数字光处理背投电视色度学特性的研究

以色度学的基本理论为基础,结合数字光处理光学引擎的工作原理,探讨了单片式数字光处理光学引擎的彩色显示原理和色温调节原理.提出了单片式数字光处理光学引擎色度学特性的理论计算公式,并利用该公式对夏新DL52HWT型投影电视光学引擎的显示三原色色度坐标、白场平衡的色度坐标和相关色温以及颜色复现误差等色度学特性进行了计算和分析,并对理论计算公式进行了验证.     

LCD投影系统光学引擎的计算机仿真分析

光学引擎是决定LCD投影系统色度、光度品质的核心部件之一。根据投影系统光学引擎的结构特点，结合色度学原理，利用光路追踪法编制了光学引擎的色度、光度仿真分析软件。仿真分析软件具有双向功能：对引擎的光学系统可进行色度光度计算，并可根据色度、光度指标优化光学引擎结构。将仿真与实际的光学引擎进行了对比实验，得到多组投影视场的色坐标对比数据，最后用软件优化了一个光学引擎，得到该引擎结构的优化数据。实验结果表明：该软件可提高光学引擎的设计效率。     

相关色温测量不确定度分析

相关色温是表征光源光谱特性的重要参量,而国际上并无相关色温测量不确定度的解析公式。本文分别采用不确定度传播律法和蒙特卡罗两种方法分析相关色温的测量不确定度。对于不确定度传播律方法,从相关色温的基本定义推导给出相关色温灵敏度系数公式,进而评价相关色温测量不确定度。数值计算的相关色温随光谱功率的变化验证了相关色温灵敏度系数公式的正确性。对于蒙特卡罗方法,采用蒙特卡罗模拟生成一组光谱数据,然后计算相应的相关色温及其分布,从而得到相关色温的测量不确定度。结果表明两种方法得到的相关色温测量不确定度吻合,在不考虑光源光谱的关联时,相关色温不确定度与波长间隔的平方根近似成正比。     

基于混合光源的星模拟器光谱研究

提出了一种基于氙灯和卤钨灯混合光源的星模拟器光谱模拟方案.采用氙灯和卤钨灯组成宽光谱光源灯阵,并通过色温模拟与控制模块后射入积分球,为星模拟器提供理想光源,模拟出与特定色温3 900K,4 800K,6 500K相近的光谱曲线.通过对标准黑体光谱曲线的仿真,计算出滤光片各个微小波段最优透过率,并对微小波段区间的透过率进行区间合并处理,得到满足设计指标要求的滤光片透过率,实现对特定色温光谱曲线的模拟.仿真结果表明,采用本文方案能够满足微小波段匹配模拟误差在10%以内,用相对面积法验证匹配误差在4%以内,从而为星模拟器模拟特定色温的光谱曲线提供有效的方法.     

自聚焦多模光纤模式色散的几何光学与波动光学处理方法

自聚焦多模光纤相比阶跃型多模光纤,模式色散要小两个数量级,现在广泛用于局域网。对于自聚焦光纤模式色散的处理方法主要是基于原用于量子力学的WKBJ近似方法。本文从几何光学和波动光学两个角度分析处理自聚焦光纤的模式色散,得到了与WKBJ方法完全相同的结果。在几何光学的处理方法中,利用费马原理作指导,引入远轴光线与近轴光线概念的区别,用微扰的近似方法解光线方程,最后得到自聚焦光纤的模式色散。在波动光学的处理方法中,基于波动方程,将光纤模式近似成厄米高斯模式,依然采用近轴近似和远轴近似的概念,通过计算传播常数得到模式色散。两种处理方法得到的模式色散结果一致,且处理过程物理意义清楚,非常适合教学时采用。     

基于冷暖白光LED的可调色温可调光照明光源

可调色温可调光光源是实现智能照明的基础。充分利用发光二极管(LED)光源的可控性,采用冷暖白光LED和两通道脉冲宽度调制(PWM)法,设计研制成功了可调色温可调光动态照明光源。从人们关心的照明光源参数出发,依据选用冷白LED光源和暖白LED光源光度色度参数,建立了给定光度量输出时冷白LED光源控制占空比计算的模型,探讨了基于色温目标控制参数占空比的约束条件。实验表明,混色光源调节色温时光通量的起伏小于2.5%,相关色温偏差在10K以内,调光时色温基本不变,设计结果良好;同时,在分析过程中实际设计混色光源参数和选择光源的性能指标参数一致,表明这种方法既直观又具有很好的实用性。     

二分法优化计算LED光源相关色温

色温和相关色温是LED光源的重要参量.从原始光谱数据到色品坐标(u,v)再到色温和相关色温的计算过程相当复杂,需要一种优化算法来简化计算量.因此,从色温的色度学定义出发,简要分析了直接内插法、逐点法和甬数曲线拟合法三种色温计算的经典算法,并分别指出了它们的优缺点,在此基础上提出了二分法这种新的色温优化算法.详细介绍了二分法的基本思想、程序流程等.利用软件编程实现这几种算法,通过普朗克黑体辐射公式计算得到一系列色温的理论光谱和白光LED仪器实际测试光谱,对比二分法和各种经典算法的速度和结果,证明了二分法是一种适合于计算机程序化实现的高精度高速度的色温算法.     

