快速反射镜具有体积小、定位精度高、带宽高、响应速度快等优点，被广泛应用于激光通信、图像稳定系统、天文望远镜等光电系统中。为了对快速反射镜相关研究领域研究者提供一定便利，简要介绍了快速反射镜的工作原理，从多种角度介绍了快速反射镜的分类，并阐述了不同种类快速反射镜的技术特点及性能差异。从技术特点、性能指标、实际应用3方面介绍了多款国内外研究机构的快速反射镜产品。展望快速反射镜的几项关键技术，指出高闭环带宽、高控制精度和数字控制是快速反射镜的发展趋势。

为实现CCD相机高清图像数据的处理, 设计了一种基于FPGA的高速桥接平台, 提出硬件模块的实现方案。在FPGA内部, 使用Verilog HDL对底层电路进行描述; 详细阐述了基于FPGA的SATAⅡ接口管理实现方案, 给出主机端上电初始化模块和设备端上电初始化模块的状态机设计; 说明利用DRP (Dynamic Reconfiguration Port)使SATAⅡ接口向下兼容SATAⅠ接口的实现方法, 设计了速度协商状态机。最后在实验平台上通过板级调试, 固态硬盘和主机成功通讯, 满足SATAⅡ接口的速度要求, 可以用作高清图像处理算法的移植平台。

光学系统像质分析在光学系统设计、加工和装调过程中具有重要意义.像质分析常用的方法有调制传递函数法和波前差法.对于高分辨率光学系统, 传统的一维调制传递函数由于只提供了一维空间频率信息, 因此在像质检测时有一定的局限性.本文基于随机数图像的傅里叶功率谱密度理论, 提出了一种利用随机数图像作为目标物来测量成像光学系统二维调制传递函数的方法;通过利用Newton-Cotes求积公式, 对有像差系统的光学传递函数计算公式做进一步推导, 提出了利用实际成像光学系统的二维调制传递函数值直接计算系统波前差的算法.实验结果表明, 二维调制传递函数较之一维调制传递函数更能真实地反应成像光学系统的成像性能;利用二维调制传递函数计算得到的波前差与理论波前差在轮廓上有较好的一致性, 可以作为实际系统波前差分析的一条新途径.

近年来，多种自由立体显示技术的实现手段如视差壁障、柱状透镜、多层投影技术等被提出。虽然其市场产品众多，然而，对于自由立体显示的效果测试方法和评价指标方面的研究现仍处于起步阶段，如何有效地判断自由立体显示技术的效果优劣，评价显示设备的质量，是自由立体显示技术发展的关键问题之一。本文首先论述了自由立体显示的常规测试方法，包括主观测试、客观测试、统计测试3类，进而对几种最新的基于亮度分析的典型自由立体显示效果测法和指标进行了技术分析;最后总结了自由立体显示测试的发展方向，指出其会向主观与客观测试结合，仿生人类视觉的信息采集、信息处理方向发展，以使对其显示效果的测试更全面，结果更接近人的真实感受。

主要研究并设计了消除自由立体前投影显示亮线的增透膜系。分析了显示亮线产生的原因，该亮线是由微柱透镜表面的反射造成的。选用Ta2O5和SiO2设计了13层高硬度和高透过率的增透膜。三者的热膨胀系数基本一致，避免了膜层的断裂。该膜系的SiO2膜层总厚度大于1μm，大大提高了增透膜的耐摩擦性。Ta2O5膜层总厚度只有33.1nm，大大减少了高温蒸发时间，避免了PMMA板材的高温变形。镀膜后透镜板在可见光波段透过率理论最高可达98%左右，消除了表面反射亮线，大大提高了柱镜板的透过率。

设计了一种单激光器双光子三维光存储系统。区别于目前普遍采用的双激光器方案, 单激光器双光子三维光存储系统结构紧凑、体积小、光程短、所需元器件少。通过衍射光学元件的使用, 实现了单一激光器, 单一物镜和单一主光路的目标。该系统的聚焦伺服线性区为4λ, 与现有的DVD伺服系统兼容。系统选层距离与衍射光学元件的位移距离呈近似的线性关系, 选层伺服易于控制。当选层厚度为0.3mm时, 衍射光学元件的最大位移距离为5.254mm, 系统所需空间小。衍射光学元件表面微结构的最小环带间距为18.202μm, 高度为1.6μm。

介绍了应用微柱透镜阵列的自由立体前投影显示的原理。推导出确定自由立体前投影屏幕中微柱透镜参数的公式, 详细给出了一种设计方法。根据此方法设计了一块采用微柱透镜阵列的自由立体前投影屏幕, 在Lighttools中对采用此屏幕的投影系统进行仿真模拟, 仿真结果显示有5个比较明显的视区, 视区间隔比较连续。搭建屏幕和投影系统进行实验验证, 实验结果与仿真结果一致, 串扰度为7.9%, 图像重合度为1.008, 在观察面处立体效果显著。实验结果验证了应用微柱透镜阵列的自由立体前投影显示的可行性。与背投影的自由立体显示技术相比, 自由立体前投影显示具有装调快、占用空间小、投影距离灵活可调的优点, 将是未来大屏幕自由立体显示的一个重要发展方向。

针对手机等移动终端设备中的摄像模组, 提出了一种嵌入式自动聚焦控制系统。该系统以AD5820作为聚焦电机的驱动IC, 以OV5642作为图像传感器, 利用68013单片机进行数据处理并控制驱动IC调整镜头的位置, 完成准确自动聚焦。系统通过控制音圈电机带动镜头行程变位, 获取一系列图像; 计算每幅图像清晰度评价值构成清晰度评价曲线; 采用梯度函数作为图像清晰度评价标准; 并用全程搜索的方式找到图像清晰度最大值时镜头的位置, 从而达到聚焦的目的。实验验证显示, 系统的聚焦分辨率能达到5~10 μm, 响应速度小于70 ms。自动聚焦实物拍摄图像清晰, 能够很好地满足摄像模组自动聚焦的需求。

光学头力矩器的空间磁场分布直接决定了力矩器的动态性能,对磁场进行准确分析是力矩器设计的前提。分析了悬线式力矩器的空间磁场产生机理,并采用有限元分析法进行了理论推导。以一款动线圈式二维对称型只读悬线式力矩器为例,采用有限元仿真软件(ANSYS)分析并设计了其空间磁场分布,对影响力矩器空间磁场分布的相关因素进行了分析。将采用有限元法对悬线式力矩器空间磁场仿真计算得出的力矩器动态特性参数与实测力矩器动态特性参数相比,其结果均符合力矩器的设计要求,证明基于有限元分析法的悬线式力矩器空间磁场设计是可行的。

光存储中的光学系统是一种非同轴光学系统，其中各个光学元件的设计位置与装配精度是保证系统光线正常传输并获得准确信号的前提。四元数方法是一种可以方便地描述空间光线的传输计算与坐标变换的数学方法。通过将四元数引入到光学头光学系统的建模中，使用四元数法表征非同轴光学系统的传输方式，并给出建立光学元件的设计、安装参数与聚焦光斑、读出光斑之间关系的流程图。据此模型对各个独立的研究对象进行分析的结果，对光存储中光学系统的设计与生产装配工艺的制定有指导意义；同时，以此模型分析物镜的连续运动对光斑和读出信号的影响，对光学头中的可执行机构力矩器的设计有实践作用。