光学瞄准镜测距之数学原理
光学瞄准镜测距之数学原理
胡子哥出了一篇很好的帖子《虎子哥对狙击手远程狙击教材讲解》。在人心浮动的今天，能象胡子这样踏踏实实地做学文的真是少见了。为了表示对胡子的支持，我特出此帖，算是对《虎子哥对狙击手远程狙击教材讲解》一文的备注，以便大家分享，使某些铁血战友读胡子的文章时不至于“云里雾里”。
说实话，本人没有当过兵，也不是学军事的，我乃是出于对枪械的兴趣边学边琢磨，有不对的地方，请高手指正。
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为了把问题说清楚，我们必须了解一下几个基本概念。
1．园周长= 2 * ∏* 半径。
2．一个整园为360 度角，半圆为180 度角，一度可分为60分。
3．弧度= 弧长/半径。（别把弧度和角度搞混了）这样当弧度为1时，弧长和半径相等。
一个半圆有∏* 半径/半径= ∏个弧度，它对应的角度是180度。一个整圆有2*∏个弧度，它对应的角度是360度。
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弧度和角度的对应关系。
有了上面几个基本概念，下面常见的“术语”就好解释了。
1．MOA （中文可能叫一分角）：
我们知道一个圆为360度，一度为60分。所以一个圆有360 * 60 = 21600 分。（“分”下面还有“秒”，对于射击而言，“秒”太精细了，没有太大的意义。所以到“分”为止）。一个分角就是一个ＭＯＡ。英文叫Minute Of Angle. 也就是说，一个圆有21600个ＭＯＡ。
用ＭＯＡ来定义射击精度是有好处的，如果我们问一把枪在１００米时可打中头靶，另一把枪在１０００米时可打中胸靶。那么这两靶
枪哪一把精度更高呢？这显然不好比较，因为射击的距离不同。但是有没有一个共同的标准来衡量精度呢，这就是要用
ＭＯＡ了。如果说－把枪的精度为１ＭＯＡ，就是说弹着点和枪口连线与目标和枪口连线的夹角不超过１分角。那它所对应的弧长＝园周长/ 21600＝2*∏*半径/21600。（这里的半径便是枪到靶的距离）。如果半径是100米，那么1MOA对应的弧长= 2*3.14*100/21600 = 0.029米= 2.9 厘米。如果半径是100 码，那么1MOA对应的弧长= 2*3.14*100/21600 = 0.029 码。一码=36英寸，所以0.029*36 = 1.05英寸≈１英寸．如果半径是200码，就是２英寸，３００码为３英寸，依次类推。所以我们说枪的精度为１ＭＯＡ，就是讲在１００码时，子弹分布在以１英寸为直径的圆内，８００米时，子弹会落在2.9*8 = 23.2厘米为直径的圆内。由此可见，这样定义精度，就与射击距离无关了。
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MOA示意图：
2．Click （胡子文中叫“滴答”）：]
这个“滴答”并不是什么“术语”。而是瞄准镜调节钮转动时发出的声音。有的镜瞄每4个“滴答”使十字线移动1MOA。即一个“滴答”为0.25个MOA，有的一个“滴答”为0.5MOA，有的则是0.125MOA，依瞄准镜而定。而且如果瞄准镜的一个“滴答”为
0.25MOA，为使十字线移动一英寸，100码时，用4个“滴答”，50码是就要用8个“滴答”。因此“滴答”在计算上没有普遍意义。
3．Mil （胡子的文中叫“密”）：]
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这“密”实际上就是千分之一弧度，英文叫milliradian。刚才说了，弧度=弧长/半径。那么一个密=弧度/1000=弧长/（半径* 1000）.
4．Mil和MOA的关系：]
根据Mil的定义：1Mil= 1弧度/1000，一个圆有2*∏个弧度，也即有2*∏*1000个Mil，再根据MOA的定义：一个圆有
360*60=21600个MOA
那么21600MOA = 2*∏*1000 Mil = 一个圆。
所以:
1MOA= 2*∏*1000 /21600 = 0.2907Mil
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1Mil= 3.44MOA.
在100码时，１个MOA为1.05 英寸，所以1Mil≈3.44 * 1.05≈3.6英寸。200码时1Mil = 7.2 英寸。
既然Mil和MOA是不同参照系对同一事件的描述。换句话说，就是用不同语言讲述同一故事，那为什么不用一个指标，要么都用Mil，要么都用MOA呢？这个问题我也说不上来。我个人的理解是，对精度的描述MOA比Mil方便一些（请高手多加指正）。如果用Mil 描述精度：1Mil在100码时为3.6英寸，这显然太大，要用更小的数字来描述。那么就用
0.29Mil ――――――― 1MOA，
0.36Mil ――――――― 1.25MOA，
0.44Mil ----------- 1.5 MOA,
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0.51Mil ------------- 1.75 MOA
0.58 Mil ------------- 2MOA
这显然没有ＭＯＡ来地简单，形象，特别是瞄准镜上的“滴答”，一个“滴答”若为０．２５个ＭＯＡ，那么拧一下，１００码就是０．２５英寸，多方便。而Mil就不然了。但对于测距是Mil就方便很多，这个下面会提到。
５．“密点”测距。
首先“密点”是什么？“密点”英文名叫Mil Dot。它是刻在瞄准镜里，代表Mil的小点。一个点代表一个Mil。
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密点示意图
我们知道一个Mil=弧长/（半径* 1000）. 那么半径＝弧长／Mil * 1000. 对射击而，当弧长相对半径很小时，弧长就近似物体的高度,(下图中弧AB≈线段AC）。
所以: 射击距离＝物体高度／Mil * 1000 .
