三维物体空间再现技术中的全息图计算

全息空间再现技术可以记录三维(3D)物体并在空间重构出三维像,是真实地再现三维场景的一种新的可行方法。三维物体全息图的计算是全息空间再现技术中的关键技术之一。本文在简要论述三维物体计算全息技术的理论基础上,对具有代表性的三维物体全息计算方法的原理和技术要点进行了重点论述。采用了层析法、菲涅耳波带法、多视角投影合成全息法等三种方法进行了三维物体全息图的计算,并利用LCR-2500空间光调制器及650 nm的150 mW半导体激光器对层析法计算的三维物体全息图进行了光电再现,对其它两种方法获得的三维物体全息图进行了数值再现,并三种计算方法各自的特点和局限性进行了具体的分析。在对目前三维物体计算全息技术中存在的硬件和算法等关键问题进行分析的基础上,讨论了提高三维物体计算全息图的效率和质量的有效途径。     

计算全息图的基本理论与制作

与传统光学全息相比,计算全息图因具有极高灵活性,制作简单并且能够记录实际不存在物体的特点而被广泛应用。越来越多的专家和学者致力于研究计算全息图。在介绍计算全息基本理论后,采用四阶迂回相位编码方法,基于MatLab平台分别制作了傅里叶二元计算全息图和菲涅耳二元计算全息图。再现实验中得到的再现像直观明显,对研究和开拓计算全息图更广泛的应用具有参考价值。     

彩色全息光电再现倍率色差的消除

针对基于空间光调制器的彩色全息光电再现系统在利用计算全息图进行光电再现时会由于三色激光波长不同造成再现像出现倍率色差,影响再现效果的问题,本文重点分析了倍率色差产生的原因.为了消除倍率色差,提高彩色光电再现像的质量,提出了在全息图计算过程中对物信息进行差别采样来消除倍率色差.基于时分复用方法搭建了彩色全息光电再现系统,...     

用计算全息图校正非球面的畸变

针对用计算全息图(CGH)对非球面进行检测时出现的非对称畸变,分析了3种基本的畸变模型,提出了一种有效的校正非对称畸变的方法.该方法采用较少的拟合参数即可实现对非对称畸变的精确校正,从而可以较大程度地减少畸变校正所需要的数据点对,避免过度拟合效应.通过光学仿真模拟分析了整个干涉仪系统的畸变,并利用以上方法对畸变进行了校正.仿真结果显示,畸变校正的相对残差小于0.2％.最后,设计并制作了处于离轴工作状态的CGH,并用此CGH对非球面进行了检测.利用上述畸变校正方法对测量的非球面面形进行校正,并用校正之后的结果进行加工迭代,最终非球面面形的收敛精度达到1.8 nm(RMS),得到的结果验证了提出的畸变校正方法的可靠性.     

数字全息相位再现误差分析及抑制技术

为实现基于数字全息的三维轮廓测量,本文探讨了菲涅耳近似算法实现数字全息相位再现的误差及抑制技术。首先理论分析了基于菲涅耳近似算法实现全息相位再现所包含的误差项,然后计算机模拟了数字离轴全息图的记录和相位再现结果,在此基础,模拟分析了离焦误差、数字再现光波误差及样本深度对相位再现的影响。针对记录参考光波和光学器件所引入的相位误差及其不定性,本文提出利用相位相减全息图处理方法加以消除,并给出了实验结果加以验证。模拟分析结果表明,菲涅耳近似算法误差、离焦误差、数字再现光波倾斜误差、解包裹错误对相位再现结果都有不同程度的影响。若获得高精度的再现结果,对记录过程、再现参数选择和处理方法都要进行严格控制或适当的选取。     

利用曲面计算全息图进行非球面检测

研究了利用曲面计算全息图进行非球面检测.分析了曲面计算全息图的衍射特性,给出了曲面计算全息图与传统检测方法相结合检测凹非球面和凸非球面的原理及特点,并进行了具体设计.利用激光直接写入设备,在口径为110mm、曲率半径为504mm的曲面基底上制作出了计算全息图,并对金刚石车床车削的凸面非球面进行了检测.利用两步测量法解决了凸非球面的中心部位难以检测的难题,同时利用旋转相减法消除了调节误差,非球面的面形精度为234nm(P-V),与金刚石车床的精度相符.     

真彩色全息图的研究

真彩色全息图的制作方法较多,为了提高真彩色全息图的质量,用安装有三色光栅的照相机直接拍摄彩色景物.通过一次暴光,把彩色景物的红、绿、蓝信息编码记录在一张与三色光栅密接的黑白胶片上,用单色激光同时再现出所记录的三种颜色的光强分布并将它们记录在一张全息片上作成彩色全息图,该方法的显著优点是制作过程中无须获得三张分色掩膜信息的全息图,改进了分色过程中的定位对准问题,提高了全息图的衍射效率,再现象的色彩明亮、保真度较高、还原性好.     

傅里叶变换数字全息图的记录与 再现及实时化研究

为了有效的记录和再现物体的数字全息图,搭建了以液晶光阀(LCD)为透镜的傅里叶数字全息装置。根据全息理论,分析了傅里叶数字全息的记录、再现及实验原理,并进行了相应的数字图像处理,结果表明,傅里叶变换数字全息再现算法简单,缩短了再现周期,可实现准实时化。并成功应用傅里叶变换全息来对字母和数字进行实时相干识别。     

基于菲涅耳近似实现数字全息相位再现的误差分析及抑制

探讨了菲涅耳近似算法实现数字全息相位再现的误差及抑制技术.理论分析了基于菲涅耳近似算法实现全息相位再现所包含的误差项,计算机模拟了数字离轴全息图的记录和相位再现结果.在此基础上,模拟分析了离焦误差、数字再现光波误差及样本深度对相位再现的影响.针对记录参考光波和光学器件所引入的相位误差及其不定性,提出了利用相位相减全息图处理方法加以消除,并给出了实验结果加以验证.模拟分析结果表明,菲涅耳近似算法误差、离焦误差、数字再现光波倾斜误差、解包裹错误对相位再现结果都有不同程度的影响,相位相减全息图处理方法可以减小再现相位误差至0.4%.对记录过程、再现参数选择和处理方法都进行严格控制或适当选取,可得到高精度的再现结果.     

