光学三维测量中的三通道相位测量轮廓术具有高精度、易识别、自动化程度高等优点,在科学研究和工程应用中获得了广泛的关注。在三通道相位测量轮廓术中,投影仪不同通道间的色差成为影响测量精度的关键因素。针对该问题,文中开展了基于相位标靶的相位测量轮廓术投影色差建模与校正研究。提出了将带有全息投影膜的液晶显示屏(Liquid Crystal Display, LCD)当作相位标靶对投影色差建模与校正的方法。通过LCD显示条纹与投影仪投射条纹的相位,计算投影仪色差并建立其数学模型。然后通过预补偿的方法实现投影仪三通道投射色差的校正,进行实验验证校正前后对相位测量轮廓术精度的影响。实验结果表明,文中所提方法的校正效果为蓝绿通道的平均色差由0.3255 pixel校正为0.1063 pixel,红绿通道的平均色差由0.3651 pixel校正为0.1114 pixel。该方法可为三通道相位测量轮廓术提升投影质量。实测台阶的平均误差从0.489 mm减少到0.038 mm。实验结果验证了投影仪色差建模与校正方法的有效性,提升了三通道相位测量轮廓术的整体测量精度。与已有方法相比,可以有效避免相机误差带来的影响,大大缩短计算时间,能够适用于不同型号的投影仪色差测量与校正。
相位轮廓测量术 相位标靶 投影仪色差建模 色差校正 phase profilometry phase target projector chromatic aberration modeling chromatic aberration correction 红外与激光工程
2023, 52(8): 20230385
光学 精密工程
2023, 31(16): 2333
1 合肥工业大学 电子科学与应用物理学院, 安徽 合肥 230009
2 合肥工业大学 特种显示技术国家工程实验室 现代显示技术省部共建国家重点实验室 光电技术研究院, 安徽 合肥 230009
3 合肥工业大学 仪器科学与光电工程学院, 安徽 合肥 230009
21世纪初商业显示逐步发展成为一个独立的行业, 为了提升广色域全彩Mini-LED商业显示所呈现出的视觉效果, 针对当前Mini-LED拼接屏颜色还原效果不佳、色差较大且价格高昂等问题, 提出了一种应用于Mini-LED商业显示的色域映射方法。该方法基于Mini-LED的显示特性文件, 通过查找表与四面体插值运算对其进行色域映射, 再根据Mini-LED拼接屏对不同颜色特征的还原效果与表达能力之间的差异对查找表进行优化, 改善了映射精度、映射时间以及资源消耗之间的平衡。实验结果表明: Mini-LED显示在进行色域映射后的最大亮度损失约为3.5%, 像素光强均匀性由8.2%降至4.9%, 色差由2.2ΔE降至1.3ΔE, 证明该方法对全彩Mini-LED商业显示在像素光强均匀性、色差等方面均有较好的矫正效果, 同时在视觉观测下的效果也有一定的提升。
色域映射 商业显示 全彩Mini-LED 色差矫正 color gamut commercial display full-color Mini-LED chromatic aberration correction
1 长春理工大学光电工程学院, 吉林 长春 130022
2 辽沈工业集团有限公司, 辽宁 沈阳 110045
针对传统光学元件在红外波段色差校正方面存在系统结构复杂、光能损失严重、质量大等问题,以红外波段4.8 μm和10.6 μm存在的色差为例,将槽栅型表面微结构用于红外波段的色差校正;根据广义斯涅尔定律及时域有限差分(FDTD)理论计算微结构表面的相位分布,采用FDTD Solution软件仿真双方柱槽栅型微结构;设计两个槽栅型微结构宽度L1=400 nm、L2=950 nm,槽栅高度K=500 nm;采用离心式涂胶法、电子束光刻、离子刻蚀等一系列工艺技术,制备双方柱槽栅型微结构样品,分析胶膜厚度、曝光图像质量、刻蚀槽型的影响因素。结果表明:改变L1和L2的大小可实现在4.8 μm和10.6 μm这两种波长下分别达到0~1.5π和0~2π范围的相位调制;L1=408 nm,L2=944 nm,K=495.32 nm,表面粗糙度为16.32 nm,相关参数在误差允许范围之内;4.8 μm和10.6 μm这两个红外波段的峰值透过率分别为71%和64%;利用平行光位置色差测试原理测得两个红外波位置色差减小到30%,从而验证了槽栅型微结构器件对红外色差的校正作用。
表面光学 色差校正 槽栅型微结构 红外波段