举个例子：一个人（平均身高1.70米）在镜瞄中占2个密点，那射手距该人的距离为1.7/2 * 1000 = 850 米。
以胡子的文章为例：靶高40英寸，占1.5个Mil. 所以射距为40/1.5 * 1000 = 26666.67英寸。
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36 英寸为1码，所以26666.67英寸/36 = 740.74码。
计算射击距离时，必须知道物体高度。这也就是胡子文中为什么用北约标准靶的原因。猎户人家介绍PSL瞄准镜时，用人的平均身高来测定距离。
说到这里，有一点必须指明，对于固定放大倍数的镜瞄，密点当然是固定的。可对于变动放大倍数的镜瞄，物体大小随放大倍数不同而不同，那么以哪个放大倍数为准呢？胡子的文章中说放大倍数为20倍时，靶高占的密点数须除以2，也就是说以10倍为准。这不具有普遍性。有的瞄准镜以其最大的放大倍数为准，有的则是以其中间的某个放大倍数为准，还有的密点随放大倍数增大而放大，这样任何一个放大倍数都可以测距。
不同的镜瞄测距的方法不同，比如斥候尖兵介绍的《国产轻武器瞄准镜分划解读》，猎户人家在《]世界上出产最多的狙击枪，独特的瞄准镜》介绍的ＰＳＬ镜瞄。此外还有专门猎鹿的镜瞄，以鹿角的间距测定射击距离等等。但万变不离其宗，其原理都是一样的。
本人M76 的镜瞄。
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不同用途镜瞄的刻划。
当然知道这些知识离作个好射手，还差十万八千里，里作个好狙击手还差百万里。就是把枪拿稳，正确快速度处密点数就不是一件容易的事。
光学干涉测量技术
光学干涉测量技术 ——干涉原理及双频激光干涉 1、干涉测量技术 干涉测量技术和干涉仪在光学测量中占有重要地位。干涉测量技术是以光波干涉原理为基础进行测量的一门技术。相干光波在干涉场中产生亮、暗交替的干涉条纹，通过分析处理干涉条纹获取被测量的有关信息。 当两束光亮度满足频率相同，振动方向相同以及相位差恒定的条件，两束光就会产生干涉现象，在干涉场中任一点的合成光强为： 122I I I πλ=++ 式中△是两束光到达某点的光程差。明暗干涉条纹出现的条件如下。 相长干涉（明）： min 12I I I I ==+ （ m λ=） 相消干涉（暗）： min 12I I I I ==+-， （12m λ? ?=+ ??? ） 当把被测量引入干涉仪的一支光路中，干涉仪的光程差则发生变化。通过测量干涉条纹的变化量，即可以获得与介质折射率和几何路程有关的各种物理量和几何量。 按光波分光的方法，干涉仪有分振幅式和分波阵面式两类。按相干光束传播路径，干涉仪可分为共程干涉和非共程干涉两种。按用途又可将干涉仪分为两类，一类是通过测量被测面与参考标准波面产生的干涉条纹分布及其变形量，进而求得试样表面微观几何形状、场密度分布和光学系统波像差等，即所谓静态干涉；另一类是通过测量干涉场上指定点干涉条纹的移动或光程差的变化量，进而求得试样的尺寸大小、位移量等，即所谓动态干涉。 下图是通过分波面法和分振幅法获得相干光的途径示意图。光学测量常用的是分振幅式等厚测量技术。 图一 普通光源获得相干光的途径 与一般光学成像测量技术相比，干涉测量具有大量程、高灵敏度、高精度等特点。干涉测量应用范围十分广泛，可用于位移、长度、角度、面形、介质折射率的变化及振动等方面的测量。在测量技术中，常用的干涉仪有迈克尔逊干涉仪（图二）、马赫-泽德干涉仪、菲索
光学测距原理
光学测距原理 1.利用红外线测距或激光测距的原理是什么？ 测距原理基本可以归结为测量光往返目标所需要时间，然后通过光速c = 299792458m/s 和大气折射系数n 计算出距离D。由于直接测量时间比较困难，通常是测定连续波的相位，称为测相式测距仪。当然，也有脉冲式测距仪，典型的是WILD的DI-3000 需要注意，测相并不是测量红外或者激光的相位，而是测量调制在红外或者激光上面的信号相位。 建筑行业有一种手持式的测距仪，用于房屋测量，其工作原理与此相同。 2.被测物体平面必须与光线垂直么？ 通常精密测距需要全反射棱镜配合，而房屋量测用的测距仪，直接以光滑的墙面反射测量，主要是因为距离比较近，光反射回来的信号强度够大。与此可以知道，一定要垂直，否则返回信号过于微弱将无法得到精确距离。 3.若被测物体平面为漫反射是否可以？ 通常也是可以的，实际工程中会采用薄塑料板作为反射面以解决漫反射严重的问题。 4.若以超声波测距代替是否可以让物体延一墙壁运动并测出与对面墙的距离？ 此问题搞不懂你的意图，超声波测距精度比较低，现在很少使用。 激光测距（即电磁波，其速度为30万公里/秒），是通过对被测物体发射激光光束，并接收该激光光束的反射波，记录该时间差，来确定被测物体与测试点的距离。 激光测距仪一般采用两种方式来测量距离:脉冲法和相位法。相位测距技术的测距精度高,但作用距离有限,主要用于高精度大地测量。众所周知，光在给定介质的传播速度是一定的，因此，通过测量光在参考点和被测点之间的往返传播时间，即可给出目标和参考点之间的距离。 相位测距法是通过强度调制的连续光波在往返传播过程中的相位变化来测量光束的往返传播时间，其计算公式如下： t=Φ/2πf 式中，t为光波往返传播时间（s）；Φ为调制光波的相位变化量（rad）; f为调制频率（Hz）。 光的往返传播时间得到后，目标至参考点的距离可由下式求得 R=(c/2)×(Φ/2πf)=(λ/2)×(Φ/2π) 式中，R为目标至参考点距离（m）；c为光波传播速度（m/s）；λ为调制光波波长（m）。 相位位移是以2π为周期变化的，因此有 Φ=（N+△n）.2π 式中，N为相位变化整周期数；△n为相位变化非整周期数。
光学测量复习题
