摘要：为了获得数字微镜器件(DMD)的真实光学特性,提出了微镜单元杂散光分布测试方法,并搭建实验装置对2×2阵列区域微镜单元的杂散光分布情况进行测试。提出了一种杂散光测试方法,并针对微镜单元尺寸小、配置方式灵活的特点,设计了汇聚光斑大小连续可调的照明系统以及可以对微镜单元清晰成像的成像系统。通过实验得到了2×2阵列区域微镜单元的杂散光分布情况。测试结果表明,单个微镜单元中心孔道位置附近反射的能量较强,靠近边缘位置反射的能量则相对较弱。此外,测试区域之外的微镜单元也会反射一部分能量,测试区域内微镜单元杂散光绝对强度最大值出现在中心孔道附近,其灰度值为6.86,紧邻测试区域微镜单元杂散光绝对强度最大值同样也出现在中心孔道附近,其灰度值为4.01,由此可以说明中心孔道位置附近的杂散光较强;测试区域内微镜单元的杂散光相对强度相对较弱,从测试区域边缘开始急剧增大,经过大约两个微镜单元后达到峰值,数值为293.5%,此后开始急剧下降。

摘要：由于数字微镜器件(DMD)空间光调制器结合图像传感器能同时探测高动态场景中的亮暗目标,本文研究了DMD在高动态辐射场景成像探测系统中的应用。首先,介绍了DMD实现成像探测的原理,分析了DMD在高动态场景成像探测系统中的驱动控制方法。然后,根据DMD在高动态辐射场景成像探测系统中的工作特性,设计了能使光电成像设备提高66dB的DMD的驱动控制。文中阐述了系统的主要设计模块和工作参数,并结合实验验证了系统设计的正确性。实验结果表明:该驱动控制方法能够实现对高动态场景中亮暗目标的同时探测,满足对光电成像设备动态范围提高66dB的要求。若光电成像设备采用11位高灵敏高动态科学级图像传感器,则系统动态范围可达130dB以上。

摘要：介绍了数字微镜器件(DMD)的工作原理,当DMD某像素微镜的角度固定在+12°或-12°,其在光学上等价于控制该像素的透射率为0或1。结合二元面板的设计思想,用误差扩散法对DMD各像素微镜的状态进行设计,用以对1053 nm脉冲光进行空间整形,实现了一种主动、实时的光脉冲空间整形方案。填充因子(FF)和光场调制度(FM)作为评价光束近场质量的参数,在高功率激光系统中直接影响系统的能量利用率。上述实验中,经过空间整形,光束的填充因子由33%提高为65%,光场调制度由52%降为28%,而且整形后的光斑大小与预期相符。最后对实验所用的DMD进行了能量利用率、波前畸变稳定性的测试。

摘要：为了改善数字微镜器件(DMD)的性能,提出了一种新的优化设计方法.基于数字微镜器件的工作原理及数学模型,利用一个带复位功能、由一个反相器和一个或非门耦合的同步动态存储器(SDRM)来存储数据,并使用一个由两个耦合的反相器构成的电平转换器来提升电压和缩减芯片面积.采用基于数据打散及重排序的预加载、错时更新的脉冲宽度调制技术(PWM)来降低芯片中的时钟速度要求,进而降低存储器数据总线的最大带宽.结果表明,分辨率为1280×1024像素、显示精度为9位的DMD芯片的数据总线最大带宽降到14.748Mps.该优化设计方法能适用于不同分辨率、不同显示精度的显示模式.

摘要：目前对于超分辨成像技术的研究主要集中在超分辨重建算法方面,光学系统本身的装调误差对超分辨成像结果的影响尚未见报道。针对这一问题,开展了装调误差对超分辨成像影响的研究,建立了基于数字微镜器件(DMD)的超分辨成像光学系统的基本成像模型,设计了一个工作波段为8~12μm的DMD超分辨成像光学系统,提出了装调误差对超分辨成像质量影响的分析方法。在成像模型中分别引入适当的偏心、倾斜、镜片间隔误差、离焦等装调误差,对超分辨重建结果进行仿真分析,得出了该超分辨成像光学系统装调时的公差范围:该系统在加工装调时X方向总体偏心误差控制在±0.07 mm以内,Y方向总体偏心误差控制在±0.05 mm以内,X方向和Y方向的总体倾斜误差控制在±0.06°以内,总体镜片间隔误差控制在±0.02 mm以内,成像物镜的离焦量控制在±0.04 mm以内,投影物镜的离焦量控制在±0.05 mm以内,在此范围内超分辨成像光学系统可以保证超分辨成像的质量。

