动态激光散斑用于透镜轴向象差的测量

在高斯光束照明下，根据在平面内匀速运动的散射体经光学系统在观察面内产生的动态散斑的复振幅和强度起伏的空－时互相关函数，给出了散斑纯沸腾状态的位置，这位置恰好是点光源经过透镜的成象位置，由此提出了一种测量透镜球差、象散和场曲的新方法，并与其它方法作了比较。     

位置随机散斑相关测量方法及应用

本文提出了一种新的位置随机散斑相关测量方法.在新的方法中将数字图像分为若干个n×n像素的窗口,在每个窗口中确定一个或两个散斑点,散斑为高斯散斑.与原来的就整场取随机位置的方法相比较,制作出了散斑分布更均匀的局部位置随机的散斑图.本文还分析了基于局部随机位置点阵,利用成像透镜的低通滤波作用生成局部位置随机的散斑图的方法.文中分别模拟了局部位置随机散斑图和整场位置随机散斑图在数字散斑相关测量中的应用,将两种散斑相关测量的方法进行了比较分析.     

全光纤自混合散斑干涉可行性研究

为了证明光纤传光、光纤自聚焦透镜收集反馈光进行自混合散斑干涉的可行性,建立了自聚焦透镜收集效率的理论模型,重点研究了光纤自聚焦透镜的收集效率随其半径和工作距离的变化关系;从理论上证明了采用光纤传光、光纤自聚焦透镜收集反馈光进行自混合散斑干涉的可行性;最后搭建了实验装置,并进行了实验研究。结果表明,该装置可以获得较好的自混合散斑干涉信号;可以解决自由空间自混合散斑干涉测速系统工具距离短、易受环境干扰等问题。     

转动随机微透镜阵列对激光显示中散斑的抑制

为了消除散斑现象,对随机漫射体抑制散斑的可行性进行了探讨。分析了"随机微透镜阵列"作为随机漫射体在光束控制和光能利用率方面的优越性,并提出了在光学系统中加入转动"随机微透镜阵列"的方式抑制散斑。对加入这种结构后屏幕上的散斑进行了测量,验证了此种方法可以将散斑对比度降低到1.15%,使人眼分辨不出激光散斑,提升了激光电视的观看效果,并与传统的转动匀光棒法进行对比,体现了此种方法出色的抑制散斑的能力。     

论激光散斑干涉法分离面内位移和法向位移

在面内位移的研究中，物体表面的散斑图由透镜的象平面上的底片进行记录，通过变形前后的两次曝光，得到散斑干涉图。散斑干涉图通过富里叶滤波产生一组等值线，其大小和方向表征了物体平面内位移的大小和方向，但是这里忽略了物体的法向位移在象平面上所引起的变化量。     

高均匀性小孔径激光照明系统

激光照明应用当中激光的高斯分布和散斑现象极大地影响了照明质量,为了将激光器出射的高斯分布的激光整形成类似平顶分布,同时对散斑进行抑制,实现均匀的激光照明,对随机漫射体抑制散斑的可行性进行了探讨。设计了一套基于"随机微透镜阵列"的激光照明系统,可实现出光孔径2mm,半发散角18°的平顶均匀激光照明。并对比了在此种结构下采用石英玻璃棒和自聚焦透镜作为光导元件时光斑质量的区别,对光斑的分布及散斑进行了测量,验证了此种方法能够将散斑对比度降低到4.84%,极大地提升了激光照明质量。     

散斑运动研究及测量应用

进一步研究了透镜后空间散斑场与透镜前刚性漫反射体线运动或角运动的关系，寻求出测量刚体多维运动的新方法。     

多孔掩模对统计独立散斑图像形成的影响分析

基于叠加统计独立散斑图像的散斑抑制原理,设计了一个具有N个透光孔的掩模板,将其放置于成像透镜出瞳面上,理论研究了产生统计独立散斑图像所需的条件。在简化光学系统中,将散射片与探测面分别置于透镜成像共轭面上,通过系统实验,分析了多孔掩模板上相邻两个透光孔的不同中心间距以及单个透光孔孔径对统计独立散斑图像形成的影响,其中单个透光孔孔径也会影响散斑颗粒的大小。在不考虑实验装置对测试精度的影响下,实验结果与理论分析吻合。     

