在三反射镜光学系统的几何光学理论基础上, 详细讨论了三反射式光学系统的设计方法, 从初级像差理论出发推导出了三反射式系统初始结构的计算公式, 并且得出了系统结构形式与其基本结构参数和焦距之间的关系。通过设计实例讨论了不同的三反射式光学系统的特点及其应用。设计了大视场、小F数且实现衍射极限成像的光学系统, 且能有效抑制杂散光。

描述了一种离轴二反式激光扩束系统的数学建模方法。该方法可以在输入少数特定参数的情况下, 解算出整个扩束系统主工作面的各项参数。在MATLAB、EXCEL等具有计算功能软件的辅助下, 可以较方便地得到整个扩束系统工作面的初始结构。而且该方法还可以直接判断出初始结构是否符合系统装调需求。具有方法简便、计算快捷等特点。

光学元件的面形精度是评价其是否符合要求的重要指标, 一般使用峰谷PV值作为评价标准, 即元件表面最高点与最低点的差值。PV值在用UA3P检测仪进行测量时具有较大的波动性, 易受环境影响。为更有效地对手机镜片非球面面形精度做出评价, 通过实验检讨了三种评价标准PV、PV20、PVq对真实表面的反映情况, 结果显示PV20、PVq对环境因素相对不敏感, 可以在一定程度上排除脏污点等奇异点对测量结果的不良影响; 同时证明PV20、PVq对检测精度的变化相对不敏感,以及在批次生产中具有较好的评价稳定性。

炭黑是在无机开孔泡沫吸波材料制备中一种重要的氧化型发泡剂, 同时也是样品制备过程中添加的优良吸波剂, 在实验室中制备了炭黑体积含量为0.1%、0.5%、1.5%、2%和3%的泡沫样品, 测量了五种样品的介电常数, 理论计算了样品在X波段的反射率, 并通过试验测量, 得出了制备无机开孔泡沫吸波材料时, 炭黑含量为3%时性能最好的结论, 为材料制备提供了参考依据。

挑选国内某知名荧光粉企业的三种YAG荧光粉作为研究对象, 三种样品的激发光谱相同, 中心粒径(D50)分别为9.3、13.6、16.7 μm, 用这三种荧光粉, 在相同粉胶质量比, 相同点胶量的情况下, 使用3014型号支架, 制作出白光LED灯珠样品。使用分光分度计分别测量老化前后样品的各项光学参数。试验结果显示: 随着荧光粉中心粒径的增大, 色温向着高色温方向移动; 当色温相同时, 随着中心粒径的增大, 光通量随之增大, 使用100 mA电流加速老化一个星期情况下, 随着荧光粉粒径的增大, 光衰逐渐减小。

提出了一种新的LED灯具封装方式, 使用高导热玻璃壳和惰性气体替代传统的环氧树脂进行封装, 使用塑料散热器代替传统铝基板, 以达到双通道散热的效果。采用ANSYS有限元热分析软件, 优化惰性气体层厚度, 并通过改变LED个数和单灯功率与传统的陶瓷基板COB封装方式进行热仿真对比分析。研究表明, 惰性气体层厚度为1.5 mm时散热效果较好, 双通道散热灯具的热阻远小于单通道散热灯具热阻。由于玻璃与传统的环氧树脂相比, 透光性高、不易老化、抗紫外线效果好, 在大功率、密集型封装和紫外LED灯具大发展的市场环境下, 这种新的封装方式应用前景广阔。

结构光条纹中心位置的精确检测是影响结构光系统精度的关键问题之一。提出一种多步骤的鲁棒性提取方法, 首先采用自适应阈值法剔除噪声点, 然后采用光条膨胀和细化方法, 得到初始的中心点, 并利用此初始中心点的梯度, 得到光条法线方向。最后, 在法线方向求取灰度重心, 得到光条亚像素中心线。该方法应用在基于线结构光检测原理的隧道轮廓变形监测装置中, 实验结果表明, 能准确提取光条纹中心。

彩色液晶显示器件(CLCD), 在相同电压驱动条件下各波长透射率有很大的差别, 从而引起图像显示的色彩饱和度或还原性不够。用UV-Vis8500型双光束紫外/可见分光光度计测量在不同电压驱动下负性VA-LCD的电光特性, 对三基色的阈值特性和阈值特性随波长变化关系进行分析。结果表明, 阈值电压Vth, 饱和电压Vsat和中值电压V50都是随着波长的增加而逐渐增大, 并且饱和电压与阈值电压之差随着波长的增加而变大。对常用三种中心波长500.0 nm、550.0 nm和600.0 nm的中值电压V50作为驱动电压进行分析, 其结果为CLCD选取驱动电压提供一定的指导作用。

