基于样条插值的液晶空间光调制器衍射效率优化方法研究

针对液晶空间光调制器阵元间相位调制量偏差降低光束衍射效率的问题,提出基于样条插值的液晶空间光调制器衍射效率优化方法。依据泰曼-格林干涉原理,搭建了相位调制系统。对调制器加载阶梯变化的灰度图,通过计算干涉条纹移动量,绘制液晶空间光调制器相位调制曲线。采用三次样条反插值法对相位调制曲线进行校正,实现对相位调制量的相位补偿。搭建液晶空间光调制器衍射效率测试系统,对所提优化方法进行实验验证,并与随机梯度下降法进行了对比。结果表明:当光束偏转角度为1.56°、0.78°、0.39°、0.19°时,文中所提方法提高了30%~40%的光束衍射效率,相较于随机并行梯度下降法,衍射效率提高了2%~8%。该方法有效抑制了栅瓣能量,提升了主瓣光束衍射效率,克服了随机并行梯度下降法迭代次数多,优化速度慢,易陷入局部最优的缺点。     

A method for online detection and lifespan evaluation of light sources

Light emitting diode (LED) light source degradation detection and lifetime evaluation usually use the data of light flux change as a basis, but the process of light flux measurement is complicated and tedious, requiring the use of an integrating sphere, and cannot be performed online. This is unfriendly to the detection of machine vision light sources used in production lines. To address this problem, this paper proposes and designs a method for online detection and lifetime evaluation of light sources by using a mini spectrometer to detect the intensity of light sources online, and evaluates the light degradation and lifetime of light sources based on the changes in light intensity during use. This determines whether the light source needs to be adjusted or replaced, avoiding misjudgment or missed judgment in production detection due to light source degradation. The experiment was conducted on LED under high-temperature accelerated aging. The light intensity data after aging was fitted by an acceleration and life evaluation model, and the fitting result showed that the error of life evaluation by this method was 8.37%. As a comparison, this paper also detects the changes in light flux of light sources during the experiment, and the average error between the decay of light intensity and the decay of light flux was only 0.102%. It has been validated that the error in evaluating the lifetime of light sources using this method is 10.71%, and the accuracy of the evaluation is about 90%. The results show that the method is accurate, reliable, and can be used as a basis for online detection and evaluation of LED light source degradation.     

地球同步轨道红外相机的热辐射杂散光集成法

地球同步轨道上的三轴稳定卫星所处的空间环境复杂,仪器背景辐射变化较大。传统杂散光分析法无法模拟非均匀温度场,且无法实时计算仪器背景,仿真误差较大。提出用热辐射杂散光集成法来分析在轨红外相机的仪器背景辐射,通过更趋于在轨真实温度的且具有温度梯度的实时温度场,结合辐射传递因子,计算探测器上的仪器背景辐射以及相机的信杂比。将热辐射杂散光集成法、传统杂光分析法计算信杂比与在轨实测信杂比进行对比,热辐射杂散光集成法误差小于17%,而传统杂光分析法误差达114%。表明热辐射杂散光集成法的仿真结果更趋近于在轨实际情况,仿真效率和仿真精度更高。     

位置敏感探测器光斑脱靶误差补偿方法研究

为了提高位置敏感探测器(PSD)的位置检测范围,解决光斑在探测器光敏面脱靶时无法准确定位光斑的问题,提出一种光斑脱靶误差补偿方法,分析了脱靶前后PSD检测光斑能量重心变化规律,建立了PSD光强信号与位置检测误差间的函数关系。实验结果表明:当PSD光敏面尺寸为12mm×12mm时,对于半径为5mm的高斯光斑,通过所提出的光斑补偿方案补偿后PSD的X轴检测范围提高了66.7%,位置检测平均相对误差不超过5%,该方法对提高PSD位置检测性能具有重要的意义。     

自由曲面透镜白光LED光束整形技术

为了获得高均匀性、对称性及一些特殊形状强度分布的白光发光二极管(LED)光束以满足某些特定的需求,基于白光LED光源为朗伯光源的特性,运用自由曲面透镜的方法对LED光束进行了光束整形,分别采用单一自由曲面透镜以及全内反射(TIR)透镜与微透镜阵列组合两种不同的整形结构,进行了加工工艺和原理理论分析,并通过了实验验证.结...     

