摘要：为了提高基于旋转发光二极管(LED)线阵列全景三维显示系统的显示效果,建立了模拟程序。详细分析了视角串扰产生的原因:设计参数和系统误差,并模拟分析了其对显示效果的影响。结果表明通过合理地优化设计参数和控制制造精度能有效地抑制视角串扰的产生。这套模拟程序能很好地再现各个视角视图,并能模拟多种因设计缺陷和系统误差而引起的视角串扰对最终显示效果的影响,进而对系统参数进行优化设计。

摘要：结合微型光谱仪体积小、测量速度快的特点和双光路光谱仪的光束结构,基于双芯光纤和面阵探测器Czerny-Turner光学结构设计并研制成功一种微型双光束光谱检测系统——一双光束微型光谱仪.系统中第一根双芯光纤将光源光强均分成两路,一路作为参考光路,另一路作为检测样品的样品光路.参考光和被测样品光通过第二根双芯光纤传输并同时照明微型光谱仪的入射狭缝,两个纤芯沿狭缝长度(非色散)方向排列.为保证两路光的成像光谱不会发生重叠和串扰,在交叉对称Czerny-Turner光学结构中加入消像散柱面镜元件,运用光学设计软件对光谱仪系统进行了优化设计.光线追迹结果显示,双芯光纤传输参考光路与被测样品光路光束的成像光谱可以在300～800nm范围内分离.依据设计结果加工并装调成功双光束微型光谱仪系统实验样机,实现了参考光谱和被测样品光谱在光谱仪上的同时显示与测量.实验表明,所设计的双光束光谱仪不仅具有双光路的光束结构,而且充分利用微型光纤光谱仪接口及配置灵活的特点,实现了真正意义上具有双光束光路结构的微型光谱仪系统.

摘要：设计了一种采用层叠阵列波导结构的紧凑型穿透式视频眼镜光学系统。光学系统由层叠阵列波导系统、照明系统、目镜系统组成。层叠阵列波导是一种具有角度选择膜系实现穿透式显示的全新光学组合器,可以消除半透半反面波导的鬼像效应;照明系统为LCOS微显示器提供均匀照明,均匀性为92.3%;目镜系统负责光束的准直,对其调制传递函数、点列图、场曲、畸变和色差等参数进行了分析,结果表明获得了良好的光学性能。该穿透式视频眼镜分辨率为825 pixel×480 pixel,系统总重135 g,在20 mm出瞳距离和8 mm×8 mm眼动范围下,实现30°视场,在驱动电路功耗为1 W的情况下,系统亮度为3000 nit。

摘要：设计具有大视场、高分辨率和微小畸变特点的工业检查用光学镜头.将检查物镜的设计与照明系统相结合,利用ZEMAX光学设计软件,对照明系统和成像系统整体进行像差校正和优化设计,利用照明的匹配、明视野和暗视野的变化来改变和提高物镜的实用分辨率.设计了具有上述特点的2.35倍光学镜头,对设计好的镜头进行公差分析、外部机械结构设计,并最终完成装校.搭建调制传递函数(MTF)测试系统,对装校后的镜头进行成像质量检验,测试结果显示,实测MTF值达到理论设计值的80%以上.

摘要：研究了应用于微型光谱仪的平场全息凹面光栅的设计方法,提出了全局优化和反向优化的设计思想.利用全局优化算法求解了用于设计平场全息凹面光栅的非线性方程组,可以通过调整某些像差项的优化权重,快速有效地完成设计;同时利用反向优化算法对设计的中间结果进行工作位置的微量调节,进一步提高了光栅的光学性能,并阐述了平场全息凹面光栅可以具有多工作位置的原因.以遗传算法为例实现了上述优化思想,并基于TCD1304AP线阵CCD探测器,设计了适用于工作波长为380-780 nm的微型光谱仪系统的平场全息凹面光栅.实际系统经测试得到了良好的成像效果,光谱分辨率可达0.8 nm（50μm狭缝）.

摘要：在光学系统偏振传输理论的基础上,对一高数值孔径(NA)的透射式光刻系统进行了偏振分析,分析中考虑了系统的实际特性——现有工艺水平可制备的增透膜、薄膜和基底材料的吸收作用以及偏振照明,以增加分析结果的可靠性。通过计算系统各光学界面的透射率、反射率、吸收率及二次衰减值等偏振参数,得到镀膜、吸收作用以及不同偏振照明对系统传输性能和成像性能的影响。结果表明镀膜能有效提高该光刻系统的性能及稳定性,并可以将不同偏振照明对该系统性能的影响减小至可忽略的水平;同时,显著的基底吸收作用是该系统能量损失的主因,但吸收引入的偏振作用相对总体而言较小。

摘要：利用高速一维LED阵列和圆柱形视差光栅构建了一套360°可视的空间三维显示系统。为了提高它的显示效果,分析了这种系统的成像原理,推导了系统的分辨率、刷新率、显示空间等主要显示参数与系统结构参数之间的关系,并提出了一种提高分辨率的方法。根据分析结果制作了原理样机,同时设计了基于FPGA与并行处理技术的图像传输与分发系统。图像分辨率达到了周视1380pixel,垂直480pixel,并在φ383mm×480mm的柱形显示空间内达到了233pixel×480pixel的单视角分辨率。

摘要：为了降低光纤陀螺的成本,提出一种采用时分复用方法的干涉型双轴光纤陀螺仪方案.通过在单轴光纤陀螺结构中增加2个耦合器和1个光纤环,得到复用双轴光纤陀螺的结构.由于不同长度光纤环的渡越时间不同,在合理设计2个光纤环长度比的条件下可应用时延差分调制方法,可以从调制周期中不同阶段的干涉强度信号中分别得到2个轴的角速率信息.基于上述方案制作了实验样机,对系统的功能和静态性能进行验证测试,结果表明:该方案样机角度随机游走优于0.05°/h1/2,零偏稳定性优于0.85°/h.此双轴系统将每轴角速率的成本约降低了原来的50%.

摘要：基于几何光学原理,提出了一种应用于光伏聚光的复眼型聚光器设计方法,实现了在光伏电池上均匀照度分布。该复眼型聚光器由折射曲面、反射平面、自由曲面以及透射平面等四个曲面组成。由边缘光线原理、光线可逆原理、费马原理并结合斜率角控制法得到聚光器轮廓离散点,通过三维建模软件拟合成实体。采用光线追迹软件模拟太阳光入射到复眼型光伏聚光器。结果显示,该复眼型聚光器的几何聚光比为31×,在太阳光正入射时光伏电池表面照度均匀性为98%,平均高度为9.8 mm。

摘要：微型化、轻型化的穿透式平板显示是近年来穿透式头盔显示的主要发展方向。本文针对传统的45°倾角半透膜阵列式平板显示的鬼像产生问题进行分析,提出了一种改进型的平板显示结构。通过减小膜层倾角,不仅使得各视场光线在波导中的倾角增加从而保证出瞳扩展,而且改变了产生鬼像光线的传播路径。同时,采用有膜层和无膜层的双层波导结构以及特定的尺寸限制,有效地约束鬼像产生的条件。根据分析计算,设计了一种膜层倾角为24°的系统结构,实现了水平和垂直方向的二维扩展,以及20°水平视场和13.4°垂直视场的显示输出。