光源相关色温与分布温度的实验分析

在国家色温基准改造课题中,通过光谱辐射测量法得到色温副基准灯的相对光谱功率分布,分别采用四种不同的算法计算出光源的相关色温以及分布温度。为了比较这些计算方法的差别,由相关色温和分布温度反算出相应的光谱功率分布,分析了与光源原始分布的偏差。对采用不同算法得到的色坐标进行了对比,进一步阐明了光源的分布温度与相关色温之间的区别和联系。     

光谱成像的图像颜色恒常性计算方法

光谱成像可以记录拍摄场景的光谱信息,从而实现颜色的高保真复现,图像的光谱信息通常同时混合了物体的光谱信息和光源信息,所以现有的光谱成像颜色还原需要通过提前放置的标定板或已知光谱特性的物体获取拍摄环境的光源信息,再进行图像的颜色恒常性校正。但光谱相机在实际使用过程中,通常难以满足上述条件,从而对图像高保真颜色还原提出挑战。针对此问题,提出一种光谱成像的图像颜色恒常性计算方法,将光谱成像系统获得光谱数据转换到XYZ颜色空间,并将图像分区域进行统计得到图像的统计点,通过大量常见光源的分布规律,给统计点施加位置权重和色温权重,同时设置亮度权重去除图像中过暗和过饱和的统计点,利用加权平均获得环境光的色度参数,根据需求将图像的XYZ颜色空间数据转换到RGB颜色空间,根据环境光的色度参数计算图像不同通道的增益,从而完成光谱图像的颜色恒常性计算。为了验证所提出算法的有效性,对140张光谱图像进行处理,计算算法得到的环境光色度参数和真实光源色度之间的再现角误差,对校正结果进行评价,结果表明提出的算法明显优于光谱图像不做处理和灰度世界法。为进一步分析算法校正结果与人眼感知之间的联系,设计颜色心理物理学实验...     

用三基色荧光粉改善荧光灯的光学特性

本文对目前正在普及应用的三基色荧光灯的光学特性进行探讨,获得了在一定条件下三基色荧光粉的最佳组合,对改进荧光灯的光效和光色有一定的指导意义.本文对三种荧光粉组合的光学特性进行全面讨论,给出荧光粉组合与光谱组合之间的定量关系,找出在实际应用于低气压氩汞放电灯时,在任意色温条件下的最优光度和色度状态.     

Polarization and Color Separator Using Binary Phase Grating with Subwavelength Period

A data projector using three liquid crystal display panels has a complex optical system. The illuminating optics separate the beam from a light source into three primary colors and separate those into opposite polarizations using multi-layer films and prisms. A reflection grating with the period of subwavelength has high diffraction efficiency for p polarized light and high regularly reflectance for s polarized light. The diffraction angle of a grating largely depends on the wavelength, because a diffractive optical element (DOE) has large chromatic dispersion. The grating with the period of subwavelength can separate the unpolarized light into polarization components effectively using its polarization dependency and can separate white light into color components using its chromatic dispersion simultaneously. The grating makes the optical system simpler and smaller than those with conventional devices. In this paper the efficiency of polarization separation for the grating is calculated by a rigorous analytical method. Next, the condition for color separation is calculated by Snell#x0027;s law, and an optical system using a grating that performs polarization and color separation is proposed. Experimental results of the DOE fabricated are well matched with those of this simulation.     

微型投影机光学引擎的研究

设计了一种针对个人用户使用的微型投影机光学引擎,系统为单片式数字光线处理器结构,采用红绿蓝三色大功率高亮度发光二极管作为光源,使用X棱镜作为合色元件,从而实现38.1～50.8 cm的彩色投影显示.对设计结果进行理论分析后可知,设计结果满足投影显示对颜色的要求,光学引擎的理论效率为16.1%.同时利用Light Tools仿真软件对系统进行建模分析,300万条光线追迹仿真的结果表明,光学引擎的效率为14.6%,与理论分析结果基本符合,屏幕上光通量为22.8 lm,其美国国家标准协会规定的九点照度均匀性达到91.55%和-93.36%,满足设计要求.     

白光LED荧光粉层的光学设计及研究

荧光粉粒子浓度的优化设计是改善白光LED颜色品质和流明效率的重要手段。通过光学仿真方法可以分析荧光粉层不同粒子浓度对LED光强分布和色度均匀性的影响。仿真结果表明,随着荧光粉粒子浓度的增加,荧光粉层对蓝光的散射和吸收增强,LED的流明效率增大,光强分布逐渐变均匀,光斑的色度由蓝光逐渐向白光转变。当荧光粉的粒子浓度为105/mm3时,LED的光强分布最均匀,接近朗伯余弦分布。此时,LED光斑的色度坐标接近等能白光源,色度均匀性的空间分布较好。     

Sensitivity improvement of broadband electro-optic polymer-based optical phase modulator using 1D and 2D photonic crystal structures

This Letter introduces the design and simulation of a microstrip-line-based electro-optic(EO) polymer optical phase modulator(PM) that is further enhanced by the addition of photonic crystal(PhC) structures that are in close proximity to the optical core. The slow-wave PhC structure is designed for two different material configurations and placed in the modulator as a superstrate to the optical core; simulation results are depicted for both1 D and 2D PhC structures. The PM characteristics are modeled using a combination of the finite element method and the optical beam propagation method in both the RF and optical domains, respectively.The phase-shift simulation results show a factor of 1.7 increase in an effective EO coefficient(120 pm/V) while maintaining a broadband bandwidth of 40 GHz.     

