The aim was to develop, manufacture and evaluate diffractive lenses, or diffractive optical elements (DOE), for use in correlation with a camera to add perspective in pictures. The application is a miniaturized submarine developed in order to perform distant exploration and analysis in harsh and narrow environments. The idea is to project a laser pattern upon the observed structure and thereby add geometrical information to pictures acquired with an onboard CMOS camera. The design of the DOE-structures was simulated using the optimal rotational angle method (ORA). A set of prototype DOEs were realized using a series of microelectromechanical system (MEMS) processes, including photolithography, deposition and deep reactive-ion etching (DRIE). The projected patterns produced by the manufactured DOEs were found to agree with the simulated patterns except for the case where the DOE feature size was too small for the available process technology to handle. A post-processing software solution was developed to extract information from the pictures, called Laser Camera Measurement (LCM). The software returns the x, y and z coordinate of each laser spot in a picture and provides the ability to measure a live video stream from the camera. The accuracy of the measurement is dependent of the distance to the object. Some of the patterns showed very promising results, giving a 3-D resolution of ~0.6 cm, in each dot, at a distance of 1 m from the camera. Lengths can be resolved up til 3 m distance from the submarine. / Tillämpningen finns i en miniatyriserad ubåt framtagen för utforskning och analys av svåråtkomliga och trånga håligheter. Målet var att designa, tillverka och utvärdera en diffraktiv lins (DOE) för användning tillsammans med en kamera för att skapa perspektiv i bilder. Idén var att projicera ett lasermönster på objektet och därmed lägga till geometrisk information till bilderna tagna med CMOS kameran. Utformningen av DOE-strukturerna simulerades med the optimal rotational angle method (ORA). En uppsättning av prototyp DOE-linser tillverkades med hjälp av en serie mikrostrukturteknikprocesser, bland annat fotolitografi, deponering och plasmaetsning. Mönster projicerade med de tillverkade DOE-linserna stämde väl överens med önskade mönster, med undantag för de DOEs där strukturstorleken underskred processens begränsningar. En programvara, kallad Laser Camera Measurement (LCM), utvecklades för att extrahera information från bilderna. Programvaran returnerar x, y, och z koordinaterna för varje laserpunkt i en bild och ger möjlighet att mäta i en kontinuerlig videoström från kameran. Mätosäkerheten är beroende av avståndet till objektet. Vissa mönster gav mycket lovande resultat, med en 3-D upplösning på ~0.6 cm, i varje punkt, på ett avstånd av 1 m från kameran. Längder kan upplösas upp till 3 m från kameran där ett så kallat far-field uppstår. / DADU
| Identifer | oai:union.ndltd.org:UPSALLA1/oai:DiVA.org:uu-112681 |
| Date | January 2009 |
| Creators | Berglund, Martin |
| Publisher | Uppsala universitet, Rymdtekniskt centrum |
| Source Sets | DiVA Archive at Upsalla University |
| Language | English |
| Detected Language | Swedish |
| Type | Student thesis, info:eu-repo/semantics/bachelorThesis, text |
| Format | application/pdf |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
| Relation | UPTEC F, 1401-5757 ; 09077 |
Page generated in 0.0021 seconds