Moire放大器设计分析及方法研究

• 作 者: 欧阳春宝
• 出 处: 中国科学技术大学
• 发表日期: 2020年02期
• 关键词: moire放大器 moire深度 高阶moire moire成像特征

moire放大器,一般为具有周期结构的显示层及基底层组成的光学成像装置,透过该装置,可以观察到具有立体动态效果的放大moire图案。本文介绍了微透镜阵列作为显示层及微图形阵列作为基底层的moire放大器结构,并深入分析和讨论了该moire放大器的静态及动态成像特征,这些成像特征使moire放大器广泛应用于防伪、姿态估计、传感等领域。目前发展的moire放大器的设计分析方法主要分为两类:集成成像方法和moire方法。集成成像方法基于微透镜阵列的综合成像原理,可以分析各种moire成像特征,然而该方法计算复杂,并不能体现Moire放大器周期性的结构特点。因此,对于moire放大器的成像分析更多的是采用比较简单的几何变换方法等moire方法。然而,这些moire方法停留于2D平面变换的1阶moire分析,相关的研究者也没有进一步开展对深度特征、高阶moire成像特征的方法研究,而深度和高阶moire是moire放大器的重要成像特征。本文基于视差感知深度及高阶moire叠合放大原理,提出一种改进的moire放大器设计分析方法。基于该方法,不仅可以实现对moire图案放大、旋转、跳变等成像特征的分析,还可以实现对moire成像深度特征及高阶moire成像特征的分析,这对全面深入理解moire放大器的成像特征具有重要意义。基于本文发展的moire设计分析方法,本文设计制作了多种moire放大器,并对其moire成像进行了模拟和实验分析。微图形阵列结构相对微透镜阵列周期一致和不一致情况下的3种典型moire放大器结构的成像模拟和实验结果,充分体现了 moire放大器成像上的moire放大及moire动态特征。moire放大器的深度分析模拟结果表明,本文方法可以实现对moire深度及其动态变化的分析,并能比较简单的依据moire深度对moire放大器进行设计。高阶moire成像的模拟和实验结果表明,moire单元放大率与阶次无关,moire周期放大率是一阶moire周期放大率的阶次m分之一,进一步分析表明moire成像可以看成是放大叠合的过程,而并非只是单纯的放大过程。这些结果充分体现了 moire放大器的moire放大、moire深度、moire动态变化相关成像规律及高阶moire成像叠合放大效果,验证了本文方法的合理性和有效性。