基于数字微镜的光谱可调星模拟器光源系统

为满足对星敏感器在各种谱线分布下对探测能力的高精度标定,提出了一种基于数字微镜的星模拟器光源系统设计方案,在一定程度上解决了由星模拟器与星敏感器观星的色温不匹配对星敏感器光信号定标精度产生的问题。从理论上分析了光谱不匹配影响定标精度的原理,设计了基于数字微镜器件的光谱可调的恒星光谱模拟系统。采用遗传算法作为光谱匹配,通过遗传算法求解不同的光谱构造函数实现对不同光谱的模拟。最后分别对5 nm分辨率和20 nm分辨率的光谱模拟系统在3 900,4 800,6 500 K 3种色温下进行了测试。测试结果表明,该星模拟器的恒星光谱模拟精度在5 nm分辨率下优于2%,在20 nm分辨率下优于5%。     

基于自回归模型的光阱中粒子运动模拟

通过分析光阱中颗粒位移信号特性, 建立描述粒子受限布朗运动过程的自回归模型, 进而提出了一种基于自回归模型的光阱中颗粒运动信号模拟的新方法. 对半径为1 μm的粒子处于光阱刚度分别为10, 20, 50 pN/μm 光阱时的位移信号进行了模拟, 得到的模拟位移信号的自相关函数与理论值相一致. 为了进一步阐明自回归模型的有效性, 在相同光阱参数下, 分别采用自回归模型与蒙特卡罗方法模拟光阱中微粒的位移信号, 采用功率谱法分别对两种模拟方法所得的微粒位移标定光阱刚度, 结果表明自回归模型方法能够取得和蒙特卡洛法相同的精度. 因此, 本文为分析光阱中粒子的随机运动提出了一种新的模拟方法, 可以用来对光阱中的噪声及特性进行分析. 关键词： 光阱 布朗运动 信号模拟 自回归模型     

Optical Interpolation of Volume Data Using Pseudo Color and an Electro-Optical-Hybrid-System

Volume data is interpolated using pseudo color and an electro-optical-hybrid-system. The method proposed in this paper is called optical interpolation. The visualization of a volumetric array of computed tomography data is achieved using the optical interpolation technique in combination with the optical model and the electro-optical-hybrid-system. To show the advantages of optical interpolation, the results are compared with those obtained by the traditional technique.     

垂直向列型彩色滤光膜硅覆液晶微显示器的三维光学建模

针对垂直向列型彩色滤光膜硅覆液晶微显示器件中的微型彩色像素建立了三维光学模型. 首先, 对彩色液晶器件的机电特性进行了分析; 其次, 利用扩展琼斯矩阵计算出器件的光反射率; 最后, 采用标准RGB协议将所研究的垂直向列型彩色滤光膜硅覆液晶微显示器件中各像素点的光反射特性还原成彩色图像. 用上述过程所建立的三维光学模型进行了垂直向列型彩色滤光膜硅覆液晶微显示器件的光学特性研究, 并与实验数据进行了比较. 比较结果显示, 模拟得到的垂直向列型彩色滤光膜硅覆液晶微显示器件的光学特性与实验结果非常符合.     

基于Ansys的光学器件热变形仿真与分析

由于环境温度的作用,光学器件在应用环境中的热变形对光学仪器的整体性能产生重要影响,利用有限元分析系统对光学器件进行热变形分析,为器件设计提供科学依据和有效支持。提出基于Ansys的热变形仿真分析方法。该方法包括问题分析、Ansys热变形仿真和数据分析3个步骤,并对每一步内容作了详细阐述和说明。以某光学仪器的关键器件为分析对象,用该方法进行了热变形仿真,应用Matlab软件进行结果数据分析,得到了器件反射镜面在40℃和-10℃环境温度影响下产生的平行差分别为7.62412″和8.56317″。所得结果与实验结果基本一致,证实了该方法的有效性。     

Optical color image encryption based on an asymmetric cryptosystem in the Fresnel domain

In recent years, optical color image encryption has attracted much attention in the information security field. Some approaches, such as digital holography, have been proposed to encrypt color images, but the previously proposed methods are developed based on optical symmetric cryptographic strategies. In this paper, we apply an optical asymmetric cryptosystem for the color image encryption instead of conventional symmetric cryptosystems. A phase-truncated strategy is applied in the Fresnel domain, and multiple-wavelength and indexed image methods are further employed. The security of optical asymmetric cryptosystem is also analyzed during the decryption. Numerical results are presented to demonstrate the feasibility and effectiveness of the proposed optical asymmetric cryptosystem for color image encryption.