动态散斑的统计理论和应用

推导了由运动的散射体产生的动态散斑的强度起伏的互相关函数，提出照明光源的曲率中心经光学系统的成像面即为动态散斑的纯沸腾面，由此给出了透镜的焦距、照明光的曲率中心、散射体的运动速度等的测量方法。     

散斑干涉条纹的卷积平均方法

在散斑干涉条纹记录与处理中,为了消除随机噪声对干涉条纹的影响,我们用光学卷积方法,将条纹多次重迭,起到平均噪声的作用。 实验中,我们的测量对象是两次曝光(平移一次)的散斑图,固体摄象器件2048CCD接收,SR-8示波器观测。当用准直激光束垂直照射该散斑图时,其衍射图是杨氏条纹,但随机噪声很大。这时我们将一适当周期的光栅与散斑图重合,再用激光束逐点观测,经过付氏透镜作变换,则在透镜的后焦平面得到散斑图的频谱和光栅的频谱的卷积,即     

非像面散斑测量物体多维运动

本文研究透镜后空间散斑场与透镜前漫散射体平动及转动的关系,寻求测量平转多维运动的新方法。     

动态主观散斑的时间相关性研究

根据散射屏移动时动态主观散斑时间相关公式,分析了成像系统主要参数对动态主观散斑时间相关性的影响：一般情况下屏表面参数对散斑的时间相关性影响较小;激光光斑大于成像系统物面分辨斑时,散斑的时间相关性由透镜孔径大小决定;激光光斑小于成像系统物面分辨斑的尺寸时,减小激光光斑尺寸能减弱散斑时间相关性。对于以上结果进行了相关的理论模拟和部分实验验证,通过模拟发现,激光光斑小于成像系统物面分辨斑时,散斑时间相关长度和光斑尺寸大小成正比。结论对于激光投影系统中利用时间平均进行的散斑抑制具有指导意义。     

像面散斑平均尺寸对散斑干涉条纹图的影响

散斑计量中,为了在动态测量中得到清晰的原始散斑条纹图,使更有效的提取相位信息,提出一种改变像面散斑平均尺寸大小对散斑成像影响的方法,进而改善原始散斑条纹图的清晰度。通过分析光路参数F数和放大倍数与像面散斑尺寸大小的定量关系,通过实验进行了验证。实验结果表明,形变量一定,系统放大倍数为1,成像透镜F值为4.5,或者,当F数为2,系统放大倍数为3.5,像面散斑平均尺寸大小为5.841μm,最接近像面尺寸5.86μm成像效果最好,经正余弦算法滤波后,得到的散斑条纹图最清晰,证实了像面上散斑尺寸大小对散斑条纹图的影响。     

激光显示中散斑减弱的研究

简述了散斑的形成机理,具体分析了在近场条件下通过降低激光的时间或空间相干性来抑制散斑的方法,以及仅通过降低激光的相干性来减弱激光显示中散斑的缺陷。提出一种全新在远场条件下减弱散斑的超声光栅法,且详细说明了超声波减弱散斑的工作原理。当合成的激光束通过因超声波在液体媒介中的传播而形成的"位相光栅"时,激光发生衍射,通过一系列透镜将所有衍射光完全会聚到投影屏幕上,投影移动的干涉条纹在屏幕上产生"沸腾"的散斑图样,考虑到人眼的视觉暂留特性。散斑在人眼中得到均匀化。以绿光为例,说明了激光束通过"位相光栅"时,经过CCD相机和图像处理系统,显示屏幕上散斑对比度和光强的变化,显示了超声光栅法有效地抑制了激光显示中的散斑现象。     

