多台阶平板静电驱动的高占空比微镜阵列的研制

为了在限定驱动电压下获得大镜面尺寸、大扭转角度的微镜阵列,提出了一种多台阶平板静电驱动结构的微镜阵列。理论分析了多台阶平板结构与平行平板结构在静电驱动时的区别。研究了多台阶平板结构的制作工艺并采用体硅加工工艺制作了多台阶平板静电驱动的微镜阵列,获得了微镜面尺寸达到600μm×200μm,包含52个微镜面排布,占空比高达97%的微镜阵列。测试表明,制作的微镜面结构在驱动电压为164 V时可以实现最大1.1°的扭转角度,相对于传统的平行平板静电驱动结构大大降低了驱动电压。

一种数字微镜阵列分区控制和超分辨重建的压缩感知成像法

提出一种压缩感知成像框架结构.该结构采样端用新建的采样矩阵实现数字微镜阵列分区控制,可增强信息获取的准确性,测量得到与新数字微镜阵列对应的压缩采样值;重构端由采样值优化重构出低分辨率图像后,根据分区控制过程建立压缩感知理论框架下的超分辨重建模型,利用梯度稀疏约束优化算法进行求解,恢复出原高分辨率图像.实验结果表明:数字微镜阵列分区控制与超分辨重建相结合的方法可以明显降低压缩感知成像系统的计算量,缩短成像时间,并且具有较高的图像重构质量.

数字微镜阵列红外动态景象模拟器的研制

红外动态景象模拟器为红外半实物仿真系统提供动态目标和背景,是半实物仿真系统的核心技术之一。介绍了基于数字微镜阵列研制的红外动态景象模拟器的组成、工作原理和技术指标。描述了数字微镜阵列红外动态景象模拟器的4大关键技术,即红外图像转换技术,红外图像转换器的同步调制驱动技术,红外光学耦合技术和红外热像逼真度修正技术。分析了红外图像转换器同步与不同步驱动对图像采集的影响。给出了经研制的数字微镜阵列景象模拟器产生、红外热像仪获取的红外图像。实验结果表明:该模拟可广泛应用于红外成像探测系统的仿真、测试和标定。

数字微镜阵列动态红外景象投射器光学系统设计

利用二次成像原理。采用准直物镜组和放大倍率为1／3的投影系统的组合方式，设计了小F数、短焦距、长出瞳距、长工作距离的基于DMD的中波红外景象投射器光学系统。整个光学系统采用锗和硅两种材料，包含11片透镜，其中：准直物镜3片，投影镜头7片，场镜1片。为了实现15～40℃范围内消热差和消色差，将投影系统设计成折衍混合系统。投射器光学系统在工作温度范围内，全视场空间频率16lp／mm处的MTF〉0．6，具有较好的成像效果。

32×32微镜阵列的ANSYS模拟和制造工艺研究

基于ANSYS软件模拟设计了单元镜面面积为60×60μm2的32×32元微反射镜阵列,其工作频率可达到30KHz,最大扫描偏转角度为±10°,响应时间少于30μs。同时提出了一种基于表面薄膜工艺的加工方法,成功制作了该32×32元的微镜阵列,并进行了初步测试。

基于数字微镜阵列的平顶光束空间整形

为了满足激光光斑质量高、扫描快速的目的,采用数字微镜阵列和误差扩散法对单平顶和多平顶的光束整形原理仿真,利用680nm激光建立了实验系统,并进行了光束整形验证。采用光束填充因子、光场调制度、均方根误差3种评价参量对整形结果进行评价,并对采用数字微镜阵列进行光束整形的能量利用率进行了测量和分析。结果表明,单平顶和多平顶整形的光束填充因子由整形前的36.1%分别提高到62.3%和56.7%;光场调制度由73.3%分别降到25.6%和30.3%。利用该光束空间整形方法,可得到高质量的多平顶光束,在快速激光扫描领域有一定的应用价值。

16×16光开关微镜阵列(英文)

设计、制造和测试了一种实现16×16MEMS光开关的高反射率、大角度静电扭转制动型微镜阵列.该阵列的微镜可进行90°扭转并保持稳定的扭转状态以对入射光进行导向.针对微镜的扭转驱动特性,提出了相应的机电模型.通过单片集成光纤槽,实现了光纤-微镜-光纤的无源对准.测试结果表明,微镜反射率为93.1%~96.3%,最低插入损耗为2.1dB,另外,在经过15min的5~90Hz,3mm振幅的振动测试后,光开关的插入损耗的改变值仅为±0.01dB.

