新型显示技术的出现丰富了人类视觉感知的形式和内容, 促进了信息社会的快速发展。同时, 各类显示器件的广泛应用和人们对信息设备的过度依赖引起的视觉健康问题日益突出。科技部会同相关部门, 将信息显示视觉健康列为《国家重点研发计划“战略性先进电子材料”重点专项实施方案》中的35个任务之一。文章阐述了开展相关研究的目的、开展相关研究的方法等核心问题, 介绍了项目研究团队对新型显示视觉健康研究的主体认识和研究规划, 展望其产业影响和社会价值。

基于交流(AC)110V发光二极管(LED)芯片制备了立体发光灯片, 并对AC LED的光学均匀性和热学均匀性进行研究。通过改变荧光粉胶的配比来提高正反面的光学均匀性, 研究发现, 当立体灯片反面的荧光粉胶与正面的比例达到30%时, 立体发光灯片反面的光通量与正面的比值最大, 且正反面的色温差最小, 其荧光粉的激发是最好的。另外, 测试4种样品的发光角度, 发现其发光角度分布相似, 而发光强度与积分球测试得到的光通量比值也相近。同时对热学均匀性进行研究, 发现正反面荧光粉胶配比达到30%时, 该立体灯片的稳态温度最低, 转化的热量最小, 其相对应的光通量最高, 使得立体灯片的热学均匀性更好。

针对大模场双包层光纤在光纤输出隔离器中的应用, 根据模式传输理论分析了单模激光在多模光纤中的传输特性。多模光纤与单模光纤无偏心的连接, 经单模光纤传输的光在多模光纤中激发出一系列相互叠加的LPon模。利用有限差分光束传播法(FD-BPM)分析波长为1 064 nm时双包层光纤的模式传输, 利用耦合模扩散理论分析了包层中模场和纤芯中模场的相互影响。结果表明: 因为包层模的存在, 光纤输出隔离器的性能受到影响, 插入损耗增加36%。

在红外光电探测系统中, 一般都是弱光信号的检测和测量, 为了实现光能量的全接收, 需要对能量接收系统的光斑大小进行测量, 故光斑大小的测试对于红外光电探测系统而言显得尤为重要。文章提出一种测试红外光斑大小的方法。首先, 针对样品参数搭建光学平台, 并对光源发射光信号进行辐射调制,运用锁相放大技术读取探测器探测到的有效信号, 并采用三维扫描技术测量真实的光斑大小以及能量分布情况。测试结果表明有效靶面未能对光斑能量全接收。

概述了日盲型紫外像增强管的应用和技术发展状况。最新研究表明: 高灵敏度紫外像增强管在探测灵敏度和整管分辨率方面取得了重大的突破。探测灵敏度超过45 mA/W@253.7 nm, 在250~280 nm有效探测波段内, 整体积分灵敏度接近德国ProxiVision公司生产的紫外像增强管, 双微通道板紫外像增强管的空间分辨率达到了25~30 lp/mm。利用高灵敏度的紫外像增强管, 对紫外像增强电荷耦合器组件(ICCD组件)进行了研制, 满足了实际应用的要求。根据目前的研究现状, 对未来紫外像增强管性能的进一步提升和应用发展提出了展望。

利用倒装芯片制备LED灯丝, 并对其光学、热学的均匀性进行测试分析。采用BM-7瞄点式亮度计和Fluke Ti32成像热仪, 分别对灯丝亮度、色温和表面温度进行测试。实验测得灯丝正面的亮度与色温均高于反面, 测得灯丝反面的温度大于正面。灯丝亮度与表面温度均呈现朗伯分布。通过TracePro光学软件和FloEFD热学软件对LED倒装芯片灯丝分别进行光学和热学模拟, 模拟得到的光照度与温度分布与测试结果相同。灯丝光照度和温度均呈现中间高两端低的分布情况, 两端亮度约为中间的74.4%, 灯丝两端与中间的最大温差为12.4 ℃ , 说明倒装灯丝具有良好的光学均匀性和散热性能, 作为一种新型LED光源灯是可行的。

