中国人民解放军战略支援部队信息工程大学信息系统工程学院，河南 郑州 450001
针对室内可见光通信的通照一体需求，为实现高效数据通信和调光控制相结合，在多层非对称裁剪光正交频分复用（LACO-OFDM）信号分时正负叠加调光方法的基础上，通过在LACO-OFDM信号上叠加一个经过设计的周期信号来产生叠加的LACO-OFDM（SLACO-OFDM）信号，可以在不引入额外干扰的情况下，降低多层信号的峰均功率比。再利用正负SLACO-OFDM信号按比例结合的方式来实现混合调光。分析了通信和调光约束条件下，层间功率比例因子和混合比例因子的设置方法。提出的混合SLACO-OFDM具有更小的峰均功率比，充分利用了发光二极管（LED）整个动态范围。仿真结果表明，提出的调制方法相对于传统的多层传输方式可以获得更好的误码率性能，相对于常见调光调制方式可以获得更高的频谱效率。
光通信 可见光通信 调光控制 峰均功率比 混合多层调制
大连工业大学光子学研究所，辽宁 大连 116034
一个舒适健康的办公室照明环境，不仅可以提高工作效率，还可以避免不舒适的光环境对身体造成伤害。但是大多数办公室在照明节能和照明舒适度方面仍然存在一些问题。为了解决这些问题，本文提出了一个将日光照度和占用情况作为输入、灯具的调光系数K（0K≤1）作为输出的照明控制系统。该系统通过算法得出日光照度、占用情况、相邻灯具的照度分量与调光系数K之间的线性数学模型，采用Matlab最小二乘法求得每个灯具的最佳调光系数。采用DIAlux软件验证照明系统下的办公室光环境，结果表明，在该系统控制下被占用的工作面照度均达到500 lx，未占用的工作面照度均达到300 lx，照度均匀度大于0.7，解决了白天照度均匀度低的问题。在满足办公室光环境的基础上，该照明系统在白天和夜间的节能效率分别达到了66%和14%。
光学设计与制造 办公室照明环境 照明系统 调光系数 DIAlux 激光与光电子学进展
2023, 60(15): 1522003
苏州科技大学电子与信息工程学院，江苏 苏州 215009
作为前景广阔的高动态对比度显示系统，基于Mini-LED背光的液晶显示受到越来越多的关注。由于背光分区和液晶漏光问题，Mini-LED背光LCD中出现光晕效应，降低了图像质量。为了准确再现不同参数下的光晕效应，建立了精确的Mini-LED背光LCD显示系统光学模型。基于该模型设计了系统的视觉感知实验，研究不同Mini-LED背光分块大小、不同LCD对比度以及不同背光调制算法下，人眼对光晕效应的感知效果。实验结果表明，Mini-LED背光分块大小和调制算法对光晕效应有显著性影响，而LCD对比度对光晕效应感知无显著性影响。随着Mini-LED背光分块大小的增大，光晕效应显著增强。背光分块视角在0.5°及以上时，受测者能够较容易地感知到光晕效应。同时，主观实验结果和客观评价结果具有较高线性相关性。研究结果可为Mini-LED背光LCD显示系统的设计提供理论参考。
成像系统 Mini-LED背光 局部调光 光晕效应 视觉感知 激光与光电子学进展
2023, 60(12): 1211004
1 深圳大学电子与信息工程学院，广东 深圳 518060
2 深圳光峰科技股份有限公司，广东 深圳 518052
高动态范围（HDR）激光显示一方面可以显示接近人眼动态范围的高对比度场景，另一方面可以最大化显示色域，是下一代显示技术的重要发展方向。为了实现高亮度、高效率、低成本的HDR激光显示，提出了一种基于区域调光的HDR激光显示架构，即模块化的激光光源通过光纤阵列的方式拼接出一个阵列照明光场，在图像显示时，每个激光器会根据画面各个区域的亮度来动态控制发光强度，而空间光调制器会根据动态的照明光场和要显示的图像内容进行相应的像素调制。另外，针对激光器波长差异导致的显示色差，提出了一种消除激光色差的区域调光算法，其主要原理是，激光器调制光强输出后，空间光调制器上的每一个像素点均根据该处混合照明光的三基色色坐标计算出对应的调制值，进而实现HDR图像的无色差显示。
仪器、测量与计量 激光显示 高动态范围 区域调光 激光色差 激光与光电子学进展