微镜阵列激光成像技术及其性能分析

提出了一种激光三维成像技术,该方法以推扫方式工作,采用数字微镜器件(Digital Mirror Device,DMD)来进行激光回波脉冲飞行时间(Time of Flight,TOF)的空间转换。由于目标上不同距离点回波脉冲的飞行时间不同,当脉冲到达时微透镜阵列将从一个状态转换到另一个状态,在接收端传感器焦平面上显示不同相对位置的条纹,利用条纹相对距离可以重建目标的剖面轮廓距离像。相比于其他三维成像技术,该技术具有成像速率高、探测视场角大、结构简单、体积小易于集成化等优点。

基于数字微镜阵列光调制的激光防护系统

提出一种基于数字微镜阵列(DMD)的激光防护系统设计方案,利用DMD的光调制作用减少强激光对光电成像设备的损坏。详细介绍了系统的工作原理、DMD及CCD的选型、投影光路和光学转换系统的设计,运用相移莫尔法进行了图像像素的调校。模拟实验结果显示,该系统可在不同光斑半径和光强的条件下成功识别激光光斑中心点的像素坐标和半径,实现对光斑对应区域的微反射镜控制,激光光强可衰减70%以上。

微镜阵列的缺陷提取与识别

微镜阵列作为现在广泛应用的一种微米量级的微小型光学元件,缺陷识别是其加工制造的一个重要问题。文章着重于微镜特征提取和微镜阵列的评定。使用Gabor滤波和灰度共生矩阵提取缺陷特征,提出了基于支持向量机的多类分类缺陷识别方法.根据统计学原理,使用核函数将样本映射到高维空间进行训练.综合各种核函数的测试准确率,得到解决该问题的最佳核函数.通过比较不同的多类分类算法,提出了基于DAGSVM的诊断模型。并通过不同的特征向量与和不同的分类器的比较,实验结果表明该方法识别率高,识别速度快,容错性好,而且能够正确识别有缺陷的微镜图像。

结构防伪型印刷微镜阵列

以微曲面反射光线亮度和反射光稳定度的雅可比行列式判据及CMYKS颜色模式为基础,建立了一种采用相位编码的CMYKS结构型印刷防伪微镜阵列模型。该模型利用正弦函数的周期性,通过调节结构参量达到微结构防伪的目的。

一种用于微镜阵列投影测试的系统设计

在微镜器件的研制过程中,对其光学特性的测试需要借助很多仪器和测试平台,测试过程比较繁琐,测试成本也很高。设计了一种用于微镜阵列测试的电路系统,利用该系统可以将微镜阵列的工作状态以投影的方式显现出来,以便进行直观有效的测试。该测试电路以STM32微控制器为控制核心,用UHP灯(高压汞灯)和色轮作为投影光源,驱动AMD(先进微镜器件)的微镜阵列进行投影,相当于一个简洁的投影机控制主板,其特点是简单、实用、可靠性好。

数字微镜阵列微立体光刻系统光路仿真与应用

提出了一种基于数字微镜阵列的微立体光刻系统,并在COMSOL Multiphysics软件中进行了系统光路的建模与仿真。在分析微立体光刻系统的技术原理与组成元件基础上,建立了微立体光刻系统的完整光路仿真模型。最后,搭建了一套基于数字微镜阵列的微立体光刻系统,实现了水凝胶的个性化定制加工以及批量动态制造。

高频压电MEMS微镜设计与仿真

阵列化微镜设计可以实现微镜的高频工作。本文采用将驱动器隐藏在六边形镜面下方的设计方案来实现微镜阵列单元的制备,减小了微镜尺寸。在镜面内部引入了柔性结构匀散应力,降低微镜应力断裂风险,提高了微镜的可靠性,采用六边形密排的方式可以实现大于90%的占空比。所设计的微镜可以实现倾斜、偏转和活塞3种工作自由度,工作频率达到了23 000 Hz以上,共振偏转角度可以达到6.5°。对比传统的微镜阵列设计,本文设计提高了空间利用率和致动效率。