自由曲面底板的LED 光学设计

提出了一种基于自由曲面底板的LED 配光新方法,采用TracePro 软件设计自由曲面并进行仿真分析。结果表明:将LED 芯片直接贴装在带有自由曲面的底板上,可以获得较大的出光角度,半光强角达到60,比传统反光杯的配光方式获得的半光强角增大25。此外,通过这种新方法可获得高光效和高均匀照度的照明模式,在实现相同的目标平面平均照度时,总光通量比传统配光方式减少25%,照度的衰减减少了60%。通过调节自由曲面底板的形状进行配光,可根据需要获得不同的照明效果,实现高品质的LED 照明。     

基于RGBD数据与深度权重的压缩光场显示

使用多层空间光调制器的压缩光场(compressive light field,CLF) 显示技术具有空间带宽利用率高、图像分辨率好等优势,是一种很有前景的光场显示技术。传统的方法将光场分解视为超定问题并使用优化算法求解。随着重建光场的分辨率、深度、视角等性能参数的提升,优化算法的计算效率低、内存消耗大的缺陷被放大,难以实现快速计算。为此,本文提出了一种新型CLF分解算法,该算法将原始光场分解为物点进行存储,仅占用少量内存;利用深度权重和加权平均代替了优化算法,大幅提高了运算效率。在同等条件下,所提出的算法占用内存仅是传统方法的38.8%,计算时间缩短了93.7%,图像质量提高约1 dB。最后通过仿真和实验两种方式对比了该方法和传统方法的显示效果,验证了算法的有效性。     

二维划分反馈控制的星模拟器光源光谱匹配精度提升方法

为提高星模拟器光源系统光谱匹配精度,首先设计并搭建了基于数字微镜的星模拟器光源系统;其次,根据按波长标定的区域光谱进行遗传算法的光谱拟合,结果表明该方案拟合光谱与目标光谱存在一定匹配误差;最后,为提高光谱匹配的精度,提出了按波长和能量二维划分区域的误差反馈及精度提升方法。实验模拟了色温为2 550、4 766、6 576、8 910 K光源,结果表明相较于波长方向一维划分的反馈方法,光谱匹配最大误差分别下降了55.7%、50.6%、45.2%、42.2%,极大地提升了星模拟器光源系统的光谱匹配精度。该研究旨在补偿该类色温匹配误差所引入的星敏感器角检测误差,达到高精度星敏感器的定标精度要求。     

梯度结构荧光薄膜片对白光数码管光色性能的影响

利用模具法将荧光粉胶层制成薄膜片,并将薄膜 片黏合于倒置芯片上表面,同时在芯片和薄膜片周 围旋涂掺杂TiO₂颗粒的混合胶层,制备成白光数码管,并对样品进行光色性能的测试和机 理分析。分析结 果表明,凹槽型结构荧光薄膜片制备的白光数码管平均光通量和色温分别 为159.2 lm和4887 K,出光均匀度 为99.2%,相较于平面型结构光通量低了0.93%,色温低了6. 06%,出光均匀度提高了0.5%,出光一致性更 理想。同时通过光强比对,凹槽型结构荧光薄膜片制备的白光数码管可视角度约为113.1° ,法向光强为 3358 mcd。结果表征,荧光粉薄膜片的应用, 能制备出可视角度小、出光一致性高的白光数码管。     

高提取效率表面织构红光发光二极管

给出了用蒙特卡罗射线追踪法模拟发光二极管(LED)光提取效率的过程,并对表面织构LED的光提取效率进行了模拟分析,得到存在一组优化的表面织构参数,可使LED的光提取效率提高36%。通过湿法腐蚀和干法刻蚀相结合工艺,制备了表面织构的红光LED,器件的轴向光强提高了20.6%。理论和实验结果,表明表面织构技术是提高LED光提取效率的一个主要途径。     

一种基于圆偏光的偏振去雾成像优化方法

在经典的偏振成像去雾方法中,后向散射光的偏振度估计值是影响去雾效果的关键。基于圆偏振光在米氏散射介质中良好的保偏特性,提出一种适用于强散射环境下的偏振成像去雾方法。研究不同偏振态的光源照明时,不同散射强度下,CCD接收到的光场偏振度变化规律,在此基础上提出了一种快速简易的散射光偏振度估计方法。该方法在不增加系统复杂度的情况下,提高了偏振成像去雾的效果。实验结果显示,在强散射条件下文中方法获得的去雾图像EME值比传统方法高20.4%。此外,该方法不需要传统偏振去雾方法中对背景区域的判断,降低了算法复杂度。     

杂光对三线阵相机光学系统成像的影响

针对高成像质量三线阵测绘相机杂光导致相机成像质量下降的问题,文章根据光学系统的设计结果,对相机的杂光系数进行分析与计算,提出合理的杂光抑制措施;利用ZEMAX软件和LightTools软件,分析了杂光对三线阵立体测绘相机成像的影响,通过模拟计算得到杂光系数小于5%的理论结果;实验检测了相机实际杂光系数,得到最大杂光系数小于6%的实测结果,模拟了杂光影响下的光学系统图像,证明了杂光抑制措施的有效性和杂光影响下成像分析的合理性。     

Light field imaging based on a parallel SVM method for recognizing 2D fake pedestrians

It is novel to apply three-dimensional(3D) light field imaging technology to recognize two-dimensional(2D) fake pedestrians. In this paper, we propose a parallel support vector machine(SVM) method based on 3D light field imaging(light field camera) and machine learning techniques. A light field(LF) camera with robust sensors, which is able to record rich 3D information, is used as hardware equipment. Histogram of oriented gradient(HOG) feature extraction algorithm and SVM classification method a...     