液晶润滑添加剂的抗磨损性能研究

本文研究液晶润滑添加剂的抗磨性能，将１％正辛基苯甲酸液晶材料加入至ＨＵ－２０汽轮机油中，在Ｆａｌｅｘ试验机上试验结果表明具有降低磨损量和缩短磨合时间的作用，与不加添加剂时相比较，线磨损量降低４４％，摩擦系数降低３１－４７％，磨合时间短一倍。在四球试验机上试验，最大无卡咬负荷ＰＢ值增加２１％。液晶添加剂对改善润滑油的抗磨性能作用明显。     

大面积液晶面板光刻机新型工作台设计

论述曝光面积可达３３５．６ｍｍ×３５５．６ｍｍ（４″×１４″），套刻精度为±２μｍ，接近式（０～２５μｍ）液晶面版光刻机的新型工作台设计。     

基于液晶取向改变的化学传感机理及应用的研究进展

介绍了基于液晶取向改变的检测方法的机理，并对其应用进行综述，并指出经过进一步研究有望将其开发成一种全新的、用日光等自然光做光源、目视检测、无需电源、可在国防、环保、食品、医药、公共安全和生命科学等领域中进行高灵敏度，高分辨率、现场快速检测的微型传感器。     

提高近场声全息重建精度方法

在近场声金息中利用扫描法进行全息面测量时,全息面上的测点信号与参考信号会不可避免地受到一些噪声的影响,降低重建精度,影响重建的实现.在噪声与声源信号以及噪声相互之间非相关的假设下,首先引入两种传递函数估计方法求解全息面复声压,然后再进行近场声全息重建.仿真和实验结果表明,该方法可以有效抑制非相关噪声对全息面复声压计算的影响.近场声全息重建结果表明,该方法减少了测量噪声带来的误差,提高了扫描法近场声全息的重建精度.     

逼近散乱数据的矩形网格边缘误差的减小研究

基于SOFM神经网络构建的矩形网格模型可以实现密集散乱点数据自组织压缩,生成期望疏密程度和精度的双有序点列,但该模型存在边缘误差。为减小矩形网格的边缘误差,改进了矩形网格模型的训练模式,提出了3步训练模式。第1步采用整个测量点集,对矩形网格模型中的所有神经元进行整体训练;第2步采用测量点集中的边界点集,对矩形网格模型中的网格边界神经元进行训练;第3步采用边界点集中的角点点集,对矩形网格模型中的网格边界角点神经元进行训练。算例表明,应用该训练模式,可以有效减小矩形网格的边缘误差,矩形网格逼近散乱数据点集的逼近精度得到提高并覆盖数据点集整体分布范围。     

液晶显示屏的液晶层温度测量方法的研究

本文在分析液晶显示屏的径向和轴向温度分布特性的基础上提出了实现液晶层温度测量的方法,并对温度传感器敷设方法作了介绍,同时对这种测量方法的测量误差进行了分析,最后给出了一系列详细的实验结果,包括温度场静态分布和温度的动态响应过程。     

齿轮整体误差测量系统的重构

Windows操作系统已得到普遍使用,而目前我国齿轮整体误差测量仪的软件操作环境仍为DOS平台,已不适应时代的发展.本文针对此,以CZ-450齿轮整体误差测量仪为例分析了该类仪器的测量原理,提出了仪器由DOS向Windows操作平台升级的系统硬件构建方案、实现方式和测量软件的更新目标及开发架构.     

硫化铅纳米微粒在层状液晶中的润滑性能

在层状液晶中原位合成出粒径约为10nm PbS纳米微粒，用高速环．块磨损试验机考察了PbS纳米微粒在层状液晶中的润滑性能，并用X射线光电子能谱对其摩擦化学作用机理进行了研究。研究结果表明，PbS纳米微粒能提高TritonX-100／C13H21OH／H2O体系层状液晶的润滑性能，其在摩擦过程中，发生了摩擦化学反应，在摩擦表面生成了化学反应膜。     

平面度误差三维测量系统的研究

在分析平板的平面度检测基础上,指出传统平面度测量方法存在的不足,采用C++ Builder编程语言环境和OpenGL编程技术,提出了平面度的三维重构方法.设计数字化平面度测量仪,并将其所测得的平面信息输入到计算机完成对数据的处理,解决了传统测量方法中的数据量大、计算繁琐、精度低的问题.在此基础上,采用OpenGL编程技术完成了对平面形貌的三维重构,使得到的平面度信息量更充分,让平面度的测量更加直观.为了验证测量的有效性,采用激光双频干涉仪的平面度测量功能模块对仪器精度进行评估,结果显示达到预计的精度指标.     

液晶降低机床爬行临界速度的研究

根据液晶的减摩作用，研究了液晶作为润滑添加剂在改善机床爬行状况，即降低其爬行临界速度方面的实际应用。选择了3种液晶，每种都按6种不同的浓度加入到N32（旧标准HJ20）机械油中，在M7130型平面磨床上进行了试验。试验结果表明，液晶作为润滑添加剂确实具有良好的防爬作用，且防爬效果与液晶种类及其添加浓度有关。