2022, 59(23): 2312003
1 合肥工业大学 微电子学院，合肥230009
2 合肥工业大学 光电技术研究院，合肥30009
3 合肥工业大学 仪器科学与光电工程学院，合肥20009
提出了一种基于图像区域特征的分区调光算法。首先，按背光分区对相应显示区域的图像特征进行提取和分类；然后基于改进的误差修正法得到该分区的初始背光值，再根据图像细节特征来调节亮度调光因子，最终确定输出的背光值；最后将输入显示图像使用高斯滤波进行高低频分离，按照细节含量的不同进行基于S曲线的像素补偿。实验结果表明，采用所提调光算法的显示器，与未采用调光技术的显示器相比，背光功耗降低了38.36%。与原有误差修正算法相比，图像的平均峰值信噪比提高了7.83 dB，平均信息熵提升了6.32%。证实本算法可以在较大幅度降低显示功耗、提升静态对比度的同时，更多地保留了原图像细节。
动态调光 液晶显示 图像分类 S曲线 高斯滤波 local dimming LED image classification S curve Gaussian filtering
战略支援部队信息工程大学，河南 郑州 450001
基于IEEE 802.15.7标准中的OOK（On-Off Keying）调光模式，提出一种基于删除polar码的调光方案，该方案在获取尽可能高质量的可见光通信性能的同时，还可以支持用户的调光需求并抑制闪烁对人眼带来的不适。利用基于列贪婪删除算法的删除polar码方案及CRC（Cyclic Redundancy Check）校验支持的SCL（Successive Cancellation List）译码方法，本方案可以获得优越的误码性能；利用置位式伪随机扰码对删除polar码加扰，以获得01平衡、游程长度受限的数据序列，使灯光变化在最大闪烁时间段（MFTP）内，避免人眼感知到不适的灯光闪烁；利用插入补偿符号（CS）的方式使平均光强度符合用户调光需求。经仿真比对分析，发现该方案能支持用户任意调光率（0~1）需求。在调光率为0.5时，与其他使用前向纠错（FEC）码进行调光的方案相比，本文所提方案在码率为0.5的情况下传输效率有1.25倍以上的提高；在调光率为0.2、误比特率为10-4时，本文方案采用码率为0.5的polar码时能提供0.5~1.7 dB的信噪比增益。
光通信 可见光通信 调光方案 删除polar码 前向纠错码 光学学报
2022, 42(16): 1606007
1 航空工业第一飞机设计研究院, 西安 710000
2 空装驻西安地区第一军事代表室, 西安 710000
3 航空工业西安飞机公司, 西安 710000
针对飞机座舱导光板自动调光控制方法进行研究, 提出一种导光板自动调光系统的滑模控制方法, 完成系统设计、受控对象建模及滑模控制器搭建, 借助Matlab对控制率进行仿真, 对比控制器参数的不同取值对应的系统阶跃响应、跟踪特性, 并优化控制器参数。结果表明, 该系统响应速率快、跟踪精度好, 能根据光环境照度变化调整导光板能耗, 实现稳定导光板字符对比度、降低导光板能耗的控制目标, 有利于提升机组人员工作绩效。
座舱照明 导光板 自动调光 滑模控制 cockpit lighting light panel auto-dimming sliding control Matlab Matlab
传统的可见光通信(VLC)调光方案利用冗余的补偿符号实现调光控制, 导致传输效率低。为了提高VLC系统传输效率, 提出一种基于整形极化码的调光控制方案, 通过预编码器改变码字中“1”出现的概率, 从而在无需添加冗余补偿符号的情况下实现调光控制功能。实验结果表明: 相比通过补偿符号实现调光控制的极化码方案, 整形极化码方案具备更高的传输效率和更好的纠错性能, 在25%和12.5%这2种典型的调光率场景中, 编码增益至少可以分别达到1.9 dB和3.3 dB。
调光控制 极化码 可见光通信 dimming control, polarization codes, visible light
