中国计量科学研究院 光学与激光计量科学研究所，北京 100013
为了减小不同光谱辐射计间瞄准区域差异带来的光谱辐射亮度不一致性，讨论了视场角及定位对于测量准确性的影响。通过建立太阳光白板和卤钨灯白板系统光路下的光谱辐射亮度测量模型，分析了不同几何光路视场区域平均辐射亮度与中心辐射亮度的差异。数值模拟表明，太阳光白板光路修正因子仅与视场角大小有关；卤钨灯白板光路修正因子随测量距离增大而减小，距离600 mm时8°和14°视场角的修正因子分别变为0.993 5和0.980 2。最后，实验验证了卤钨灯白板系统下角度误差和位移误差对光谱辐射亮度的影响。结果表明，修正因子对水平方向的角度误差和位移误差呈现非对称性，两侧差异高达2%。因此，依据视场角和几何定位可以对测量结果进行数据修正，有助于提升光谱辐射亮度测量不确定度水平。
光谱辐射计 光谱辐射亮度 视场角 修正因子 spectroradiometer spectral radiance field of view angle correction factor 红外与激光工程
2022, 51(7): 20210866
暨南大学理工学院广州市可见光通信重点实验室，广东 广州 510632
由于增强现实（AR）光学系统虚像视场角（VFOV）测量中存在测量方法、虚像边缘判断标准不明确的问题，开展了针对AR光学系统VFOV测量方法的研究。设计了基于摄影系统采集图像计算VFOV的方法，采集了不同虚像视距（VID）时AR镜片样品所显示的最大虚拟图像，然后分析了6类像素亮度统计参数以不同倍率作为视场边缘像素的亮度阈值、不同VID对VFOV测量结果的影响。结果表明：6类统计参数所得VFOV测量结果存在11°（V）×7°（H）的差别；同一亮度阈值不同VID下VFOV最大波动范围为±2.630°（V）×±1.685°（H），最小波动为±0.228°（V）×±0.360°（H）。因此判定边缘像素的亮度阈值与VFOV结果高度相关，VID对VFOV测量的影响远小于亮度阈值的影响。推荐采用像素亮度算术平均值的64%作为阈值，该方案所得的VFOV结果最稳定，相对波动仅为0.91%，所设计的测量方案为测量AR光学系统的VFOV提供了普适的测量方法和流程，具有一定指导意义。
增强现实光学系统 虚像视场角 虚像视距 虚像视场边缘判定方法 激光与光电子学进展
2022, 59(20): 2011019
东南大学电子科学与工程学院信息显示与可视化国际合作联合实验室, 江苏 南京 210096
体全息波导显示系统的视场角受限于光栅衍射响应带宽,无法满足人们对大视场显示的需求。为扩展波导显示视场角,基于严格耦合波理论模型分析了波导显示视场角的影响因素,进一步提出了一种可有效扩展衍射响应带宽的双重体光栅波导结构,通过变角度分次曝光法完成光栅制备,并搭建全息波导显示系统。成像结果表明,该显示系统的水平和竖直视场角可分别扩展至33.4°和22.6°,对角线视场角为40.3°。
光学器件 全息波导 视场角 双重体光栅
华中光电技术研究所-武汉光电国家研究中心, 湖北 武汉 430223
与传统的二维指向镜系统不同, 基于压电陶瓷的反射镜系统控制精度要求高, 反射镜的反射面与三维坐标系的X轴平行, 难以求得简单的解析表达式。为了解决这一问题, 对反射镜系统中的光轴偏和像旋特性进行分析研究。从光学反射矢量基本 理论出发, 建立二维指向镜数学模型, 根据目标偏转角解耦得到指向镜的方位角和俯仰角, 模型采用数值解并提出数值解的 约束条件。仿真实验结果表明: 二维指向镜偏转误差远小于系统瞬时视场角; 最后分析二维指向镜旋转引起的像旋问题, 实 验测得像旋误差小于0.01°。满足系统的精度要求, 为像旋校正提供理论依据。
二维指向镜 光轴偏 像旋 瞬时视场角 压电陶瓷 two-dimensional pointing mirror optical axis offset image rotation IFOV piezoelectric ceramics
1 航天工程大学研究生院, 北京 101416
2 航天工程大学电子与光学工程系, 北京 101416
