空气耦合（简称“空耦”）超声换能器具有非接触检测、适合复杂工况和原位检测等独特优势，已被广泛应用于超声无损检测等领域。声场重建对于开展空耦超声换能器声束宽度、扩散角等声场特性参数的表征，进而保障超声检测系统的横向分辨率及定位精度具有重要意义。笔者基于声光效应和层析成像技术对50~200 kHz空耦超声换能器的声场重建开展研究。超声声场的重建质量与空间分辨率密切相关，但高空间分辨率会导致扫描时间呈几何倍数增长。笔者从仿真和实验的角度对声场空间分辨率（即声场扫描参数）进行优化，在保证声场重建图像质量的前提下将扫描效率提高了2~4倍。同时，将优化后的声场重建结果与传声器在相同位置处的声场直接测量结果进行比较，验证了声光效应层析成像进行超声声场重建的可靠性。

当microLED处于正向工作区时，难以精确调节它们的电压来获得不同的发光亮度；且当microLED/OLED工作时，会较长时间处于闭合状态，导致人眼观察到的图像显示亮度变差。为解决以上问题，本文提出一种双帧分权融合扫描策略，通过调节microLED/OLED导通时间来获得不同亮度。该方法先对数据位重新分权，使导通时间分散插入到闭合时间内，然后将分权后的各数据位权值进行双帧融合，最后重新定义数据位的扫描顺序。并根据所提出的扫描策略设计了一款面向数字驱动式硅基微显示器的扫描控制器。结果表明：本文提出的双帧分权融合扫描策略可以精确调节microLED/OLED的发光亮度，提高人眼观察到图像显示亮度。该扫描策略与其它扫描策略相比，扫描效率提升至93.75%，场频提升至2040 Hz，扫描时钟频率为102.36 MHz，且同时减小了扫描数据带宽。最后通过测试证明了扫描控制器的可行性。

提出了一种双帧数模融合扫描策略,优化了数字脉宽调制部分。设计了一种硅基有机发光二极管(OLED)微显示器驱动电路,该电路包括像素驱动电路,在帧频为60 Hz、灰度等级为256、分辨率为1920 pixel×3 pixel×1080 pixel的条件下,扫描效率可达99.22%,数据传输频率降低至23.328 MHz。结果表明,该像素驱动电路可有效减少漏电流,保证灰度精度,降低最小电流,并提高硅基OLED微显示器的对比度。

本文以空间超大幅宽低畸变红外变焦扫描成像系统为研究对象, 分析给出地面畸变与成像系统瞬时视场角的关系, 提出变速扫描成像并推导了扫描角速度公式。为解决匀速360°旋转扫描效率低和双向摆动扫描成像需安装扫描线矫正器所导致的系统复杂性高、可靠性低的缺点, 设计了一种正弦加速度快速回扫的方法。对变速扫描以及正弦加速度快速回扫方法进行了仿真及实验, 结果表明扫描控制系统慢速扫描与快速回扫之间状态切换稳定, 扫描起止角度误差仅为1.44角秒, 扫描速度稳定度为±0.5%, 扫描成像过程时间误差为83 μs, 回扫时间误差为250 μs, 整个扫描周期时间偏差小于1倍像元积分时间(355 μs), 扫描效率达86%, 在提高了扫描效率的同时减小对扫描机构的冲击与振动, 满足成像要求。正弦加速度快速回扫方法对机载红外扫描成像系统快速回扫运动设计也具有一定指导意义。

对旋转多面体激光扫描成像系统作了理论描述及定量分析。为了保证扫描像点处于同一平面,将多面体置于成像物镜之前,当激光束以相对于光学系统光轴为2α角入射时,确定了入射光在多面体反射面上的位置、多面体中心转轴以及光学系统光轴三者之间的相对位置关系。推导了系统光学扫描角、扫描效率和入瞳漂移等参数的数学公式,分析了它们与入射光直径、入射角、多面体几何尺寸等因素之间的变化关系。结果表明,为减小系统的入瞳漂移和增大扫描效率,应以较小的入射角入射; 进行系统设计时,若给定扫描角,扫描效率一般选择在0.4～0.7范围内较合理。