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【6h】

基于LCD的实时全息非球面检测技术研究——用LCD进行波面变换的研究

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文摘

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声明

1绪论

1.1课题研究目的和意义

1.2非球面测量技术的发展概况

1.2.1国内外发展概况

1.2.2几种非球面测量方法简介

1.3课题来源

1.4研究的主要内容简介及章节安排

1.4.1研究的主要内容

1.4.2章节安排

2实时计算全息的测量原理

2.1光学全息的基本原理

2.1.1波阵面记录

2.1.2波阵面再现

2.2计算全息的基本原理

2.3实时计算全息法测量非球面的装置

2.4波面变换

2.4.1波面变换的引入

2.4.2非球面与其顶点曲率球面的偏离量的计算

3液晶显示器的调制特性及实验研究

3.1光在液晶显示器中的传播理论

3.2不同偏振方位下调制特性曲线的模拟

3.2.1起偏器和检偏器的偏振方向垂直时的特性曲线

3.2.2起偏器和检偏器的偏振方向平行时的特性曲线

3.3液晶显示器调制特性的分析

3.3.1液晶显示器的振幅调制性质

3.3.2液晶显示器的相位调制性质

3.4液晶显示器相位调制特性的实验测试

3.4.1 TFT-LCD基本性能和参数

3.4.2测量装置和测量方法

3.4.3实验采集的图像

4干涉条纹图像处理技术

4.1图像滤波

4.1.1空域滤波

4.1.2傅里叶变换与频域滤波

4.2图像二值化与阈值选择

4.3边缘检测

4.4细化算法

4.4.1 Hilditch经典细化算法

4.4.2改进的Hilditch细化算法和处理步骤

4.5干涉图的处理过程

4.6实验结果

5计算全息图制作技术研究

5.1傅里叶全息图的制作过程

5.1.1抽样与计算

5.1.2编码

5.1.3绘制

5.2傅里叶全息图的计算机模拟再现研究

5.2.1再现原理与分析

5.2.2 LCD像素数量对再现效果的影响

5.3傅里叶全息图产生波面变换研究

5.3.1关于光波振幅如何取值的探讨

5.3.2波面的模拟再现结果与分析

5.4相息图制作及产生波面变换研究

5.4.1相息图的制作

5.4.2相息图产生波面变换

6软件设计

6.1软件总体设计

6.2主要软件模块的算法设计

6.2.1相位计算模块算法设计

6.2.2相息图编码模块算法设计

6.3程序编写

6.3.1主要开发工具简介

6.3.2图像处理和全息图编码程序的编写

6.3.3相位计算程序的编写

6.4软件测试

7结论及后期工作展望

7.1结论

7.2后期工作展望

参考文献

致谢

攻读硕士学位期间发表的文章

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摘要

在光学系统中采用非球面光学元件能提高像质,简化仪器结构,减少仪器的体积和重量。但是由于非球面面形的复杂性和多样性,使得其检测非常困难,制约了非球面在光电系统中的应用。因此,研究高精度、自动化的非球面测量装置具有重要的意义。计算全息是高精度检测非球面的方法之一。但是利用传统的方法制作计算全息片是一个费时费力的过程,不仅制作成本高、时间长,而且很容易在制作过程中引入误差。为了解决上述问题,本文提出了将液晶显示器(LCD)用于计算全息来实时测量非球面的方法。该方法能简化光学系统,避免制造计算全息板的烦琐过程,不仅可以进行实时检测,而且能够实现测量过程的全数字化控制。 本文研究了实时计算全息的测量原理,设计了非球面检测的装置,在此基础上,重点研究了该方法中的关键技术,即将LCD用于计算全息来产生波面变换的技术。首先研究液晶显示器的振幅和相位调制特性,用MATLAB对其理论曲线进行模拟,并采用双光束干涉测量装置,对SONY公司的型号为LCX023CMT的薄膜晶体管液晶显示器(TFT-LCD)进行了相位调制特性的实验测试。然后研究了相关的条纹图像处理技术,并对实验采集的干涉图进行处理,得到了LCD相位调制特性实验曲线。讨论了计算全息图的制作技术,重点研究了利用傅里叶全息图和相息图产生波面变换的技术,并给出了部分实验结果。最后,讨论了本文相关软件的设计。 研究结果表明,将液晶显示器(LCD)用于计算全息来实现波面变换是可行的,该技术可以实现非球面的实时检测以及测量过程的全数字化控制,大大提高测量效率。

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