1.光学测量：对光学材料、零件及系统的参数和性能的测量。 2.直接测量：无需对被测的量与其他的实测的量进行函数关系的辅助计算，而直接得到被测值的测量。 3.间接测量：直接测量的量与被测的量之间有已知的函数关系，从而得到该被测量的测量。 4.测量误差原因：（测量装置误差）（环境误差）（方法误差）（人员误差）。 5.测量误差按其特点和性质，可分为（系统误差）、（偶然误差）和（粗大误差）。 6.精度：反应测量结果与真实值接近程度的量。 7.精度分为：①正确度:由系统误差引起的测量值与真值的偏离程度②由偶然误差引起......③由系统误差和偶然误差引起的...... 8.偶然误差的评价:(标准偏差)(极限误差)。 9.正态分布特征：（单峰性）（对称性）（有界性）（抵偿性）。 10.确定权的大小的方法：（根据测量次数确定）（由标准偏差确定）。 11.对准（横向对准）是指在垂直于瞄准轴方向上，使目标和比较标记重合或置中的过程，又称横向对准。 12.调焦（纵向对准）指目标和比较标记瞄准轴方向重合或置中的过程。 13..对准误差：对准残留的误差。 14.调焦误差：调焦残留的误差。 15.常用调焦方式：（清晰度法）、（消视差法）。 16.清晰度法：以目标象和比较标志同样清晰为准，其调焦误差由几何景深和物理景深决定。 17.消视差法：以眼睛垂直于瞄准轴摆动时看不出目标象和比较标志有相对错动为准，调焦误差受对准误差影响。 18.平行光管：是光学测量中最常用的部件，发出平行光，用来模拟无限远目标，主要由（望远物镜）和（安置在物镜焦平面上的分划板）构成。 19.调校平行光管的目的：是使分划板的分划面位于物镜焦平面上。调校方法：（远物法）、（可调前置镜法）、（自准直法）、（五棱镜法）和（三管法）。 20.自准直仪：（自准直望远镜）（自准直显微镜）。 21.自准直目镜是一种带分划板和分划板照明装置的目镜。一般不能单独使用，应与望远镜物镜配合构成自准直望远镜；与显微镜物镜配合构成自准直显微镜。它们统称自准直仪。 22.常用自准直目镜：（高斯目镜）、（阿贝目镜）、（双分划板式自准直目镜）。 23.剪切干涉法常见的平板式横向剪切干涉仪，它是以干涉条纹成无限宽，即干涉场中呈均匀一片作为判别光束准直性基准的。 24.双楔板剪切干涉法的原理？ 解：假设楔板的棱边平行于x轴(棱边呈水平状态)，并倾斜至于光路中。一离焦板的光波Kd(x2+y2)经楔板前，后面反射，则反射波沿x方向被横波向剪切。干涉条纹是一组与x轴倾斜的直线簇，在重叠区域形成的条纹可表示为（nkβ）y+(KDs)x=mπ 25.V棱镜法的检测原理：当单色平行光垂直的入射到V棱镜的ED面时，若被检玻璃折射率n与V棱镜折射率n0完全相同，则出射光不发生任何偏折的射出；若n与n0不等，则出射光相对入射光有一偏折角θ，若测出θ，就可计算出折射率。 26.V棱镜折光仪：主要用于平行光管、对准望远系统、读数显微镜系统和标准V块组成。 27.V棱镜折光仪的使用方法：平行光管分划板的刻线是在水平透光宽缝中间刻一细长线。由平行光管射出的单色平行光束经V棱镜和待检试样后，产生偏折角θ，转动望远镜对准平行光管的刻线象。当望远镜对准时，带动度盘转动。有读数显微镜读得角θ，其整数部分由度盘读出，小数部分由测微目镜读出。 28.最小偏向角法的测量原理：单色平行光沿MP方向射出，入射光与出射光的夹角δ为偏
光学测量技术详解
光学测量技术详解(图文) 光学测量是生产制造过程中质量控制环节上重要的一步。它包括通过操作者的观察进行的快速、主观性的检测，也包括通过测量仪器进行的自动定量检测。光学测量既可以在线下进行，即将工件从生产线上取下送到检测台进行测量；还可以在线进行，即工件无须离开产线；此外，工件还可以在生产线旁接受检测，完成后可以迅速返回生产线。 人的眼睛其实就是一台光学检测仪器；它可以处理通过晶状体映射到视网膜上的图像。当物体靠近眼球时，物体的尺寸感觉上会增加，这是因为图像在视网膜上覆盖的“光感器”数量增加了。在某一个位置，图像达到最大，此时再将物体移近时，图像就会失焦而变得模糊。这个距离通常为10英寸（250毫米）。在这个位置上，图像分辨率大约为0.004英寸（100微米）。举例来说，当你看两根头发时，只有靠得很近时才能发现它们之间是有空隙的。如果想进一步分辨更加清楚的细节的话，则需要进行额外的放大处理。 本部分设定了隐藏，您已回复过了，以下是隐藏的内容 人的眼睛其实就是一台光学检测仪器；它可以处理通过晶状体映射到视网膜上的图像。本图显示了人眼成 像的原理图。 人眼之外的测量系统 光学测量是对肉眼直接观察获得的简单视觉检测的强化处理，因为通过光学透镜来改进或放大物体的图像，可以对物体的某些特征或属性做出准确的评估。大多数的光学测量都是定性的，也就是说操作者对放大的图像做出主观性的判断。光学测量也可以是定量的，这时图像通过成像仪器生成，所获取的图像数据再用于分析。在这种情况下，光学检测其实是一种测量技术，因为它提供了量化的图像测量方式。 无任何仪器辅助的肉眼测量通常称为视觉检测。当采用光学镜头或镜头系统时，视觉检测就变成了光学测量。光学测量系统和技术有许多不同的种类，但是基本原理和结构大致相同。
光学测量应用举例
1、激光三角法测距。 利用激光良好的方向性，以及几何光学成像的比例特性，将一束激光照射到物体上，在与激光光束成一定角度的位置用光学成像系统检测照射到物体的光斑，这样镜头-光斑、镜头平面到激光光束的连线、光斑到镜头平面与激光光束交点构成一三角形，而镜头-光斑的像、镜头平面以及过光斑的像的激光光束平行线与镜头平面的交点成一个与前面所描述的三角形相似的三角形。用光电传感器阵列检测到光斑的像的位置，则可以根据三角形性质计算出光斑位置。这种测量方法适合距离较短的情况。 目前的激光三坐标测量机（抄数机）一般都采用激光三角法测距。 2、光速法测距。 利用光速不变原理，检测激光发射与反射光反射回来的时间差，从而计算出距离。为了提高精度，可以将激光调制上一个低频信号，利用测量反射光的相位差来测得反射时间差。这种方法一般用于远距离测量。 目前各种激光测距仪一般用这种方法测量。 3、激光干涉法测距。 这是一种相对测量，它无法测得一个物体离仪器的绝对距离，但可以测得两被测物体的相对距离。它的原理是一台迈克尔逊干涉仪，利用反射镜距离变化时干涉条纹的变化来测量，反射镜从物体A运动到物体B，干涉条纹变化的数量反映了其距离。这种测量要求条件较高，但是可以精确测量，它也是目前所有测量手段中最精确的一种。 4、光学图象识别技术测量位移。 其所用原理与三角法相似，但是可以不用激光，而是直接对移动物体拍照，利用前后两幅图片中物体在图片中的位移来计算物体真实的位移。、 这种技术在光电鼠标中大量使用。 5、光栅测量位移。 利用光栅形成的莫尔条纹，计算莫尔条纹变化量即可计算出位移量。 这是目前应用最多的技术，光栅尺大量应用于工业上的行程测量。 6、激光衍射法测量细丝、小孔直径和狭缝宽度。 测量衍射斑的大小就可以计算出孔或缝的尺寸。
AOI光学检测仪的原理
