基于DMD的高动态范围望远系统设计

针对高动态范围目标,本文设计了一种基于数字微镜器件(DMD),能够对高动态目标进行自动区域调光的望远系统,其中DMD为中间像面。首先DMD上所有微反射镜处于开状态,获取一幅目标景象的图像,按照平均灰度和局部动态将该图像划分为若干小区域,并设定各区域的曝光时间等参数。按照确定的参数逐区控制DMD微反射镜的开关状态及时间,并完成探测器的曝光成像,获得具有高动态范围的图像。设计的望远系统焦距为223mm,F数为5,视场为3°,工作波段为480~760 nm,最终系统的动态范围可达140 d B。设计结果表明,在DMD像面上,各视场MTF在Nyquist频率处均大于0.70,畸变接近于0;在探测器像面上,各视场MTF在Nyquist频率处均大于0.55,畸变小于2%。     

采用联合变换相关的透镜中心偏差测量

基于双相位编码光学联合变换相关技术提出了一种测量透镜中心偏差的方法以确定偏差方向并提高测量精度。在经典联合变换相关原理基础之上,使用两个相位函数分别对参考图像和联合功率谱进行编码,并选用合适的滤波器消除旁瓣干扰,得到单个互相关峰的输出。利用该双相位编码后的联合变换相关技术探测不同目标图像相对于参考图像的位移矢量,并拟合圆。此拟合圆圆心到圆上点的矢量即为经自准直光学系统放大后的偏心矢量,从而同时确定了中心偏差的大小和方向。实验结果表明,通过双相位编码后的相关输出仅保留一个尖锐的相关峰,实现了位移矢量的亚像元探测;使用联合变换相关技术准确地测量了透镜的中心偏差,其测量结果的实验标准差为0.1μm,误差绝对值最大为0.3μm,满足一般透镜中心偏差测量的要求。     

Effects of dispersion, absorption and interface fluctuation on the reflection spectra of porous silicon microcavity devices

One problem associated with microcavity devices is the significant difference between the reflection spectra of fabricated porous silicon microcavity (PSM) devices and those obtained by theoretical calculation of ideal microcavity devices. To address this problem, studies were carried out to determine the effects of the refractive index dispersion, the absorption of the porous silicon layer and the fluctuation of the dielectric interface on the reflection spectra of PSM devices. The results are in good agreement with those obtained experimentally from the fabricated PSM devices, which provides a theoretical basis for the design of PSM sensors.     

哈特曼-夏克波前传感器的高精度质心探测方法

为提高哈特曼-夏克波前传感器(HS-WFS)的光斑质心探测精度以实现光学系统的高精度波前检测,提出了一种有效的质心探测方法。该方法利用非线性滤波和窗口法对整幅光斑图像进行全局处理后,结合中值滤波、三次样条插值和自适应Otsu阈值法对单个光斑进行局部处理。分析了三次样条灰度插值点个数不同,探测精度和计算时间的变化规律。采用该方法探测了含有噪声的光斑图像,其质心探测误差仅为0.0442pixel,比传统的非线性滤波、Otsu阈值法和探测窗口法探测精度分别提高了91.86%、87.97%和31.79%。对已知波像差的光学系统进行了仿真检测,得到的波前检测精度峰谷(P-V)值为0.0098λ,精度均方根(RMS)值达到0.0027λ。结果表明该方法能够提高质心探测精度,可用于高精度光学系统的检测。