激光的光纤传输特性研究

本文从理论上计算了高期光束经透镜及光纤的传输特性，指出了当胺的参数ｚ０≤ｆ时，高斯光束经透镜后的模斑位置严重偏离透镜的焦点。文中还指出了保证光纤弯曲时子光线不漏出，对光纤的数值孔径有一定的要求。     

旋转孔径频闪散斑干涉法用于缺陷检测

介绍了一种利用旋转孔径频闪散斑干涉法检测缺陷的新方法。该方法是一种非接触式的检测方法,不受缺陷形状和位置的影响,能够准确地检测出缺陷的大小和形状。分析了旋转孔径频闪散斑干涉法的基本原理,给出了散斑图全场滤波分析的平均光强解析式和实验结果。结果表明,该方法在一张散斑图上能记录物体动态变形的全过程,并能连续地再现出来,散斑图的信息量丰富;在实时滤波分析观察时,将滤波孔连续进行旋转,可观察到物体动态变形的全过程,散斑图的条纹在变化而缺陷的位置不变。     

基于激光散斑的固体折射率测量研究与改进

根据透明固体介质的光学折射特点,对激光散斑测量透明固体折射率的传统方法进行了误差分析,并提出一种减小误差的改进方法：首先搭建像面散斑测量系统,透明固体则置于成像透镜和CCD相机之间,通过CCD相机先后采集待测透明固体垂直光轴放置时和偏转一定角度放置时的散斑图;然后利用数字图像相关法对采集到的两张散斑图进行相关处理,获得固体偏转前后的散斑面内偏移量;最后根据理论公式计算出其折射率。通过对比试验发现利用改进方法测量出来的结果误差小、精度高。     

计算机辅助全自动位移散斑测量技术的研究

本文提出了一种计算机辅助的全自动位移散斑测量技术，用CCD摄像机拍摄物体位移前后的散斑图，然后重叠、分割图像，对于图像进行两次快速傅里叶变换，最后通过寻找峰值点位置，并由此计算得位移矢量．     

提高散斑场纵向相关性的相位编码调制方法

散斑在轴向的退相关现象是制约散斑干涉测量适用性的关键问题之一,为了提高散斑场的纵向相关性,从而提高散斑干涉图像的条纹对比度,扩大物体离面形变的测量范围,提出一种对散斑场进行相位编码调制的方法,即将波前编码技术扩展景深的方法用于散斑场编码,在孔径光阑位置上放置立方型相位板实现相位调制。首先分析了该编码调制方法用于提高散斑场纵向相关性的可行性,然后基于4f系统模拟仿真并实验验证了通过相位编码调制提高编码散斑场的纵向相关性的实际效果。结果表明,编码后散斑的纵向尺寸从0.17 mm提高到0.4 mm,大约提高了2.5倍。     

多基色激光显示系统彩色散斑分布特性的研究

为了探究多基色激光显示系统的彩色散斑特性，采用蒙特卡洛的统计方法模拟了彩色散斑的空间分布。在CIE-u′v′色品图中，定义了彩色散斑椭圆的简化模型，描述了显示系统的彩色散斑空间分布，分析了不同基色数目和波长组合对彩色散斑的影响。结果表明，该椭圆随着基色数目的增加而缩小，彩色散斑严重程度下降；三基色系统的椭圆面积为16.0×10^-4,而六基色系统的椭圆面积为6.81×10^-4,其中绿基色对彩色散斑的影响最大；在多基色显示系统中，对于给定白平衡点的各基色亮度配比不唯一，因此在颜色表现和散斑现象之间存在权衡，当减小散斑对比度值较大的基色亮度的权重时，将减弱彩色散斑现象。该研究为多基色激光显示系统的彩色散斑评估提供了理论指导。