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期刊信息/Journal information
中国光学
中国科学院长春光学 精密机械与物理研究所 中国光学学会
中国光学

中国科学院长春光学 精密机械与物理研究所 中国光学学会

王家骐

双月刊

2095-1531

zggxcn@126.com

0431-84627061

130033

吉林省长春市东南湖大路3888号

中国光学/Journal Chinese Journal of OpticsCSCD北大核心CSTPCDEI
查看更多>>《中国光学》的前身是1985年创办的《中国光学与应用光学文摘》，当时是国内光学领域唯一的检索刊物。2008年底《中国光学与应用光学文摘》转型更名为《中国光学与应用光学》期刊，刊载内容突破了文摘的限制，正式成为学术刊物。2011年更名为《中国光学》，并成为中国光学学会会刊，由中科院长春光机所与中国光学学会共同主办，激光与物质相互作用国家重点实验室协办。经过多年发展，《中国光学》先后被Scopus、EI、ESCI、中文核心期刊要目总览等多个国内外知名数据库收录。主要刊出方向包括：微纳光学、信息光学、集成光电子、光谱学和光谱仪器、激光技术与应用、光学功能材料、光学设计与工艺、大气与空间光学、光学仪器与测试等。
正式出版
收录年代

    纸膜双层缺陷检测的视觉成像光场设计

    蒋仕飞张兆国王法安解开婷...
    354-365页
    查看更多>>摘要：为实现包装盒纸质基底层和透明膜层缺陷的同步检测,开展了对纸和膜缺陷的同步成像研究.首先,分别建立了标准球面积分光场、椭球面积分光场和弧面积分光场模型,并利用COMSOL Multiphysics 5.6对 3类光场进行射线仿真,对比分析了球面积分光场下射线角度均匀性及辐照均匀性,通过正交仿真优化椭球面积分光场参数;其次,在椭球面积分光场环境、亮场前打光环境、暗场前打光环境下对包装盒成像.与此同时,对包装盒的油污、抵触、开口、泡皱、破损 5项常见缺陷依次进行物理检测和机器视觉检测,验证缺陷成像的有效性.试验结果表明,在椭球面积分光场下成像,图像对纸质基底层缺陷特征、透明膜层缺陷特征均有较好的呈现效果,图像上油污、抵触、开口、泡皱、破损的物理检出率分别为 96.2%、92.5%、100%、95%、92%,异常检出率分别为 98.6%、97.5%、100%、100%、98.4%,缺陷类别检出率分别为 97.6%、96%、100%、97%、96%.研究结果表明,椭球面积分光场光路角度和辐照强度均匀,覆透明膜包装盒的缺陷特征呈现清晰,满足工业生产的检测要求.

    光路仿真透明膜成像球面积分光场缺陷特征成像视觉检测COMSOLMultiphysics5.6射线仿真

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    应用于高能激光器的XY离焦像差校正方法

    冯亚飞韦承甫任晓明郭建增...
    366-373页
    查看更多>>摘要：针对高能激光器出光过程中出现的大量离焦和 0°像散低阶像差现象,提出了基于哈特曼波前传感器和二维整形光路的XY离焦像差校正方法.首先,通过对Zernike多项式的离焦项和 0°像散项进行线性组合得到XY离焦像差的表达式,该XY离焦像差系数的大小可直接表征X离焦和Y离焦的波前PV值.同时,通过微调高能激光器中二维整形光路中的镜子间距,可实现激光器输出光束XY离焦波面的补偿.因此,首先利用哈特曼波前传感器提取出光束的XY离焦像差系数大小,而后再根据XY离焦像差系数的大小实时闭环微调二维整形光路中的镜子间距,从而实现XY离焦像差的校正,改善输出光束的光束质量.实验结果表明,该方法可有效地将高能激光器输出光束XY离焦量的PV值由5.2 μm和1.1 μm校正到0.5 μm以下,相应的光束质量β因子由3.1降到1.8,光束质量得到明显改善.

