昆明理工大学 理学院 激光研究所, 昆明 650500
为了解决常见结构光管道内3维形貌检测系统存在光线遮挡引起测量误差和“盲区”的问题, 采用了一种新改进的圆结构光垂直照明、用两个互补金属氧化物半导体摄像机同步拍摄的管道内3维形貌检测系统, 建立了适合该系统的图像处理和系统标定方法, 完成了检测实验。结果表明, 该系统可以很好地解决“盲区”问题, 减小了测量误差, 系统的标准差为0.50mm, 并能得到完整的管道内壁3维形貌信息。
测量与计量 3维形貌检测 圆结构光 系统标定 measurement and metrology 3-D shape inspection circle structured light system calibration
1 北京化工大学理学院， 北京 100029
2 南京航空航天大学金城学院实验中心， 江苏 南京 211156
3 浙江科技学院理学院， 浙江 杭州 310023
受目前电荷耦合器件(CCD)性能的限制，在数字全息技术中通常采用同轴数字全息记录光路来充分利用CCD的采样空间，以提高数字全息的测量性能，然而同轴数字全息存在再现像与直透光场及其共轭像重叠的问题。为实现同轴数字全息的实时高分辨记录测量，在单步相移倒频谱技术的基础上提出了基于双CCD的单曝光倒频谱相移同轴数字全息技术，并给出了该技术中两个CCD镜像重叠位置调节标定的方法和实现两个CCD并行π/2相移的光路结构方案这两个关键技术。实验结果表明基于双CCD的单曝光倒频谱相移同轴数字全息技术有效解决了再现像与直透光场及其共轭像分离的问题，初步实现了同轴数字全息的实时记录和再现。
全息 信息光学 数字全息 单曝光 相移 倒频谱 中国激光
2012, 39(s2): s209010
1 浙江科技学院 理学院,浙江 杭州 310023
2 湖南大学 国家高效磨削工程技术研究中心,湖南 长沙 410082
3 北京化工大学 理学院,北京 100029
提出一种基于系统标定的相衬显微数字全息方法。对相衬显微数字全息原理进行了理论分析,表明用两个分别位于记录面和像面的数字相位掩模,在不影响重建像放大倍率的情况下,可以消除由显微物镜引入的相位弯曲。给出了相位掩模的数学模型,并提出通过系统标定来构建所需相位掩模的方法。其基本思路是,通过预先拍摄成像物镜加入前后的两幅参考数字全息图,结合滤波还原和最小二乘拟合等数字处理方法,提取全息记录系统的参数,用于构建数字相位掩模。利用该技术对最大宽度不超过0.09 mm的小水珠进行了不同放大倍率的相衬显微成像实验,验证了该技术的有效性和方便性。
全息 数字全息 系统标定 相衬显微成像 数字相位掩模
1 中国科学院上海光学精密机械研究所，上海 201800
2 南京航空航天大学理学院，南京 266017
3 青岛大学理工学院物理系，山东 青岛 266071
提出一种光瞳滤波器来同时实现横向超分辨和轴向焦移效应的电控制．该光瞳滤波器由两偏光镜及包含有径向双折射元件的任意偏振态的电控旋光器组成．利用径向双折射元件对光偏振态的空间调制作用，结合旋光器对任意偏振态光的旋光作用，与两个偏光镜结合，实现了空间偏振态的重新分布．利用庞加莱球及琼斯理论进行了分析，结果表明，借助这种电致位相延迟来实现的偏振态调制效应，可同时实现横向超分辨与轴向焦移效应．对能够同时获得横向超分辨与轴向焦移的情况进行了分析，得到了系统各组成参量及电光调制范围．
物理光学 径向滤波器 横向超分辨 焦移 电光调制 Physical optics Radial birefringent filter Transverse superresolution Focal shift Electrooptical modulation