由于对AOI光学检测仪的原理不是很理解,有哪位高手帮忙翻译一下以下的原理与简介?在这里先说声谢谢了! 悬赏分：20 |提问时间：2008-12-2 10:42 |提问者：hamigua200708 人认识物体是通过光线反射回来的量进行判断，反射量多为亮，反射量少为暗。AOI与人判断原理相同。AOI通过人工光源LED灯光代替自然光，光学透镜和CCD代替人眼，把从光源反射回来的量与已经编好程的标准进行比较、分析和判断。目前最常用的图像识别算法为灰度相关算法，通过计算归一化的灰度相关（normalized greyscale correlation）来量化检测图像和标准图像之间的相似程度。灰度相关的取值介于“0”和“1000”之间，“1000”代表图像完全相同，“0”代表图像完全不同，一般通过设定一个临界相关值（如650）来判断检测图像是否发生变化。相关值大于或等于临界相关值的为正常图像（元件或焊点正常），而小于临界相关值的为异常图像（元件或焊点异常）本社导入的AOI设备采用归一化的彩色相关算法（normalized color correlation），以RGB三基色的阶调度进行计算相似度。 AOI简介 （ 1）强大的检测功能 Otek 自动光学检测仪采用自主开发的归一化的彩色相关算法（normalized color correlation） 来代替一般使用的灰度相关算法。由于彩色相关算法充分利用彩色图像中的红绿兰（RGB）三基色的全部信息，所以比灰度相关算法具有更高的识别准确性和稳定性。彩色相关算法所利用的信息量比灰度相关算法多2倍，所以彩色相关的运算速度也减慢2倍，但是通过采用专门为多媒体应用所开发的专门运算指令集（MMX）技术使得Otek自动光学检测仪可以在同样或者更短的时间内搜索更多的图像信息。该设备依靠特殊的光源设置，可以使焊点在少锡和多锡时的图像与正常情况时图像的明暗程度发生明显变化，从而可以检测出焊锡错误。Otek的焊锡检测算法具有检测准确度高、误检低的特点。 推荐答案 1 引言 在激烈的市场竞争中，电子产品制造厂商必须确保产品的质量，为了保证产品的质量，在产品制造过程中对各个生产环节半成品或成品进行质量监测尤为重要，随着表面组装技术（SMT）中使用的印制电路板线路图形精细化、SMD元件微型化及SMT组件高密度组装、快速组装的发展趋势，采用目检或人工光学检测的方式检测已不能适应，自动光学检测（AOI）技术作为质量检测的技术手段已是大势所趋。 2 AOI工作原理 SMT中应用AOI技术的形式多种多样，但其基本原理是相同的（如图1所示），即用光学手段获取被测物图形，一般通过一传感器（摄像机）获得检测物的照明图像并数字化，然后以某种方法进行比较、分析、检验和判断，相当于将人工目视检测自动化、智能化。 2.1 分析算法
光学测量原理与技术
第一章、对准、调焦 ?对准、调焦的定义、目的； 1.对准又称横向对准，是指一个对准目标与比较标志在垂直瞄准轴方向像的重合或置 中。目的：瞄准目标（打靶）；精确定位、测量某些物理量（长度、角度度量）。 2、调焦又称纵向对准，是指一个目标像与比较标志在瞄准轴方向的重合。 目的： --使目标与基准标志位于垂直于瞄准轴方向的同一个面上，也就是使二者位于同一空间深度； --使物体（目标）成像清晰； --确定物面或其共轭像面的位置——定焦。 人眼调焦的方法及其误差构成； 清晰度法：以目标和标志同样清晰为准则； 消视差法：眼睛在垂直视轴方向上左右摆动，以看不出目标和标志有相对横移为准则。可将纵向调焦转变为横向对准。 清晰度法误差源：几何焦深、物理焦深； 消视差法误差源：人眼对准误差； 几何焦深：人眼观察目标时，目标像不一定能准确落在视网膜上。但只要目标上一点在视网膜上生成的弥散斑直径小于眼睛的分辨极限，人眼仍会把该弥散斑认为是一个点，即认为成像清晰。由此所带来的调焦误差，称为几何焦深。 物理焦深：光波因眼瞳发生衍射，即使假定为理想成像，视网膜上的像点也不再是一个几何点，而是一个艾里斑。若物点沿轴向移动Δl后，眼瞳面上产生的波像差小于λ/K(常取K=6)，此时人眼仍分辨不出视网膜上的衍射图像有什么变化。 （清晰度）人眼调焦扩展不确定度： （消视差法）人眼调焦扩展不确定度： 人眼摆动距离为b ?对准误差、调焦误差的表示方法； 对准：人眼、望远系统用张角表示；显微系统用物方垂轴偏离量表示； 调焦：人眼、望远系统用视度表示；显微系统用目标与标志轴向间距表示 ?常用的对准方式； 22 22 122 8 e e e D KD αλ φφφ ???? ''' =+=+ ? ? ???? 121 11e e l l D α φ'=-= 22 21 118 e l l KD λ φ'=-= e b δ φ'=
生物光学测量及医学应用医学科技论文
生物光学测量及医学应用医学科技论文 1生物组织光学特性的描述 激光在生物组织中的传输规律由其光学特性决定。描述组织光学特性的参数有吸收系数μa、散射系数μs、散射各向异性因子g和折射率noμa和μs(单位为mm-1分别表示组织中光子路径长度增量dz内吸收和散射所导致的辐射能量损失速率,表述为dΦ/dz。对于近红外光,生物组织为典型的混沌介质。组织中的吸收源于自然生色团如血红蛋白、肌红蛋白中的血红素和胆红素,线粒体呼吸链中的细胞色素、黑色素,以及光动力治疗中所引入的外源性生色团如光敏染料等。组织对光子的散射源于折射率的不连续性。在600～1300nm波段,软组织(如脑、肺、肝、皮肤)的典型光学参数为μa=0.01～1mm-1,μs=10～100mm-1。μt=μs+μa表示总作用系数。平均自由程(meanfreepath)mfp=1/μt,为每次散射或吸收事件发生前光子历经的平均距离,一般为10～100μm,尽管其平均自由程较小,但在组织中的注入还是比较深的,其原因一是所发生的相互作用大部分为散射事件而不是吸收,二是散射的高度前向特性,因此光子尽管经历了多次散射,仍能继续在组织中深入。散射作用可以用散射角分布S(θ)来表征,其中θ为单次散射事件发生后光子的偏折角。在大多数情况下,对S(θ)的详细描述并不重要,通常用各向异性因子g=cosθ来代替,它表示散射角的平均余弦值。在600～1300nm波段,大多数生物组织的典型g值为0.8～0.95[1～3]。除在光通量空间分布变化很大的、靠近边界和源的区域外,一般来说散射各向异性的细节并不重要,因而μs和g可简化成单一的传输散射系数μ′s=(μs(1-g)。激光在组织中的注入也可由有效衰减系数μeff(mm-1)或其倒数即有效注入深度(mm)来表述。基于传输理论有δ=1/μeff=1/3μs[μa+μs(1-g)](1)混沌介质内光的空间分布既依赖
光学非接触式三维测量技术