    高能激光光束质量像差校正光束整形矩阵光学

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    大孔径太赫兹波成像光学系统设计

    曹一青沈志娟
    374-381页
    查看更多>>摘要：太赫兹波具有高穿透性、低能性及指纹谱性等特征,被广泛应用于探测领域,因此,设计太赫兹波成像光学系统具有重要的意义和广泛的应用前景.首先,以四块透镜构成的天塞物镜为参考结构,应用近轴光学系统像差理论构建系统像差平衡方程,给出了系统初始结构参数求解函数和方法,再结合光学设计软件进一步校正系统像差,最终设计了一种用于太赫兹波探测的大孔径光学成像系统.该光学系统由 4块同轴折射透镜构成,焦距为 70 mm,F数为 1.4,全视场角为 8°,在奈奎斯特频率 10 lp/mm处全视场角范围内的调制传递函数(MTF)值均大于 0.32,各视场内的弥散斑均方根(RMS)半径均小于艾里斑半径.最后对系统各种公差进行分析和讨论.设计结果表明,本文设计的太赫兹波探测光学成像系统具有孔径大、结构简单且紧凑、成像质量较好且加工性易于实现等特点,满足设计要求,它在太赫兹波段高分辨率探测领域具有重要应用价值.

    光学系统设计太赫兹波大孔径像差平衡公差分析

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    基于单传感器的三波段共口径光学系统设计

    张坤李京宸孙思谌庆荣...
    382-389页
    查看更多>>摘要：针对现有多波段成像系统体积大、功耗高和集成化设计困难的问题,本文提出了一种基于单传感器的三波段共口径成像光学系统的设计方法.首先,在光学系统的光阑处设计 1×2多波段透镜阵列,把可见光波段和短波红外波段同时成像在一个像平面上,并把两个波段中心波长的成像位置偏差控制在一个像元内以实现双波段融合成像.然后,针对双波段成像衍射极限不同的问题,提出分通道透镜阵列的离轴偏移量和通光口径大小联合优化方法,并采用双电动光阑高速控制三个成像通道的切换速度.最后,设计了一个基于单传感器的焦距为 30 mm,工作波段分别为 480～900 nm、900～1700 nm和 480～1700 nm的三波段共口径光学系统.设计及分析结果表明该系统具有成像质量好、结构紧凑、无运动光学元件、成像波段切换速度快等优点.

    单传感器透镜阵列多波段成像系统光学设计

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    大口径环形分段光学系统基准构建方法

    安其昌吴小霞刘欣悦王勋...
    390-397页
    查看更多>>摘要：为了更好地对大口径分段望远镜进行集成检测与稳定性保持基准构建,本文提出一种大口径环形分段光学系统基准构建方法.首先,采用局部光瞳投射的方式实现光瞳对准映射;其次,利用微透镜阵列构建系统共焦空间基准;之后,基于环带整体调控模式,采用共焦与曲率半径联合分析,实现曲率半径与系统对准的共同调节;最后,利用白光干涉所形成的条纹包络进行粗共相探测,并利用通道光谱方法实现粗共相与精共相间的精度衔接,空间共焦基准定位精度优于125 μm,共相基准覆盖范围优于 20 μm,精度优于 0.5 μm,光谱基准不确定度优于 5%.实现了不同时空特征扰动的分层次、多模态抑制,利用以上共基准原位测量新方法有效提升了光学系统原位计量检测精度并缩短了溯源链长度,增加了检测效率与准确度.

    分段镜面波前像差共基准大口径望远镜

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    397页
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    环形布设光纤布拉格光栅的三维曲面形状重构

    王彦徐浩雨汪俊亮朱伟...
    398-408页
    查看更多>>摘要：为了提高柔性机器人抓握传感中掌心表面的重构精度,本文基于COMSOL仿真,在 436 mm×436 mm×2 mm聚丙烯板上,采用 7只经聚二甲基硅氧烷(PDMS)封装的光纤光栅(FBG)柔性传感器,选取环形布设的方式,在板末端中心与两角分别受力的情况下,使用光纤光栅解调仪采集实验中的传感器数据,并通过三次样条插值法进行连续化.设定数个平面Y与拟合圆环相交,计算过点函数获得三维曲面点集,实现了空间曲面的拟合可视化显示.在曲面末端中心受力时,板末端位移最小相对误差为 0.549%,最大相对误差为 8.300%,最小绝对误差为 0.051 cm,最大绝对误差为 1.255 cm,板末端两角受力时,板面重构末端位移最小相对误差为 2.546%,最大相对误差为 14.289%,最小绝对误差为 0.005 cm,最大绝对误差为0.729 cm.实验结果为柔性机器人掌心抓握传感提供了应用基础.

