高亮度低色差裸眼三维显示中的谐衍射结构设计

目前,裸眼3D显示技术仍存在亮度低、清晰度差、结构复杂和制造难度高等缺点。为此,提出了一种可同时精确调制RGB像素光线的具有较大周期宽度的离散化谐衍射结构,四组交织排列的谐衍射结构子单元旋转对称分布组成调制三维光场的位相调制面板。使用Tracepro软件对水平方向上两个特定位置处的体像素进行了分光模拟实验。分析了不同台阶近似以及光源斜入射时的衍射效率与总光效的关系,得到16台阶近似时入射角应小于10°的结论。设计的谐衍射结构提升了显示亮度和清晰度,降低了设计与制造难度。得到了一种具有两个观看视角、分离角度为9.4°、最佳观看位置距离屏幕为384.2~402.8mm的裸眼3D显示方案。

低对比度目标自动识别技术研究

提出了在实时光电混合联合变换相关器中应用拉普拉斯锐化技术.通过对联合变换功率谱面的锐化处理,提高了联合变换功率谱的杨氏条纹对比度,使得相关峰的对比度明显增强,从而提高了目标识别率.实验证明:利用该技术所能探测的目标对比度最低限度约为0 .5 %.作为实例,给出复杂背景下低对比度(0 .8 %)地面目标汽车的实验结果.

用于导弹逼近告警的“日盲”紫外光学系统设计(英文)

紫外告警技术在军事应用中扮演着重要的角色。基于“日盲”紫外光学系统的最佳工作波段240~280 nm ，设计了一款用于导弹逼近告警的光学系统。为提高系统接收的紫外辐射能、扩展系统探测范围以及简化系统结构，系统中采用了非球面和二元衍射光学元件。系统中含有5片透镜，其焦距为50 mm，视场角为43＆#176;。探测器采用ANDOR公司的iKon-L 936型CCD，其像元大小为13.5μm×13.5μm，有效成像面积为27.6 mm×27.6 mm。系统优化后，最大RMS半径仅为11μm左右，远小于像元尺寸。超过86%来自物方各视场的紫外辐射会聚在半径为6.75μm的圆内。像质表明，所设计的系统能够满足“日盲”紫外光学系统的工作条件。若减小焦距，则系统的视场角可进一步增大。

利用EALCD的数字全息干涉术

基于电寻址液晶(EALCD)读写图像实时、衍射效率高的特性,设计了以EALCD和CCD为关键器件的数字全息干涉系统。系统满足空间带宽积,时间、空间相干度和偏振度的要求,提高了干涉条纹的对比度,降低了散斑噪声等影响,实现了数字全息干涉术的高精度测试。利用双曝光全息干涉术原理,应用Matlab编程取代传统相移术中的压电位移器,实现4个干涉图法,进行以硬币为物体的位移实验。结果表明,受力后硬币发生了位移。利用该项技术将传统的全息干涉术与现代的探测器件相结合,可实现全息干涉术测试的数字化、实时化,大大地提高了测试工作的效率。

基于改进MACH算法的畸变目标识别

由于观察距离和角度的不同,待识别的目标图像相对模板图像会存在一定程度的角度畸变和比例畸变,大大限制了光学相关模式识别的发展。将最大平均相关高度(MACH)滤波器用于畸变目标识别,通过优化该滤波器的控制参数,并根据多次的计算机仿真实验和光学实验,使该改进型MACH滤波器具有畸变公差高、相关点明亮等特点。用改进后的MACH滤波器对角度畸变目标和比例畸变目标实施频域滤波,能有效增强相关峰强度,扩大畸变目标识别范围。作为实例,给出了复杂背景下识别汽车的计算机仿真实验和光学实验,有效验证了该算法的可行性。