光学三维测量技术及应用 摘要：随着现代科学技术的发展，光学三维测量已经在越来越广泛的领域起到了重要作用。本文主要对接触式三维测量和非接触式三维测量进行了介绍。着重介绍了光学三维测量技术的各种实现方法及原理。最后对目前光学三维测量的应用进行了简单介绍。 1 引言 随着科学技术和工业的发展，三维测量技术在自动化生产、质量控制、机器人视觉、反求工程、CAD/CAM以及生物医学工程等方面的应用日益重要。传统的接触式测量技术存在测量时间长、需进行测头半径的补偿、不能测量弹性或脆性材料等局限性，因而不能满足现代工业发展的需要。。 光学测量是光电技术与机械测量结合的高科技。光学测量主要应用在现代工业检测。借用计算机技术，可以实现快速，准确的测量。方便记录，存储，打印，查询等等功能。 光学三维测量技术是集光、机、电和计算机技术于一体的智能化、可视化的高新技术，主要用于对物体空间外形和结构进行扫描，以得到物体的三维轮廓，获得物体表面点的三维空间坐标。随着现代检测技术的进步，特别是随着激光技术、计算机技术以及图像处理技术等高新技术的发展，三维测量技术逐步成为人们的研究重点。光学三维测量技术由于非接触、快速测量、精度高的优点在机械、汽车、航空航天等制造工业及服装、玩具、制鞋等民用工业得到广泛的应用。 2 三维测量技术方法及分类 三维测量技术是获取物体表面各点空间坐标的技术，主要包括接触式和非接触式测量两大类。如图1所示。 图1 三维测量技术分类
2.1 接触式测量 物体三维接触式测量的典型代表是坐标测量机(CMM，Coordinate Measuring Machine)。CMM是一种大型精密的三坐标测量仪器[1]，它以精密机械为基础，综合应用电子、计算机、光学和数控等先进技术，能对三维复杂工件的尺寸、形状和相对位置进行高精度的测量。 三坐标测量机作为现代大型精密、综合测量仪器，有其显著的优点，包括：（1）灵活性强，可实现空间坐标点测量，方便地测量各种零件的三维轮廓尺寸及位置参数；（2）测量精度高且可靠；（3）可方便地进行数字运算与程序控制，有很高的智能化程度。 早期的坐标测量机大多使用固定刚性测头，它最为简单，缺点也很多[2]。主要为（1）测量时操作人员凭手的感觉来保证测头与工件的接触压力，这往往因人而异且与读数之间很难定量描述；（2）刚性测头为非反馈型测头，不能用于数控坐标测量机上；（3）必须对测头半径进行三维补偿才能得到真实的实物表面数据。针对上述缺陷，人们陆续开发出各种电感式、电容式反馈型微位移测头，解决了数控坐标测量机自动测量的难题，但测量时测头与被测物之间仍存在一定的接触压力，对柔软物体的测量必然导致测量误差。另外测头半径三维补偿问题依然存在。三维测头的出现可以相对容易地解决测头半径三维补偿的难题，但三维测头仍存在接触压力，对不可触及的表面（如软表面，精密的光滑表面等）无法测量，而且测头的扫描速度受到机械限制，测量效率很低，不适合大范围测量。 2.2 非接触式测量 非接触式测量技术是随着近年来光学和电子元件的广泛应用而发展起来的，其测量基于光学原理，具有高效率、无破坏性、工作距离大等特点，可以对物体进行静态或动态的测量。此类技术应用在产品质量检测和工艺控制中，可大大节约生产成本，缩短产品的研制周期，大大提高产品的质量，因而倍受人们的青睐。随着各种高性能器件如半导体激光器LD、电荷耦合器件CCD、CMOS图像传感器和位置敏感传感器PSD等的出现，新型三维传感器不断出现，其性能也大幅度提高，光学非接触测量技术得到迅猛的发展。 非接触式三维测量不需要与待测物体接触，可以远距离非破坏性地对待测物体进行测量。其中，光学非接触式测量是非接触式测量中主要采用的方法。 3 光学非接触式三维测量的概述 光学非接触式三维测量技术根据获取三维信息的基本方法可分为两大类：被动式与主动式。如图2所示[3]。 主动式是利用特殊的受控光源（称为主动光源）照射被测物，根据主动光源的已知结构信息（几何的、物体的、光学的）获取景物的三维信息。被动式是在自然光（包括室内可控照明光）条件下，通过摄像机等光学传感器摄取的二维灰度图像获取物体的三维信息。
高精度光学测量微位移技术综述
word格式文档 高精度光学测量微位移技术综述 *** （******大学光电**学院，重庆400065） 摘要 微位移测量技术在科学与工业技术领域应用广泛。光学测量微位移技术与传统测量方法相比，具有灵敏度高、抗电磁干扰能力强、耐腐蚀、防爆、结构简单、体积小、重量轻等优点。本文介绍了几种高精度光学测量微位移的方法，从激光三角法、激光干涉法、光栅尺法、光纤光栅法、X射线干涉法和F-P干涉法几个类别对各种微位移测量原理和仪器进行了系统的分析和比较，并对各种方法的特点进行了归纳，对光学微位移测量方法的发展趋势进行了概括。 关键词：微位移测量，高精度，光学测量，发展趋势 1 引言 随着科学技术的发展，微小位移的检测手段已发展到多种，测量准确度也不断提高。目前，高分辨力微位移测量技术主要分为包含电学、显微镜等测量方法的非光学测量技术和以激光干涉测量为代表的光学测量技术两大类。电学测量技术又包括电阻法、电容和电感法以及电涡流法等，其中，电容和电感法发展迅速，较为常用。目前，三端电容传感器可测出5×10－5μm的微位移，最大稳定性为每天漂移几个皮米[1]。而显微镜测量技术种类较多，主要有高性能透射电子显微镜、扫描电子显微镜、扫描探针显微镜（包括扫描隧道显微镜和原子力显微镜）等二十多个品种[2]。按光学原理不同，光学测量技术可分为激光三角测量[3]、光杠杆法[1,4]、光栅尺测量法[5]、光纤位移测量法[5]和激光干涉法等，测量分辨力在 专业资料整理
几十皮米到几纳米之间。此外，利用X射线衍射效应进行位移测量的X射线干涉技术近年来备受关注，其最大特点是以晶格结构中的原子间距作为溯源标准，可实现皮米量级的高分辨力，避免了光学干涉仪的各种非线性误差[6]。现将主要的具有纳米量级及以上分辨力的微位移测量技术概括如表1所示。 纵观位移测量技术的发展历程，如果说扫描探针技术为高分辨力位移测量领域带来了革命性变革，那么近几十年来激光技术的发展则将该领域带入了一个崭新的时代。由表1可见，目前电容传感器和SPM的测量分辨力也很高，但它们的共同缺陷是当溯源至国际标准长度单位时，必须借助激光干涉仪等方法进行标定和校准。根据1983年第17次度量大会对“米”的新定义，激光干涉法对几何量值溯源有着天然优越性，同时具有非接触测量、分辨力高、测量速度快等优势。本文将对目前主要的光学微位移测量技术介绍和比较分析。 表1 常用微位移测量技术 仪器种类分辨力/nm 测量范围 电容传感器0.05-2 10nm-300μm 电感传感器 5 10μm SPM 0.05 1-10μm 激光三角测头 2.5 100-500μm 光纤位移传感器 2.5 30-100μm 双频激光干涉仪0.1 >10m 光栅尺0.1-10 70-200mm X射线干涉仪0.005 200μm F-P干涉仪0.001 5nm-300μm 2 光学微位移测量技术概述 2.1 激光三角法微位移测量技术 随着工业测量领域的不断扩展以及对测量精度和测量速度的不断提高，传统的接触式测量已经无法满足工业界的需求。而非接触测量由于其良好的精确性和