摘要：为保证数字微镜器件(DMD)的温度水平满足要求,采用计算和试验相结合的方法,对DMD热设计进行了研究。通过设计强迫液体冷却的散热方案,计算DMD各个测温点的温升,得出反射红、绿、蓝光的DMD最大温升分别为14.4℃、11.3℃、10.2℃,通过试验对热设计方案及计算结果进行了验证,试验结果与计算结果最大偏差不超过2.5℃,试验表明,所设计的热设计方案可靠,温升计算正确,为整机热设计和优化提供了理论依据。

摘要：研究了一种基于数字微镜器件(DMD)具有新型光路结构的中阶梯光栅光谱仪,并采用新的谱图信息接收方式来降低其使用成本和数据处理过程的复杂程度。将具有单波长选通功能的DMD与一维探测器光电倍增管(PMT)相结合接收中阶梯光栅光谱仪的光谱信息,在降低仪器成本的同时将中阶梯光栅光谱仪谱图还原算法与DMD扫描驱动算法相整合,提高了算法效率。由于DMD的填充因子比CCD稍低,该类光谱仪对成像质量和能量集中度提出了更高的要求。本文根据DMD型中阶梯光栅光谱仪特点,在有限的可挑选的光学材料下,采用多重优化的方式合理设计了中阶梯光栅光谱仪准直镜、中阶梯光栅、棱镜、聚焦镜等各个光学元件的光路结构参数,并且在Czerny-Turner结构中加入校正透镜和场镜,校正了系统所有像差,提高了整个光学系统的成像质量和光谱分辨率。最终设计的光谱仪系统分辨率达0.01nm,单个微反射镜内的光斑能量聚集度达到70%。

摘要：在结构光三维扫描测量中,强反射表面因编码结构光照射后易产生局部镜面反射的特性,引起相机曝光饱和,淹没了所要检测的表面几何特征信息.为解决强反射表面的视觉成像难题,基于数字微镜器件(digital micromirror device,DMD)具有调制入射光线空间信息的特性,本文提出一种基于DMD的自适应高动态范围成像方法.设计与搭建了一套新型可编程的计算成像系统,建立其光学系统模型,并实现了DMD微镜与CMOS像素的匹配与映射;分析了基于逐像素编码曝光的高动态范围成像原理,并设计了基于DMD的光强编码控制算法,实现对入射光线强度的自适应精确调制,从而使进入成像系统中的入射光强始终处于相机的合适曝光强度内.实验表明:该方法突破了普通数字相机的动态范围限制,能够精确地控制被测强反射表面各个区域的入射光线强弱,并实现了对强反射表面的局部过曝光区域的清晰成像.该研究成果将为从根源上解决强反射表面因局部过曝光造成的三维点云缺失问题提供重要的解决方案.

摘要：单点式共焦显微镜由于扫描速度低,光能利用率不高逐渐被多点并行的扫描方式代替。现有的并行扫描方式同样存在一些缺点,限制了测量精度的进一步提高。本文研究了基于数字微镜器件(digital micromirror device,DMD)的多路并行共焦显微镜。利用计算机程序控制DMD芯片上微镜的偏转状态,从而对光源进行调制,形成多路光束,其作用相当于可以控制的虚拟针孔阵列。设计了基于DMD的共焦检测光路,采用分光片的方法解决了由于分光棱镜内表面反射造成的重像干扰问题。对所搭建的光路进行了深度响应曲线测试实验,并且建立了基于DMD的共焦显微镜样机。样机的测量实验结果表明:基于DMD的共焦显微镜不仅具有较高的分辨率,并且具有扫描速度快、测量范围大的优点。

摘要：基于动态红外景象模拟技术的需求，设计了一个基于数字微镜器件的红外双波段投影光学系统：焦距150mm，相对口径1：2，全视场角为5．3°，工作波段为红外中波（3～5μm）和红外长波（8～12μm）．系统采用共轴式，由三片球面透镜和一个投影棱镜组成，使用Ge、ZnS和ZnSe三种普通红外材料．引入一个二元光学衍射面，使系统具有结构简单、重量轻、成本低等优点．设计结果表明：在截止频率17ly／mm、像距5．6mm时，光学系统的红外中波的调制传递函数接近0．7，红外长波的调制传递函数大于0．5，设计结果接近衍射极限，能够满足红外景象模拟器的总体设计要求．