衍射多焦点人工晶体的设计

运用ZEMAX光学设计软件构建Liou-Brennan (L-B)眼模型,设计了前表面为衍射面,后表面为非球面的三焦点人工晶体,并用球差和光学调制传递函数(MTF)分析了所设计的人工晶体的光学质量。对于所设计的人工晶体,首先介绍了非球面基底的详细设计步骤以及优化操作,随后介绍了三焦点人工晶体的设计方法,采用的设计为附加光焦度为3.32D,即三个焦点分别对应20D,21.66D,23.32D,衍射级次为0、+1、+2三个衍射级次,当物在不同位置时,使不同衍射级次发挥作用。设计结果表明,三个焦点的光学调制传递函数(MTF)在50lp/mm处均大于0.35,满足多焦点人工晶体国标设计要求。衍射光学元件的加入使人工晶体满足白内障患者视远、视中、视近的需求,非球面的设计实现了对人眼存在的正球差的校正,降低了术后眼的总球差,以获得更好的视觉效果。

改良型MACH滤波器算法的形变目标识别(英文)

联合变换相关器可用于精确识别与定位目标,其瓶颈在于如何在复杂背景中识别形变目标,这也限制了目标模式识别技术的发展。为解决这一问题,提出了一种改良型的最大平均高度(MACH)滤波器算法。该算法对于旋转形变及尺寸形变目标均有很强的识别能力。根据大量的实验结果分析,对合成滤波器的控制参数进行了优化,使得该滤波器具有较高的形变识别容差,并能有效抑制复杂噪声。通过将频域中改良的MACH滤波器返回至空域,可获得含有目标多种不同状态的MACH参考模板。利用该模板,能有效增强相关峰亮度,扩大复杂背景中形变目标的识别范围。作为实例,对复杂背景中的战舰目标进行了计算机模拟实验与光学实验。实验结果证明了该算法的可行性和实用性。

用于头戴显示的新型耦合光栅结构优化设计与分析

在头戴显示器中体全息光栅常被用作输入/输出耦合器,其衍射效率的高低将极大影响系统的成像质量。为提高体全息光栅的衍射效率,提出了一种新型耦合光栅结构,该结构由优化后的体全息光栅和闪耀光栅组成。利用严格耦合波分析,对新型耦合光栅结构进行仿真。仿真结果表明,与体全息光栅相比,新型耦合光栅使横电模式光的衍射效率提高了1.5%,横磁模式光的衍射效率提高了9.4%,非偏振光的衍射效率提高了5.3%。此外,相较体全息光栅,新型耦合光栅在不同偏振态(横电模式光、横磁模式光)下,入射角半峰全宽增加了0.2°与0.5°,表明该结构具有更大的视场角。

衍射微透镜注塑成型工艺参数优化及误差补偿

为了制造高精度塑料衍射微透镜,提出采用Taguchi方法在大范围内选择工艺参数,通过信噪比确定显著影响微结构成型精度的工艺参数,并通过加权综合评分法进行多目标优化获得最优参数组合。结果表明保压压力、模具温度和保压时间对微结构成型精度具有显著影响。为了提高衍射微结构成型精度,分析了衍射微透镜注塑成型误差的主要来源并建立了误差补偿模型。实验结果表明注塑成型的衍射微结构高度误差为5.69%,周期宽度误差为6.16%,衍射微结构的注塑成型精度获得显著提高。

红外衍射光学模芯的超精密车削工艺与优化

为减小模芯的制造误差对模压成型的衍射光学元件(DOEs)光学性能的影响,对具有曲面基底衍射微结构表面的微晶铝合金模芯开展了单点金刚石车削(SPDT)工艺研究。基于遮挡效应和散射效应分析模芯制造误差对DOEs衍射效率的影响,建立刀具半径和刀具偏转角与衍射效率之间的数学关系模型,提出提高加工精度的优化方法。在该方法的指导下进行了衍射光学模芯车削实验,并对比预期衍射效率与实验结果。结果表明:采用该优化方法选择工艺参数能够减小模芯制造误差对衍射效率的影响,提高DOEs的光学性能,为SPDT衍射光学模芯制作提供参考。