优化技术相结合，将计算机技术应用于光学系统装调中的计算机辅助装调方法。利用干涉计量实测系统的波像差，利用计算机装调算法使测得的波像差和设计要达到的波像差之差趋于零来分析和确定系统的失调量，指导镜面的刚性调整，使整个装调过程在理论指导下可视、定量、有序地一步步完成，使成像质量最佳并稳定可靠。本文对此项技术进行了详细的理论分析，建立了数学模型，制定了装调方案，完整地结合辅助装调两大步骤：数据获取及数据处理的实现方法。分析比较了光学系统的检验方法，确定了干涉的测量方法。研究了波面拟合的方法，编制了干涉图处理程序。详细地推导了初级像差的Zernike多项式波像差表示，并利用MATLAB工具软件模拟出存在像差情况的干涉图样，进行了实际测试，验证了此推导的正确性。经过这些研究，可以得到表征系统失调情况的一系列初级像差的波像差表示值，这些数据将以一定格式输出，作为下一步失调确定过程中需处理的对象。根据己建立的数学模型，将失调量的确定过程归结为最小二乘的优化问题，分析了求解算法。独创地提出了在奇异值上增加阻尼的奇异值巩固逆方法，推导出了求解公式，编制了辅助装调的程序。该程序输入是光学系统测量中获取的初级像差值，输出是失调量。并且利用有光学设计软件对两种光学系统进行了数值模拟。给定失调量，用光学设计软件计算出波像差，并从中提取出初级像差变化的波差表示，以此来代替实际装调过程中干涉检验获取数据过程，由装调程序可以解出失调量。对此结果证明了此方法指导装调是行之有效的。利用自制的激光球面干涉仪对一个两镜Hindle系统进行了实际的装调实验，可以很快将被破坏的系统调整成波像差为0.18λ P-V的系统。任意使系统产生失调，通过处理的数据与实际测量的数据进行对比，进一步验证了此方法指导装调的能力。本文深入研究了进行辅助装调的各个环节，形成了一套完整的计算机辅助装调方法。这些都将为以后实际工程中的应用提供可靠的技术支持，并对此项技术的更进一步研究具有一定的参考依据。
语种	中文
公开日期	2012-03-21
页码	98
内容类型	学位论文
源URL	[http://159.226.165.120//handle/181722/1405]
专题	长春光学精密机械与物理研究所_中科院长春光机所知识产出
推荐引用方式 GB/T 7714	张斌. 复杂光学系统计算机辅助装调技术的研究[D]. 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所. 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所. 2000.

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