提出了一种基于提升小波变换的快速多聚焦图像融合方法。首先利用提升小波算法将原始图像分解为四个子带: LL, LH, HL, HH, 后将代表三个方向高频细节子带LH, HL, HH采用提升小波反变换, 以获得各方向子带的高频细节图像, 采用高斯核权重算法计算所得到的高频细节图像的非均匀加权区域能量, 再根据基于能量的图像融合规则得到最终融合图像。对比了几种多聚焦图像融合方案的性能, 实验结果表明, 在融合效果相当的情况下, 文中方法比现有方法在处理速度上有明显的优势。

基于图像处理系统实时性和大数据量冲突的问题, 提出了在图像处理系统中使用双口RAM的方法。介绍了双口RAM的功能和特点, 以IDT70V09芯片为例给出了图像处理系统中应用双口RAM的系统架构设计、硬件接口设计、系统软件设计以及FPGA和DSP对双口RAM操作软件的详细设计, 并针对双口RAM的端口争用问题与解决方法进行了详细讨论, 对系统的印制板设计和电路调试提出了建议。最后对图像处理系统进了功能测试, 证明了采用双口RAM设计的系统的稳定性和可行性。

为满足电视超窄边框的需求, 解决传统电视中遥控红外接收器印制电路板与显示面板竖直方向并列所占用边框宽度尺寸大的缺点, 在将印制电路板移至面板的后面, 使其不占用电视地侧空间的前提下, 设计了可远距离多角度有效接收遥控信号的红外接收透镜, 可在电视地侧也实现超窄边框。根据几何光学全反射原理与折射定律, 利用Tracepro软件对所设计的透镜进行仿真与分析, 检查透镜设计中存在的缺陷与不足, 再对透镜结构轮廓线进行调整与修改, 得到最优化的透镜结构。结果表明, 当红外印制电路板与透镜外观非直接相对时, 改变透镜局部结构, 红外接收器仍可接收到有效光通效率, 符合且超过电视遥控测试标准。优化设计实现了电视地侧边框的极窄化或及外观的复杂多样化的设计目标。

介绍了红外图像伪彩色显示的原理、编码算法和硬件组成。设计了三种由暗(黑)到明(白)的RGB映射函数与红外图像的温度由低到高相对应, 实现了彩色层次分明, 图像细节突出, 更适合人眼观察的伪彩色图像显示。最后通过FPGA+TMS320C6416DSP+SAA7199B数字视频编码芯片, 实现了实时可变的伪彩色变换算法和视频编码输出, 验证了系统软硬件的有效性。

为了量化分析人们驾驶汽车时的主观感受, 以及对视觉舒适度进行定量分析, 描述了对汽车前照灯的灯光质量的分析评价方法, 及灯光质量对人眼主观感受的影响。在实验中, 通过配光机得到汽车前照灯的光强数据, 详细介绍了使用配光机得到的光强数据计算光通量、地面照度、地面亮度的方法。通过计算得到汽车前照灯照明质量的优劣分析。在仿真中, 很好地验证了计算方法的正确性, 同时对地面亮度仿真中加入了人眼亮度的校正, 很好的仿真了人眼感受, 因此它对于车灯的生产过程有着很好的指导意义。

提出一种基于三步非定步相移的三维面形测量方法。首先将投影仪投出的光栅进行预校正, 保证投到参考面的条纹为标准的正弦条纹。测量时, 由投影仪投影三幅等相移量的光栅到待测物体表面, CCD相机对应采集三帧变形条纹图, 由相位计算模型提取相位。最后通过高度映射公式恢复待测物体的三维面形。该方法有较好的抗噪性能, 在噪声较大情况下, 仍能进行测量, 为动态在线测量奠定了基础。模拟及初步实验均验证了该方法的可行性。

根据工程实践中大型结构三维角度变形的产生原因和测量需要, 对目前能实际应用到工程场合的光学小角度测量方法的研究现状进行了叙述和分析, 着重介绍了自准直法, 偏振光法、光源靶标法、莫尔条纹法、像形畸变法、摄影摄像测量法等, 对比各方法的特点, 探讨了光学三维角度变形测量技术面临的问题和未来的发展趋势。

微波光子辅助的瞬时频率测量(IFM)系统具有高时间带宽积、低功率损耗、轻系统质量以及抗电磁干扰等巨大优势。对目前国内外研究的IFM系统按照频率-空间、频率-时间和频率-幅度三种映射方式进行分类介绍, 主要归纳比较了具有频率-幅度映射关系的IFM系统, 针对其中存在的测量范围和测量精度之间的互换(Trade-off)问题, 进一步引申到研究高精度可调谐测量范围的IFM技术, 并对目前相关领域的研究进行了追踪报道。