    曲率插值曲面拟合FBG环形布设曲率标定

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    小尺寸零件的无标志点扫描测量方法

    莫彩利王立忠任茂栋赵建博...
    409-422页
    查看更多>>摘要：小尺寸零件的表面积小、结构复杂,传统标志点拼接方法需要在零件表面人工粘贴标志点,导致表面的测量数据缺失出现孔洞.基于特征的点云拼接方法要求零件表面具有易区分的几何或距离特征,不适用于包含重复性特征的回转体零件.本文提出一种基于机械拼接的无标志点扫描测量方法,不需要粘贴标志点,不依赖于零件表面特征.首先,采用基于摄影测量的相机标定方法得到相机的高精度内外参数,重建标定板上靶点的高精度三维坐标,接着通过跟踪编码靶点的位置建立转台不同转角对应的旋转矩阵,进而解算出转轴方向向量和轴上定点坐标,实现转轴和相机的同步标定.在完成两个转轴位姿精确标定的基础上,利用转台转角构建旋转拼接矩阵,实现多视角点云粗配准.最后,基于法向迭代最近点算法(Normal Iterative Closest Point,NICP)完成点云的精配准.实验结果表明:使用靶点跟踪法标定后的两转轴夹角误差较传统的标准球拟合法低 0.023°,标定后测量标准球的整体平均尺寸误差小于 0.012 mm;在小尺寸零件自动化测量时,机械拼接方法在精配准后的点云拼接效果与标志点拼接方法相近,且拼接稳定性更高.机械拼接方法适用于无法粘贴标记点的小尺寸零件三维形貌测量场景.

    结构光机械拼接小尺寸零件转轴标定NICP算法

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    融合全局和局部信息的铁谱图像自动对焦算法

    刘信良张龙泉冷晟王静秋...
    423-434页
    查看更多>>摘要：针对铁谱图像获取时人工对焦误差大、速度慢等问题,提出了一种融合全局信息和局部信息的铁谱图像自动对焦方法.此方法分为两个阶段:全局对焦阶段利用卷积神经网络(Convolutional Neural Networks,CNN)提取整幅图像的特征向量,并利用门控循环单元(Gate Recurrent Unit,GRU)融合对焦过程提取的特征,预测当前全局离焦距离,起到粗对焦的作用;局部对焦阶段提取磨粒的特征向量,利用GRU融合当前特征与前一轮对焦提取的特征,并依据最厚磨粒信息,预测当前磨粒离焦距离,起到精对焦的作用.同时,为了提高对焦准确率,提出了结合拉普拉斯梯度的对焦方向判定法.实验结果表明,此算法在测试集上的对焦误差为 2.51 μm,当景深为 2.0 μm时对焦准确率为 80.1%,平均对焦时间为0.771 s.本文提出的自动对焦方法具有较好的性能,为铁谱图像自动准确采集提供了技术支持.

    自动对焦铁谱图像全局信息局部信息深度学习门控循环单元

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    正余弦变换和双调滤波相结合的剪切散斑干涉图像去噪方法

    吴荣陆阳欧阳爱国
    435-443页
    查看更多>>摘要：剪切散斑干涉是一种非接触式、全场高精度光学变形测量技术,由于环境等因素导致采集的散斑条纹图像存在大量随机噪声,进而影响测量精度.传统去噪方法在滤除噪声的同时,容易导致条纹边缘信息的丢失甚至破坏.针对该问题,本文提出基于正余弦变换和双调滤波相结合的剪切散斑干涉图像去噪方法.该方法首先对相位条纹图进行正余弦变换获得两幅图像,其次对这两幅图像分别运用双调滤波方法进行去噪,最后将滤波后的两幅图像合并为最终的相位条纹图.实验结果表明:经本文方法滤波后的相位图散斑抑制指数为 0.999,平均保持指数为 2.995,证明该方法较传统去噪方法能更好地改善相位图质量,且能较大程度地保留相位条纹的细节及边缘信息.

    剪切散斑干涉光学测量去噪双调滤波

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