数字光投影仪（DLP）已被广泛使用在条纹投影三维测量领域，投影条纹图的比特位深以8 bit居多，限制了可投影图案的数目与速率，也局限了三维重建的可用算法且造成相机速率冗余。为解决该问题，提出一种灵活使用比特位深的条纹投影方法，研究了不同比特数条纹图案的生成与投影方式，分析了比特数降低对条纹投影测量的影响，并总结了不同比特数下对应适用的编码测量方法和应用场景。实验从测量精度、抗噪性和抗运动模糊能力3个方面着重对比了8 bit和6 bit条纹投影方法的测量性能，证明了6 bit条纹投影方法具有编码方式灵活和重建速率快的优势。对比了6 bit和1 bit条纹投影方法的测量深度范围，发现6 bit条纹投影方法是一种高鲁棒、大景深的低速动态三维测量方案。该方法有效拓展了条纹投影方法的灵活性，充分利用了相机的冗余速率，扩大了对应三维重建可选择算法的范围，可适用于更多的基于条纹投影的三维测量系统。

A polymer based horizontal single step waveguide for the sensing of alcohol is developed and analyzed. The waveguide is fabricated by 3-dimensional (3D) printing digital light processing (DLP) technology using monocure 3D rapid ultraviolet (UV) clear resin with a refractive index of n = 1.50. The fabricated waveguide is a one-piece tower shaped ridge structure. It is designed to achieve the maximum light confinement at the core by reducing the effective refractive index around the cladding region. With the surface roughness generated from the 3D printing DLP technology, various waveguides with different gap sizes are printed. Comparison is done for the different gap waveguides to achieve the minimum feature gap size utilizing the light re-coupling principle and polymer swelling effect. This effect occurs due to the polymer-alcohol interaction that results in the diffusion of alcohol molecules inside the core of the waveguide, thus changing the waveguide from the leaky type (without alcohol) to the guided type (with alcohol). Using this principle, the analysis of alcohol concentration performing as a larger increase in the transmitted light intensity can be measured. In this work, the sensitivity of the system is also compared and analyzed for different waveguide gap sizes with different concentrations of isopropanol alcohol (IPA). A waveguide gap size of 300 μm gives the highest increase in the transmitted optical power of 65% when tested with 10 μL (500 ppm) concentration of IPA. Compared with all other gaps, it also displays faster response time (t = 5 seconds) for the optical power to change right after depositing IPA in the chamber. The measured limit of detection (LOD) achieved for 300 μm is 0.366 μL. In addition, the fabricated waveguide gap of 300 μm successfully demonstrates the sensing limit of IPA concentration below 400 ppm which is considered as an exposure limit by “National Institute for Occupational Safety and Health”. All the mechanical mount and the alignments are done by 3D printing fused deposition method (FDM).

传统的陶瓷成型工艺存在着材料利用率低、能量消耗高等问题。为此, 本文利用数字光处理(DLP)3D打印技术, 制备了精细、复杂结构氧化锆陶瓷。实验配置了固相质量分数72.5%的陶瓷-光敏树脂浆料, 以紫外光为光源, 使浆料逐层固化, 叠加成型。实验还研究了曝光时间、曝光强度等因素对固化深度的影响, 优化后的陶瓷浆料表现出良好的固化效率与成型精度。最后本文还研究了烧结温度对陶瓷器件致密度以及维氏硬度的影响。最终制造出了致密度达95%以上、维氏硬度11.3 GPa、XRD表征为四方相的氧化锆陶瓷器件, 实现了复杂陶瓷器件的快速打印制备。

随着投影技术的发展,投影系统已被广泛应用于工业和消费电子领域,为了适应市场对其微型化、高清画面和低功耗的要求,设计以德州仪器的DLP2010芯片组为核心,以FPGA为前端控制器,通过I2C和并行视频图像信号对0.2 in(1 in=25.4 mm)DLP芯片组进行控制及图像的投影显示。该设计可使整个设备体积微型化、能耗低、投影图像清晰,适合穿戴式微投影场景的使用。

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。

为了提高 DLP投影照明系统中准直部分的准直度并简化准直光路, 采用一种自由曲面的 TIR透镜作为 DLP投影照明系统的准直器件。首先根据空间斯涅耳定律推导出反射曲面以及透射曲面母线上的点的坐标关系, 并采用迭代的方法使用 Matlab软件计算出母线上各个点的坐标并绘制出曲线图形, 然后利用 Pro/Engineer对 TIR准直透镜进行建模得到 TIR准直透镜的模型。分别用理想点光源和扩展光源进行模拟, 经过 TIR透镜准直后光束发散角在±7°以内, 并根据选用的 DMD芯片和 LED光源选择合适的 TIR透镜参数, 建立 DLP投影照明系统后进行模拟仿真, 最终均匀度达到了 90%, 满足了投影照明系统的需求。

利用误差扩散方法产生二元编码正弦光栅可以消除数字投影仪的非线性对投影光栅正弦性的影响，且能充分利用基于数字光处理技术(DLP)投影仪中数字微镜的二元高速开关特性，高速投影二元编码正弦光栅。投影仪分辨率不足会导致电子二元编码正弦光栅正弦性下降，从而影响测量精度。先对比了两种典型误差扩散编码算法：Floyd-Steinberg距离加权和Sierra Lite“蛇”形扫描获得的光栅的正弦性。然后针对目前DLP 投影仪产生频率较高的二元编码正弦光栅时，二元编码正弦光栅的正弦性较差的问题，提出了两种改善方法：1) 利用柱透镜卷积作用，在栅线方向上对二元编码正弦光栅进行平滑；2) 组合多帧具有不同微结构的二元编码正弦光栅，来减小二元编码正弦光栅的误差，保证相位测量轮廓术(PMP)方法的测量精度。所提方法充分利用了DLP 投影二值图像的高速特性，又明显改善了由于DLP 分辨率有限导致的二元编码正弦光栅的正弦性较差的问题，实验验证了这两种方法的有效性。