CMYK防伪印刷微镜阵列

以印刷微镜的反射亮度、反射稳定性和CMYK颜色模式为基础,建立了一种新型的CMYK印刷微镜结构模型。利用微镜表面函数的雅可比行列式和梯度函数,对模型的表面反射亮度和稳定性进行了分析评价。结果表明:该结构模型表面函数的雅可比行列式近似为0,梯度函数随坐标变化而变化。因此,此结构模型表面的反射光具有足够大的亮度和稳定性,适用于创建基于位置和角度变化来改变光变图案反射密度的光学防伪效果。设计了一幅由不同CMYK印刷微镜组成的防伪光变图案,模拟了该防伪图案的印刷微镜阵列结构。

数字微镜器件动态红外场景投影技术

动态红外场景投影(DIRSP)技术是考察和评估红外成像测量跟踪系统性能指标的主要方法。本文回顾了国内外DIRSP技术的发展现状及应用,概述了几种主要的DIRSP技术及其特点。在详细介绍数字微镜器件(DMD)的工作原理及机械结构的基础上,总结了灰度等级控制的方法及其特点。通过对3种数字光处理(DLP)显示系统投影原理的对比,指出了各自的特点和应用场合。重点分析了基于DMD的DIRSP系统—微镜阵列投影系统(MAPS)的工作原理、系统结构、性能指标及技术优势,并讨论了将DMD应用于DIRSP所采用的6大关键技术。最后,结合DIRSP技术的应用背景和国内外研究现状,对下一步的研究工作做了展望。

基于DMD的红外场景仿真系统光学引擎设计

针对DMD(Digital Micromirror Device)器件是针对可见光波段设计,直接用于红外波段会遇到问题,提出了一种远心投影光学引擎架构,包括投影光学系统和照明光学系统.该光学引擎采用柯勒远心照明架构,并引入一片场镜来分离投影和照明光束.这种光学引擎结构紧凑、照明均匀、光能利用率高.

基于DMD的红外目标模拟器分光系统设计

基于DMD(数字微镜阵列)的红外目标模拟器是利用DMD反射调制入射的红外辐射,在实验室内模拟真实目标和背景的红外成像,对红外探测和传感设备进行性能测试和评估。介绍了基于DMD的红外目标模拟器的整体结构,阐述了DMD的工作原理,分析了分光系统的设计思想。为了解决照明系统和投影系统结构容易发生重叠的问题,设计了分光棱镜将DMD的照明光束和由DMD反射的投影光束分离开,并用ZEMAX对分光棱镜进行了优化和模拟,设计结果符合使用要求。

基于MEMS技术的全光热成像芯片与系统的研制

提出了一种新颖的非致冷光读出热成像芯片的设计 ,其核心部分是一个 m× n的可动微镜阵列 ,可动微镜是由双材料弯折梁及其所支撑的微镜面组成 .在红外辐射的作用下 ,梁发生弯曲带动微镜面发生的位移变化对输出可见光的强度进行调制 ,即利用光调制原理完成光信号转换和增强 .采用体硅 MEMS技术 ,成功地制作出了 5 0×5 0的可动微镜阵列 .测试表明 :工艺一致性和残余应力对释放前后可动微镜表面粗糙度与平整度。

基于DMD的动态红外场景生成系统

动态红外场景生成系统是检测红外导引头探测、跟踪和抗干扰性能的重要手段。以某型空空导弹光电对抗平台为应用对象,基于红外场景实测数据,利用Visual C++6.0和Vega API开发了交互式红外图像生成软件,实时生成不同地域各种环境下目标和背景的红外图像,模拟真实场景在红外导引头入瞳处红外辐射分布。根据红外图像视频信号,利用数字微镜阵列(Digital Micro Mirror Device,DMD)对黑体红外辐射进行反射调制,并由光学准直系统实现红外场景生成系统与红外导引头的光学耦合,对红外导引头性能指标进行测试和评估。