钽铌酸钾(KTN)晶体具有很高的二次电光系数,响应速度快,因此可以作为高速电光开关的材料,能在较低电压下快速产生大的光束偏转角。但是 KTN 晶体的色散问题制约了其作为电光开关在宽光谱范围内的应用。探讨了外加电压、温度及波长对偏转特性的影响,发现同时调节电压和温度的方法可以平衡光束偏转角和色散,为KTN晶体用于宽波段光束偏转提供参考。

采用0.205 ms的曝光时间,研究了观测速度范围包含去相关区域和未去相关区域时的散斑对比度与观测物速度间的关系。结果表明,利用对比度随取样帧数的变化趋势,并结合时间序列散斑图像相关系数曲线,可以在复杂环境下正确区分两个区间内的速度大小;同时,选用适当散斑图像帧数进行对比度计算,可以同时为探测大速度和小速度区间的速度变化提供较高灵敏度。

针对水下遥操作作业时目标深度定位及水下复杂环境成像困难的问题, 利用基于相机阵列的信息获取系统, 使用基于深度的集成成像三维重建算法及相邻像素灰度方差评价函数, 实现了一次处理可同时实现有遮挡情况下目标的深度估计及清晰成像。应用LabVIEW软件编程建立了CCD相机自动扫描阵列成像系统, 对存在遮挡物的水中目标场景进行成像及深度重建实验, 场景中位于不同深度的3个独立目标重建深度值与实际深度值的误差分别为0.21%、1.26%和1.34%。实验结果表明, 应用该方法仅需一次重建即可去除遮挡物, 并获得目标的深度值。

目前,穿透散射介质的成像技术因其在生物医学成像和安防领域的巨大应用价值而受到广泛关注。虽然存在不同穿透散射介质的成像技术,但实现实时成像依然存在问题。提出了一种结合散斑照明、傅里叶全息成像和浴帘效应的快速穿透散射介质成像方法。该方法对单幅原始散斑图像进行一次傅里叶变换运算就可以恢复隐藏物体的信息,简单的图像处理过程使得系统具备实时成像的能力。从理论和实验上,对该方法的非侵入、实时成像能力进行了验证,成功地对隐藏在散射体之间的物体进行了探测,并实现了实时成像。另外,也给出了物体尺寸的计算公式。该方法有利于推动对抗散射成像技术的实用化。

为提高LED微型投影机中光学引擎的效率和结构紧凑性，研究了自由曲面LED聚光器结构和工作原理，设计了含有折射和反射自由曲面的LED聚光器。采用非成像理论和同时多表面设计方法，计算并获得了聚光器折射和反射两个自由曲面在子午截面内的各点坐标，利用聚光器的旋转对称性得到了其在三维空间内的面形数据。设计结果的光学建模仿真分析表明: 所得聚光器能够有效地收集大功率LED光源的能量，并将光束发散角控制在12°内，其光能收集率达到71％。与采用反射式聚光器的设计方案相比，光能收集率提高了20％，而体积则下降了70％，有效地提高了光学引擎的效率和紧凑性。本项设计对LED微型投影仪的小型化具有指导和借鉴作用。

离轴非球面元件的应用可以使光学系统在成像质量和轻量化程度上得到最大限度的提高。但最接近球面以及研磨去除量的求解仍然是加工环节中极为重要的问题,为此, 提出了一种同时考虑研磨去除量最小准则和研磨变化量要求的最接近球面及研磨去除量的求解方法, 可适用于二次及高次离轴非球面最接近球面及研磨去除量的精确求解, 具有普遍意义。通过编程实例计算了最接近球面的半径、最大研磨去除量和研磨去除总量, 与经验公式计算结果的比较表明了该方法求解结果的优势, 同时离轴非球面加工中的实际应用也证明了该方法的正确性。该方法的提出对离轴非球面加工具有一定的理论和实际指导意义。

以色度学的基本理论为基础,结合数字光处理光学引擎的工作原理,探讨了单片式数字光处理光学引擎的彩色显示原理和色温调节原理.提出了单片式数字光处理光学引擎色度学特性的理论计算公式,并利用该公式对夏新DL52HWT型投影电视光学引擎的显示三原色色度坐标、白场平衡的色度坐标和相关色温以及颜色复现误差等色度学特性进行了计算和分析,并对理论计算公式进行了验证.