光学测试技术复习资料
光学检测原理复习提纲 第一章 基本光学测量技术 一、光学测量中的对准与调焦技术 1、对准和调焦的概念(哪个是横向对准与纵向对准？) P1 对准又称横向对准，指一个目标与比较标志在垂轴方向的重合。调焦又称纵向对准，是指一个目标像与比较标志在瞄准轴方向的重合。 2、常见的五种对准方式。 P2 压线对准，游标对准。。。。 3、常见的调焦方法 最简便的调焦方法是：清晰度法和消视差法。p2 二、光学测试装置的基本部件及其组合 1、平行光管的组成、作用；平行光管的分划板的形式（abcd ）。P14 作用：提供无限远的目标或给出一束平行光。 组成:由一个望远物镜（或照相物镜）和一个安置在物镜 焦平面上的分划板。二者由镜筒连在一起，焦距 1000mm 以上的平行光管一般都带有伸缩筒，伸缩筒 的滑动量即分划板离开焦面的距离，该距离可由伸 缩筒上的刻度给出，移动伸缩筒即能给出不同远近 距离的分划像（目标）。 2、什么是自准直目镜（P15）（可否单独使用？），自准直法？ 一种带有分划板及分划板照明装置的目镜。Zz 自准直：利用光学成像原理使物和像都在同一平面上。 3、；高斯式自准直目镜（P16）、阿贝式自准直目镜（P16）、双分划板式自准直目镜（P17）三种自准直目镜的工作原理、特点。P15—p17（概念，填空或判断） 1高斯式自准直目镜缺点--分划板只能采用透明板上刻不透光刻线的形式，不能采用不透明板上刻透光刻线的形式，因而像的对比度较低，且分束板的光能损失大，还会产生较强的杂光。 2阿贝式自准直目镜---特点射向平面镜的光线不能沿其法线入射，否则看不到亮“+”字线像。阿贝目镜大大改善了像的对比度，且目镜结构紧凑，焦距较短，容易做成高倍率的自准直仪。 主要缺点：直接瞄准目标时的视轴（“+”字刻度线中心与物镜后节点连线）与自准直时平面 （a ）"+"字或"+"字 刻线分划板； （b ）分辨率板； （c ）星点板； （d ）玻罗板
光学三维形貌测量技术的分析和应用
－72－科技论坛 1概述 非接触光学投影式三维形貌测量技术是 获取物体表面形态特征的一种重要手段，是一 种逆向工程技术，亦称为反求工程(Reverse En- gineering)，简称RE [1]。由于这种三维形貌测量技 术具有速度快、分辨率高和非接触等优点而广 泛应用于工程设计、质量控制、医疗诊断和计算 机辅助制造等方面[2]。本文以相位测量轮廓术中 的光栅投影法为重点，介绍了其测量基本原理、 组成以及应用，研究了正弦光栅投影技术和数 字图像处理技术，并利用德国GOM 公司生产 的Advanced TOpometric Sensor 系列（简称 ATOS ）流动式光学扫描仪是对鼠标进行了测量 与分析。实验表明：三维光学形貌测量技术简单 实用、测量精度高、便于实现自动测量，是一种 较为理想的光学测量方法。 2相位测量轮廓术的基本原理 相位测量轮廓术的基本原理如图1所示。 D 点为投射系统出瞳中心，DO 为投影光轴。C 点为成像系统入瞳中心，CO 为探测光轴，设 DC=d 且与xoy 参考面平行。从D 点对E 点投 影位置本该落到B 点，但由于物体表面形状调 制的原因，在CCD 镜头上则成像于A 点。设 AB=S R (x ，y)，表示偏移量，则E 点的高度为 可见只要计算出偏移量，就能得到被测物体表面各点的高度，实现三维轮廓测量，具体计算是采用相移技术。将正弦光栅投影到待测物体表面上，并规定坐标原点O 处系统相位为零，采用四步相移技术，每步，利用 CCD 摄像机分别获得四幅畸变光栅条纹的光强，利用光强关系计算得到E 点相位。再利用光栅直接投影在参考面上的光强关系计算得到A 点相位[3]，它们相位差为若被测物高度远小于L ，则E 点高度，将其代入（2）式则有其中，是可通过对测量系统标定来确定的系数，进而根据相位差可得物体高度。3ATOS 流动式光学扫描仪原理ATOS 系列流动式光学扫描仪是目前国际市场上比较先进的三维扫描设备，该设备采用光栅投影相位测量轮廓技术。其测量系统主要由光学扫描仪和计算机等组成。ATOS 光学扫描仪由两个高分辨率CCD 数码相机和光栅投影仪组成。采用双CCD 的设计目的是实时监测扫描过程中由于振动和环境光线变化对测量精度造成的影响，从而确保扫描精度。由于采用流动式设计和不同视角点云的自动拼合技术，务须移动光学扫描仪，其扫描范围可从10mm 到12m 。不同视角的测量数据依靠粘贴在工件表面上公共的参考点，可自动拼合在统一坐标系内，从而获得完整的扫描数据，对于被参考点覆盖而在工件表面留下的空洞，软件可根据周围点云的曲率变化进行插补[4]。光栅投影仪由光栅和微型步进电机组成。采用不同频率 的光栅分别对同一样品进行组合测量，再将测量得到的图像进行合成方法，可以大大提高检测的分辨率和精度。在ATOS 的光栅投影仪内封装的三组频率不同正弦光栅，刻划在同一玻璃基上，如图2所示。通过微型步进电机可随意切换这三组光栅，进行组合测量。4ATOS 的应用ATOS 系统的软件和硬件均采用模块化设 计，性能稳定，设备操作简单。图3是光栅在鼠标 上的投影，光栅条纹具有较大的光强，良好的景深，具有连续的强度分布及较好的正弦性。由于受鼠标表面形状变化的调制，基准光栅条纹在鼠标表面上产生了畸变，这些畸变条纹就包含了鼠标表面形状的三维信息。利用CCD 摄像机读取畸变条纹，并对图像进行相应的处理，可以得到有关条纹中心线的二维信息，然后根据相应的数学转换模型和重构算法对鼠标轮廓进行重构，得到被测鼠标表面的三维外形数据信息。图4是在鼠标上的投影条纹光强分布图，可以看出是典型的正弦分布。5总结 本文主要分析了基于相位测量的光栅投影 三维轮廓测量系统的基本原理，并以ATOS 流动式光学扫描仪为例详细介绍了光栅投影三维轮廓系统的正弦光栅投影技术和数字图像处理技术。并利用该设备对实际物体三维面形进行了测量，可以看出相位测量轮廓术具有结构简单、速度快，实用，测量精度高、测量范围大、抗干扰性强和可 在线实时测量等优点，是一种较为理想的光学测量方法。 参考文献 [1]V.Srinivasan,H.C.Liu,Maurice Halioua.Automated phase -measuring profilometry:a phase mapping approach.Applied Optics,1985,24(2):185-188.[2]潘伟,赵毅,阮雪榆.相移法在光栅投影测量中的 应用[J].