Extracting Light from Polymer Light‐Emitting Diodes Using Stamped Bragg Gratings

In this paper, we describe a method for increasing the external efficiency of polymer light‐emitting diodes (LEDs) by coupling out waveguided light with Bragg gratings. We numerically model the waveguide modes in a typical LED structure and demonstrate how optimizing layer thicknesses and reducing waveguide absorption can enhance the grating outcoupling. The gratings were created by a soft‐lithography technique that minimizes changes to the conventional LED structure. Using one‐dimensional and two‐dimensional gratings, we were able to increase the forward‐directed emission by 47 % and 70 %, respectively, and the external quantum efficiency by 15 % and 25 %.     

基于有效信号提取的白光干涉信号快速处理方法

针对白光扫描干涉术在垂直大范围扫描过程中的测量效率问题,提出了一种基于有效信号提取的白光信号快速处理方法。使用白光LED光源,建立了双峰频谱分布模型,并使用该模型进行了仿真实验,给出了不同算法在特定采样步长下所需的最小采样区间长度确定方法,在不改变测量精度的条件下减少了解算所需的数据量,并使得轮廓解算可以在采样结束前开始。针对垂直大范围扫描过程中的背景值波动问题,给出了一种基于背景集合的白光干涉信号背景分离方法,并通过与几种常见信号处理方法的比较,证明了背景值提取的完整性,有效消除了背景值波动现象对测量精度造成的影响。最后将上述方法应用于自主设计开发的白光轮廓仪,使用傅里叶变换法精确测量了U盘接口表面形貌特征。测量结果表明:从扫描开始到获得表面高度信息的总时间减少了49.02%。     

投影电视的均匀照明系统设计

分析和设计了用于提高大屏幕投影电视光学性能的均匀照明系统：透镜阵列和积分方棒。基于弧长为1．2mm的超高压水银灯(UHP)．建立嵌套圆筒的体光源模型．给出了两个照明系统的设计方法和用于2．3cm空间光调制器照明系统的设计参数。仿真结果表明,透镜阵列系统实现了均匀性( 4．55％,-5．54％),光能利用率为81％的照明输出;积分方棒系统实现了均匀性( 4．37％,-4．58％),光能利用率为79％的远心照明输出。均能满足投影电视对照明系统的指标要求。     

基于系统空间结构约束的多线结构光条纹中心线提取方法

线结构光测量系统容易受到环境光干扰从而影响条纹中心线的提取.通过对系统空间结构约束的分析,文中提出一种多线结构光条纹中心线的提取方法.该方法分为标定和测量两个阶段,在标定阶段求出中心线的偏移量和偏移系数;在测量阶段中,分别在有环境光和无环境光时求得条纹中心线的三维世界坐标.通过平面和曲面拟合实验测量精度,并与Stege...     

TiO2掺杂浓度对倒装白光数码管光色性能的影响

采用热压法将TiO₂按一定计量比掺入AB混合胶制备折射胶层,在芯片和荧光粉胶层 间利用甩胶旋 涂工艺添加折射胶层,封装成白光数码管;对样品的光色性能进行了测试和机 理分析。结 果表明,折射层中掺杂TiO₂颗粒浓度为0.3%时,白光数码管单笔段 光通量达到了最高值175 lm,比TiO₂浓度为0%时提高了约为7.5%。在相同测试条件下,掺杂0.3%浓度TiO₂颗粒的倒装白光数码管比传统点胶 白光数码管平均光通量提高了约为6.5%,平均色温下降约为 9.6%,出光一致性更理想。TiO₂颗粒的掺入不 仅提高了器件光通量,降低了色温,同时为白光数码管实现远程荧光粉涂覆工艺提供了一种 有效的途径。     

基于极化码的可见光通信自适应调光方法研究

针对在可见光通信的闪烁问题,提出了一种通过曼彻斯特编码级联极化码进行调光控制的自适应打孔方法.极化码与曼彻斯特编码级联以便于在可见光系通信统系统中提供50％的调光,并且通过打孔和插入补偿比特的方式可以实现不等于50％的调光值.常规打孔方案应将曼彻斯特编码符号的所有比特都打孔,本文提出的方法可以根据选定的极化码的预定冻结...     

吸收涂层法抑制龙虾眼透镜杂散光

龙虾眼光学的灵感来自于生物界中龙虾眼睛独特的结构形式。龙虾眼透镜的像点是十字形分布,由焦臂、焦点组成,在光波段应用存在明显的背景杂光,严重制约了其应用。通过对龙虾眼透镜的聚焦过程进行分析,提出了使用吸收涂层法对龙虾眼透镜杂散光进行抑制,综合运用末端涂层法和贯穿涂层法消除十字焦臂及背景光从而抑制杂散光。通过使用杂光分析软件进行建模对比分析表明,在不降低中心焦点照度的前提下,使用吸收涂层可以显著抑制龙虾眼透镜的杂光。背景杂光水平降低约一个数量级,而十字焦臂弥散减小并且强度下降约40%。从而可以明显提高信噪比与图像的对比度。