针对高速运动目标激光相干探测最大测量速度受限的问题,提出了一种四光相干混频大动态范围的多普勒测量方法。与传统激光相干探测相比,该方法可将最大测量速度提高一倍,实现高速和超高速目标的速度测量。由于四光相干混频探测系统比外差激光相干探测系统多了一束本振光,导致本振散粒噪声增加。因此,根据信噪比定义推导出四光相干混频探测系统的信噪比公式,并利用该公式从相干长度、接收孔径、失配角三个方面进行了理论和数值分析,得到了相干长度和接收孔径之间的最优关系。
四光相干混频 高速目标 多普勒测量 信噪比 视场角 光学学报
2020, 40(16): 1628004
大连海事大学 信息科学技术学院，辽宁 大连 116026
文章在室内多小区可见光通信（VLC）系统中设计了一种使用视场角（FOV）不同的两种光电二极管（PD）的角度分集光接收机（2FOV-ADR），并且以面积频谱效率（ASE）最大化为目标进一步对接收机进行参数优化，包括接收机PD的仰角以及采用的合并方式。考虑了4种合并方案，即等增益合并（EGC）、选择合并（SBC）、最大比合并（MRC）和最小均方误差（MMSE）合并。作为对比，也仿真了单PD接收机（SR）和传统角度分集接收机（ADR）的室内信干噪比（SINR）分布及ASE性能。仿真结果表明，2FOV-ADR极大地改善了室内SINR分布，相比于单PD接收机和传统ADR，小区边缘位置处的SINR分别得到30和20 dB的改善，并且在不同用户数下，2FOV-ADR都具有最高的ASE。因此，2FOV-ADR可以实现比单PD接收机和传统ADR更优的性能。
可见光通信 角度分集接收机 视场角 最优化 VLC angle diversity receiver FOV optimization
大连海事大学信息科学技术学院, 辽宁 大连 116026
设计了一种在室内可见光MIMO通信系统(MIMO-VLC)中使用具有两个不同视场角(FOV)的光电二极管(PD)的角度分集光接收机(2FOV-ADR),其兼具两个不同视场角的接收机(2-FOV)和传统角度分集接收机(ADR)的优点,实现了更优的接收性能。对将LED灯用作数据发射器的典型室内可见光通信场景进行仿真,结果表明,2FOV-ADR均衡器输出端的最小信噪比(minSNR)要高于2-FOV接收机和传统ADR,实现了室内97%的位置的minSNR在45 dB以上,相比于前两种接收机,这一比例分别提高了96%和32%。最后,对使用非对称限幅光正交频分复用(ACO-OFDM)作为调制方案的系统,计算总误码率(BER),给出了迫零和最小均方误差均衡器的结果。结果表明,对于所考虑的室内位置,2FOV-ADR都具有最低的误码率。
光通信 角度分集接收机 视场角 最小信噪比 误码率
1 北京理工大学光电学院，北京 100081
2 福建师范大学光电与信息工程学院，福建省光子技术重点实验室，福建 福州 350007
本文提出了一种用于实现大视场紧凑型的增强现实眼镜显示器的方法。采用平面波导以及嵌入的窄带负滤光膜来完成图像的传导和耦合。整个光学系统结构简单，并且具有体积小、质量轻的优点。在此方法下，通过建立光线在波导中的几何导光模型，分析了图像传导的约束条件，得到了波导结构的设计参数以及其与显示视场角之间的关系。根据计算结果，制作了一个3 mm 厚的波导耦合器件来进行原理验证。实验结果表明，利用设计的波导元件及搭建的增强现实眼镜显示器的光学系统可以实现虚拟图像的传导以及其与真实环境的融合，测得的显示视场角约为50°。
增强现实 眼镜显示器 波导 视场角 augmented reality smart glasses waveguide field of view
将适用于三维场景信息非对称采集和显示的赝像-正像转换(POC)算法应用于全息体视图打印,得到了采样平面与全息图平面的距离、采样间隔与全息单元尺寸比例不同时,采样图像和合成视差图像之间的像素匹配关系。分析了曝光光学系统参数和POC算法参数对体视图再现像视场角的影响,得到了场景深度和视场角之间的制约关系。实验通过在不同场景深度下三维物体的再现,验证了POC算法对全息体视图打印的适用性以及场景深度和视场角之间制约关系的正确性。实验结果表明,当场景深度较小时,再现像重影导致分辨率降低,并从理论上分析了全息体视图重影现象产生的原因。像素级精确的视差图像避免了数据误差对体视图再现质量的影响,对提高再现像分辨率有积极意义。
全息 全息体视图 赝像-正像转换 场景深度 视场角