应用光学,2003,24(4):46-49. [3]康新,何小元.基于正弦条纹投影的三维传感及 其去包裹处理[J].光学学报,2001,22(12):1444-1447. [4]任丹,吴禄慎.三维面形位相测量轮廓术的研究[J].南昌大学学报(工科版),2002,3(3):9-12.作者简介：姜洪喜（1976~），男，黑龙江齐齐哈尔人，讲师，硕士，主要从事3D 物体形貌测量和光学梳状滤波器的研究。基金项目：黑龙江省教育厅科学技术研究项目：（编号11531330）；黑龙江省高等教育学会“十一五”规划课题：（编号H115-C729）；黑龙江科技学院青年基金项目：（编号07-16）光学三维形貌测量技术的分析和应用 姜洪喜任常愚李海宝任敦亮刘炳胜 （黑龙江科技学院，黑龙江哈尔滨150027） 摘要：介绍了光栅投影三维光学测量系统的原理、组成及应用。光栅投影法是将正弦光栅投影到被测物体表面上，由高精度CCD 摄像机摄取这些畸变条纹，并利用数字处理技术获得物体表面三维数据。该方法测量精度高、便于实现自动测量，是一种较为理想的光学测量方法。 关键词：三维形貌测量技术；光栅扫描；ATOS 系统 （1） （2） ,áS x y ,z x y 2 2,á??fS x y áááá ???????á（3） ,2L z x y k d f áá???á
光学三维测量技术与应用
光学三维测量技术 1. 引言 人类观察到的世界是一个三维世界, 尽可能准确和完备地获取客观世界的三维信息才能尽可能准确和完备地刻画和再现客观世界。对三维信息的获取和处理技术体现了人类对客观世界的把握能力,因而从某种程度上来说它是体现人类智慧的一个重要标志。 近年来, 计算机技术的飞速发展推动了三维数字化技术的逐步成熟, 三维数字化信息获取与处理技术以各种不同的风貌与特色进入到各个不同领域之中 [1]:在工业界, 它已成为设计进程中的一环, 凡产品设计、模具开发等, 无一不与三维数字化测量有着紧密的结合; 虚拟现实技术需要大量景物的三维彩色模型数据, 以用于国防、模拟训练、科学试验; 大量应用的三坐标测量机和医学上广泛应用的 CT 机和 MRI 核磁共振仪器,也属于三维数字化技术的典型应用;文化艺术数字化保存(意大利的古代铜像数字化、中国的古代佛像数字化、古文物数字化保存、 3D 动画的模型建构(电影如侏罗纪公园、太空战士、医学研究中的牙齿、骨头扫描, 甚至人类学的考古研究等, 都可运用三维扫描仪快速地将模型扫描、建构; 而随着宽频与计算机速度的提升, Web 3D的网络虚拟世界将更为普及,更带动了三维数字化扫描技术推广到商品的电子商务、产品简报、电玩动画等, 这一切都表明未来的世界是三维的世界。 目前, 有很多种方法可用来获取目标物体的三维形状数据, 光学三维测量技术(Optiacl Three-dimensional Measurement Techniques因为其“非接触”与“全场”的特点,是目前工程应用中最有发展前途的三维数据采集方法。光学三维测量技术是二十世纪科学技术飞速发展所催生的丰富多彩的诸多实用技术之一, 它是以现代光学为基础, 融光电子学、计算机图像处理、图形学、信号处理等科学技术为一体的现代测量技术。它把光学图像当作检测和传递信息的手段或载体加以利用, 其目的是从图像中提取有用的信号, 完成三维实体模型的重构 [2]。随着激光技术、精密计量光栅制造技术、计算机技术以及图像处理等高新技术的发展, 以及不断推出的高
光学测量仪器
https://www.360docs.net/doc/1617486962.html, 光学测量仪器 光学影像测量仪是集光学、机械、电子、计算机图像处理技术于一体的高精度、效率高、高可靠性的测量仪器。由光学放大系统对被测物体进行放大，经过CCD摄像系统采集影像特征并送入计算机后，可以效率高地检测各种复杂零部件的轮廓和表面形状尺寸、角度及位置，进行微观检测与质量控制。 在实际应用中，尽管光学计量仪器多种多样，但它们的光学原理却都基于四种基本原理，它们是：望远光学原理、显微光学原理、投影光学原理、干涉光学原理。基于应用不同的光学原理，光学计量仪器可分为：自准直类光学计量仪器、显微镜类光学计量仪器、投影类光学计量仪器、光干涉类光学计量仪器四大类。 光电探测技术是现代信息获取的主要手段之一，光电探测技术的发展是随着其他关键技术的发展而发展的，由于激光技术、光波导技术、光电子技术、光纤技术、计算机技术的发展，以及新材料、新器件、新工艺的不断涌现，光精密量仪测量工具传感器游标卡尺
https://www.360docs.net/doc/1617486962.html, 电探测技术取得了巨大发展。近年来，光电探测技术引起了业内人士的普遍关注，在军事和民用领域占有越来越重要的地位。近年来涌现出的各种新型光电探测技术，包括微光探测、偏振探测、量子探测、单光子探测技术。 光学测量仪器选择首先要做到符合要求。比如，一台高精度的研发级别的光谱仪，并不一定适合日常对显示设备的校正，由于其精度高导致速度慢；由于光谱仪一般为非接触式的仪器，那么对环境要求就比较高。一个正确的流程应该是用低级的能保证测量速度和稳定性的色度计采集数据校正，用一台精度高符合标准的光谱仪来对色度计做一组校正数据（Offset），这样可以保证色度计在大部分亮度校正时的准确测量。 马尔测量始于1861年。19世纪的工业革命不仅促进了制造业快速发展， 同时唤起了对机械零件加工的精度要求。我们的工作就是确保测量结果的准确性。作为世界测量仪器的顶级生产商之一，多年以来，马尔的产品已涉及许多领域，并成为专业的测量应用专家。 精密量仪测量工具传感器游标卡尺
光学测量与光学工艺知识点答案
目录 第一章基本光学测试技术 (2) 第二章光学准直与自准直 (5) 第三章光学测角技术 (9) 第四章：光学干涉测试技术 (12) 第六章：光学系统成像性能评测 (15)
第一章 基本光学测试技术 ? 对准、调焦的定义、目的； 对准又称横向对准，是指一个对准目标（？）与比较标志（？）在垂直瞄准轴（？）方向像的重合或置中。例：打靶、长度度量 人眼的对准与未对准： 对准的目的：1.瞄准目标（打靶）； 2.精确定位、测量某些物理量（长度、角度度量）。 调焦又称纵向对准，是指一个目标像（？）与比较标志（？）在瞄准轴（？）方向的重合。 人眼调焦： 调焦的目的 ：1.使目标与基准标志位于垂直于瞄准轴方向的同一个面上，也就是使二者位 于同一空间深度； 2.使物体（目标）成像清晰； 3.确定物面或其共轭像面的位置——定焦。 12 1'2' 1'P 2' 2' '