中国科学院上海光学精密机械研究所, 上海 201800
从空域和频域两个方面利用新的数学工具对扩大景深的波前编码成像系统的一些重要特性进行了阐释和分析。空域中,主要利用维格纳分布函数的正则投影来分析系统的点扩展函数对离焦像差的变化不敏感特性；频域中,则利用考纽螺线的图解方法来分析系统的光学传递函数对离焦像差的变化不敏感特性。简单讨论了波前编码成像技术所涉及的数字图像处理方法,并且用数值仿真实验验证了波前编码成像系统的这些优越特性。
成像系统 离焦 波前编码 点扩展函数 光学传递函数 维格纳分布函数
中国科学院上海光学精密机械研究所, 上海 201800
提出了一种新颖的激光测距方法。该方法避开了传统激光测距法中使用复杂辅助电子设备对脉冲计时或比较相位差的过程,而主要通过光学手段分析和提取待测距离信息,最终通过比较大量光子数目的方法求得待测距离。并利用单轴晶体的双折射和全内双反射性质,用特殊结构的单块LiNbO3晶体设计了实施该方法的主体装置。结果表明,该激光测距法同目前普遍使用的激光测距法相比,不但简化了结构,而且有很高的测距精度,从而为激光测距开拓了一种新的思路。
光学测量 激光测距 电光调制 双折射 全内双反射 光子统计
1 中国科学院上海光学精密机械研究所, 上海 201800
2 青岛大学理工学院物理系, 青岛 266071
提出利用电控径向双折射光瞳滤波器实现横向超分辨性能参量的调制与轴向扩展焦深。该光瞳滤波器由两个平行偏光镜,一个电光晶体与一个径向对称双折射晶体组成。分析了电光晶体与径向双折射元件对光偏振态的空间调制作用,通过控制电光晶体的相位延迟实现径向中心处初始偏振态的控制,与径向双折射元件横向偏振态调制结合,实现了庞加莱球上偏振态演变路径与阶段的控制,从而对焦点附近偏振态进行空间调制以实现光强的重新分布。研究结果表明,外加电场调制可以实现横向上超分辨性能的调控以及轴向上焦深的扩展,并可得到相应的电光相位延迟范围。
信息光学 偏振态 电光调制 横向超分辨 扩展焦深
中国科学院上海光学精密机械研究所信息光学实验室,上海 201800
从全光函数的角度分析了利用全光微分即全光函数对各函数变量偏微分之间的关系来估计视场中物体距离，并给出了全光微分方法在机器视觉中的几个具体实施范例。结合估计算法简单地比较了几种方法的优劣。
机器视觉 全光函数 微分测距
中科院上海光学精密机械研究所信息光学实验室, 上海 201800
提出了菲涅耳联合变换相关器(Fresnel Joint Transform Correlator,FnJTC)结构,给出了数学推导过程,并通过计算机模拟验证了可行性及其与传统相关器所不同的相关特性。在相关过程第一阶段中,菲涅耳联合变换相关器对输入的联合图像作菲涅耳变换,代替了传统联合变换相关器(JTC)的傅里叶变换。与传统相关器相比,菲涅耳联合变换相关器是空变系统,相关峰值依赖于输入参考图像与目标图像的相似性、两图像之间的相对位置及参考图像(或目标图像)的线性相位调制。
信息光学 菲涅耳衍射 联合变换相关器 啁啾编码 光信号处理
中国科学院上海光学精密机械研究所, 上海 201800
二维编码阵列是编码孔径成像的关键部件,它直接决定着再现的层析图像的质量。目前仍没有一种理想的二维阵列既具有较高的量子收集率,又具有良好的层析成像特性。采用一种新的方法——分割矩阵(DIRECT)全局优化算法,设计二维阵列,该算法适用于多变量“黑盒”问题的求解,并且具有比其他优化算法更快的收敛速度。其目的是设计一类自相关函数旁瓣最大值为1,同时具有最大填充率的二维编码阵列。理论分析及实验结果表明:用该算法搜索得到的二维阵列既具有较高的量子收集率,又具有良好的层析成像特性。
成像系统 三维成像 编码孔径成像 全局优化 分割矩阵算法 二维阵列
