保证成像质量的分析方法研究

发布时间：2017-04-12 23:03

  本文关键词：保证成像质量的分析方法研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：影响光电系统成像质量的因素是复杂的，主要有场景特征、大气环境、光电系统、显示与观察者经验等。其中，光学系统作为光电成像系统的重要组成部分，其设计的合理性，加工、装配的精度在很大程度上决定着系统的成像质量。不仅如此，系统制造和装配后，面形误差、材料误差和位置误差等误差对成像的影响往往会累计叠加，对于高精度的光电成像系统，，可能造成系统成像质量达不到设计要求。为此，本文分别从公差设计和辅助装调的角度进行保证成像质量的分析方法研究。 本文首先考察各种光电成像性能评价指标的优缺点，深入探讨了光学传递函数的概念和系统传递函数的组成环节；其次研究了光机系统制造和装配误差的类型及概率分布；重点提出一种公差设计方法，该方法基于蒙特卡洛仿真，利用MATLAB/ZEMAX分析计算，修正后的RSS方法分配公差，并根据透镜位置参数对成像质量存在的互补性，合理设计位置公差的偏差态，保证光电成像质量满足设计要求；最后利用辅助装调的思想，针对折射式光学系统的特点，利用灵敏度矩阵奇异值分解选取调整透镜及微调方式，通过微调透镜之间的相对位置去补偿和改善成像质量。仿真结果表明，公差设计方法能够在保证成像质量的同时降低加工和装调的难度，而当折射式光学系统存在制造和装配误差时，计算机辅助装调能够提高系统的成像质量，对后续的工作具有较好的指导作用。
【关键词】：成像质量 蒙特卡洛 公差设计 辅助装调
【学位授予单位】：中国科学院研究生院（光电技术研究所）
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：TH74;TG806
【目录】：

• 致谢4-5
• 摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 1 绪论10-15
• 1.1 课题研究的目的和意义10-11
• 1.2 国内外研究现状11-13
• 1.3 主要研究内容13-15
• 2 成像性能评价指标15-28
• 2.1 光学传递函数16-18
• 2.2 空域积分采样18-20
• 2.2.1 采样定理18-19
• 2.2.2 积分采样19-20
• 2.3 系统的调制传递函数20-25
• 2.3.1 光学系统的调制传递函数21-23
• 2.3.2 大气系统的调制传递函数23-24
• 2.3.3 光电探测器的调制传递函数24-25
• 2.3.4 电子系统的调制传递函数25
• 2.4 实例分析25-27
• 2.5 本章小结27-28
• 3 光机公差28-52
• 3.1 制造误差28-31
• 3.1.1 曲率半径误差28-29
• 3.1.2 厚度误差29
• 3.1.3 楔角误差29-31
• 3.1.4 直径误差31
• 3.1.5 局部面形误差31
• 3.1.6 材料误差31
• 3.2 装配误差31-33
• 3.2.1 偏心倾斜误差32-33
• 3.2.2 偏心平移误差33
• 3.2.3 位置误差33
• 3.3 公差分布33-40
• 3.3.1 参数的分布函数34-36
• 3.3.2 参数的统计描述36-38
• 3.3.3 光机公差的统计特性38-40
• 3.4 公差分析和公差分配40-46
• 3.4.1 公差分析40-45
• 3.4.2 公差分配45-46
• 3.5 实例分析46-51
• 3.5.1 不同公差配合影响分析49-50
• 3.5.2 理想-实际情况影响分析50-51
• 3.6 本章小结51-52
• 4 光机公差设计52-65
• 4.1 系统成像性能仿真52-57
• 4.1.1 伪随机数的产生53-54
• 4.1.2 标准公差等级54-55
• 4.1.3 软件模块55-57
• 4.2 光机公差分配57-58
• 4.2.1 参数灵敏度57
• 4.2.2 公差分配57-58
• 4.3 参数偏差态调整58-60
• 4.4 实例分析60-64
• 4.4.1 系统公差设计60-63
• 4.4.2 可行性分析63-64
• 4.5 本章小结64-65
• 5 计算机辅助装调65-78
• 5.1 数学模型65-67
• 5.2 评价函数和调整透镜67-68
• 5.2.1 评价函数的选择67-68
• 5.2.2 调整透镜和运动方式的选择68
• 5.3 失调量计算68
• 5.4 实例分析68-77
• 5.4.1 单一失调量模拟71-73
• 5.4.2 多个失调量模拟73-77
• 5.5 本章小结77-78
• 6 总结与展望78-79
• 参考文献79-81
• 附录 A81-84
• 作者简介及在学期间发表的学术论文与研究成果84

【参考文献】

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本文编号：302242