?人眼调焦的方法及其误差构成； 常见的调焦方法有清晰度法和消视差法。 清晰度法是以目标与比较标志同样清晰为准。调焦误差是由于存在几何焦深和物理焦深所造成的。 消视差法是以眼镜在垂直平面上左右摆动也看不出目标和标志有相对横移为准的。误差来源于人眼的对准误差。 （消视差法特点： 可将纵向调焦转变为横向对准； 可通过选择误差小的对准方式来提高调焦精确度； 不受焦深影响） ?对准误差、调焦误差的表示方法； 对准误差的表示法：人眼、望远系统用张角表示； 显微系统用物方垂轴偏离量表示； 调焦误差的表示法：人眼、望远系统用视度表示； 显微系统用目标与标志轴向间距表示； ?常用的对准方式； 常见的对准方式有压线对准，游标对准，夹线对准，叉线对准，狭缝叉线对准或狭缝夹线对准。 ?光学系统在对准、调焦中的作用； 提高对准、调焦精度，减小对准、调焦误差。 ?提高对准精度、调焦精度的途径； 使用光学系统进行对准，调焦；光电自动对准、光电自动调焦； ?光具座的主要构造； 平行光管（准直仪）；带回转工作台的自准直望远镜（前置镜）；透镜夹持器；带目镜测微器的测量显微镜；底座 ?平行光管的用途、简图； 作用是提供无限远的目标或给出一束平行光。 简图如下：
光学测量原理和技术
第一章、 对准、调焦 ? 对准、调焦的定义、目的； 1. 对准又称横向对准，是指一个对准目标与比较标志在垂直瞄准轴方向像的重合或置 中。目的：瞄准目标（打靶）；精确定位、测量某些物理量（长度、角度度量）。 2、调焦又称纵向对准，是指一个目标像与比较标志在瞄准轴方向的重合。 目的： --使目标与基准标志位于垂直于瞄准轴方向的同一个面上，也就是使二者位于同一空间深度； --使物体（目标）成像清晰； --确定物面或其共轭像面的位置——定焦。 人眼调焦的方法及其误差构成； 清晰度法：以目标和标志同样清晰为准则； 消视差法：眼睛在垂直视轴方向上左右摆动，以看不出目标和标志有相对横 移为准则。可将纵向调焦转变为横向对准。 清晰度法误差源：几何焦深、物理焦深； 消视差法误差源：人眼对准误差； 几何焦深：人眼观察目标时，目标像不一定能准确落在视网膜上。但只要目标上一点在视网膜上生成的弥散斑直径小于眼睛的分辨极限，人眼仍会把该弥散斑认为是一个点，即认为成像清晰。由此所带来的调焦误差，称为几何焦深。 物理焦深：光波因眼瞳发生衍射，即使假定为理想成像，视网膜上的像点也不再是一个几何点，而是一个艾里斑。若物点沿轴向移动Δl 后，眼瞳面上产生的波像差小于λ/K(常取K=6)，此时人眼仍分辨不出视网膜上的衍射图像有什么变化。 （清晰度）人眼调焦扩展不确定度： （消视差法）人眼调焦扩展不确定度： 人眼摆动距离为b ，所选对准扩展不确定度为δe ， ? 对准误差、调焦误差的表示方法； 对准：人眼、望远系统用张角表示；显微系统用物方垂轴偏离量表示； 调焦：人眼、望远系统用视度表示；显微系统用目标与标志轴向间距表示 ? 常用的对准方式； φ'==12111e e l l D αφ'=-= 2 2 21118e l l KD λ φ'=-= e b δφ'=
09光信光学检测原理复习资料
光学检测原理复习提纲 第一章基本光学测量技术 一、光学测量中的对准与调焦技术 1、对准和调焦的概念；眼睛通过光学仪器对准或调焦的目的。P1 补充：对准误差、调焦误差？P1 2、常见的五种对准方式。P2 3、望远镜的对准误差计算，例一。p4 二、光学测试装置的基本部件及其组合 1、平行光管的组成、作用；平行光管的分划板的形式（bcd）。P14 2、什么是自准直目镜（P15）；高斯式自准直目镜（P16）、阿贝式自准直目镜（P16）、双分划板式自准直目镜（P17）三种自准直目镜的工作原理、特点。P15—p17 三、光学测量误差 1、误差的来源归结为4个方面……；误差的分类……。P20—P21 2、如何减少与消除系统误差。P27—P28 四、焦距和顶焦距的测量 1、焦距的定义：平行于光学系统光轴的平行光束经过光学系统后的会聚点（焦点）到光学系统的像方主点的距离。 2、目视放大率法测量透镜或光学系统的正负焦距的原理。P32—P33 灵活应用公式进行焦距计算 3、数字图像法测量焦距和顶焦距的原理及实验装置。P35—36 4、思考题：要测量一镜片的焦距，已知玻罗板上某刻线对的间距为30mm，测量显微物镜放大倍率10x，平行光管物镜的焦距1200mm，通过测量显微镜的目镜测得玻罗板上刻线像的间距为4mm，试求出该镜片的焦距。 第二章光学准直与自准直技术 一、激光准直与自准直技术 激光束有很高的亮度和相当好的方向性。可利用倒装望远镜对激光束再进行细化和准直。 二、自准直法测量平面光学零件光学平行度 1、测量光学平行度的一般原理P 47—48 2、第一光学平行度θⅠ、第二光学平行度θⅡ定义。P48 3、测量直角棱镜DⅠ-90°原理。P48
光学检测的综述
光学检测的综述 摘要 随着科学技术和工业的发展，测量检测技术在自动化生产、质量控制、机器人视觉、反求工程、CAD/CAM以及生物医学工程等方面的应用日益重要。传统的接触式测量技术存在测量力、测量时间长、需进行测头半径的补偿、不能测量弹性或脆性材料等局限性，因而不能满足现代工业发展的需要。 近年来由于光学非接触式测量技术克服了上述缺陷，其非接触、高效率、高准确度和易于实现自动化的特点，成为近年来测量技术研究的热点。本文介绍了多种基于各种测量原理的光学检测方法。 关键词:光学检测；三维测量; 数字相移; 1.光电检测技术 光电检测技术以激光、红外、光纤等现代光电器件为基础，通过对载有被检测物体信号的光辐射（发射、反射、衍射、折射、透射等）进行检测，即通过光电检测器件接收光辐射并转换为电信号。由输入电路、放大滤波等检测电路提取有用的信息，再经过A/D变换接口输入微型计算机运算、处理，最后显示或打印输出所需检测物体的几何量或物理量[1]。如图1所示光电检测系统的组成。 图1 光电检测系统 光电检测技术的特点： –高精度：从地球到月球激光测距的精度达到1米。 –高速度：光速是最快的。 –远距离、大量程：遥控、遥测和遥感。 –非接触式检测：不改变被测物体性质的条件下进行测量。 –寿命长：光电检测中通常无机械运动部分，故测量装置寿命长。 –数字化和智能化：强的信息处理、运算和控制能力。
光电检测的方法： 直接作用法 差动测量法 补偿测量法 脉冲测量法 光电检测系统 ◆主动系统/被动系统(按信息光源分) –主动系统 通过信息调制光源,或者光源发射的光受被测物体调制。如图2所示 图2 主动系统的组成框图 –被动系统 光信号来自被测物体的自发辐射。如图3所示 图3 被动系统的组成框图 ◆红外系统/可见光系统(按光源波长分)[2]