介绍了两种多基色的子像素着色算法, 两种算法分别加入了白色子像素和黄色子像素, 将原图像的RGB数据转换得到新的RGBW数据和RGBYW数据, 然后对转换得到的RGBW和RGBYW子像素数据进行着色。该着色算法既保证了图像与传统RGB传统排列图像有一样的分辨率, 又显著提高了图像的亮度。仿真结果表明, 提出的多基色子像素着色算法既可以保持原图像的清晰度和饱和度, 又能显著提高图像亮度。

提出了一套基于指势的识别系统, 引入OPENCV计算机视觉库, 为系统软件的设计及实现提供了便捷的代码。不同于以往方法依赖于正对摄像头(垂直)投影的限制, 该系统能够在任意倾斜角度情况下进行指势识别。其基本方法包含肤色检测、大量连续微移动(Consecutive Count of Micro Movements, CCMM)算法和图像降噪及轮廓提取的预处理部分, 然后运用k值法进行指尖及指蹼点的检测。最后, 由决策树算法识别出手指指尖和指蹼点构成的简单指势的特定含义。该系统运行稳定, 运行速率较快, 平均识别率高达95.05%, 并包含了参数调试功能, 适用范围较广。

提出了两种基于拍频技术的分别测量温度和旋光角的光纤光路结构方法, 利用错位光纤传感拍频实现了温度测量, 利用磁光光纤传感拍频实现了对旋光角的测量。拍频技术是一种不易受系统损耗和光源波动影响的光纤传感测量系统解调方案, 通过光纤光栅、掺铒光纤、错位光纤、磁光光纤和环形器组成光纤激光谐振腔产生激光拍频, 分析不同温度和不同磁场下输出的激光拍频变化量, 研究得到温度和旋光传感系统的性能。测温实验结果表明, 在温度从20℃变化到100℃的范围内, 拍频变化量的温度灵敏度为-39.125 kHz/℃, 拍频随温度升高而线性减小, 其线性拟合度为0.994 07。室温条件下电流为5 A时, 旋光测量输出拍频为13.375 MHz；同时仿真结果表明, 在旋光角变化为0°到90°范围内, 拍频变化量的旋光角灵敏度为1.77 MHz/°。研究证明, 基于错位光纤和旋光光纤的拍频测量结构用于光纤传感测量系统, 具有高分辨率, 高灵敏度, 低成本且性能稳定的优势。

提出了一种新颖的结构--槽型光子晶体波导结构。槽型波导将光波禁锢在低折射率槽型区域内, 不仅增加了光与物质相互作用的时间, 同时也增强了光与物质相互作用的强度,从而增强了低折射率区域的慢光效应。利用平面波展开法进行仿真模拟, 结果表明: 通过调节槽型缺陷的宽度, 槽型波导中波导模式相互作用强度增强, 槽缺陷中的电场强度约为高折射率区域的12倍, 具有很强的光控能力, 获得群速度最小值1.55×10-3c。这一结果将为基于光子晶体的光学器件的设计和应用提供有效的理论支持。

提出了一种基于FPGA的视频信号处理方法。经过视频信号检测、控制时序发生、显示数据扩展和图像倒向实现了输入信号的正确实时显示。经验证, 特殊的480×480分辨率时序的视频信号, 可在640×480物理分辨率的液晶屏上倒向显示在指定的480×480像素区域。该设计方法稳定可靠, 具有可移植性, 应用价值较大。

为了研究投射式电容触摸屏电极图形对灵敏度的影响, 实现从电极图形的设计上改进触摸屏的灵敏度, 采用有限元分析理论, 先对一些常见的电极图形进行仿真分析, 并在此基础上新设计几种类型的触摸屏电极, 通过对不同电极图形触摸屏的仿真, 验证了电极图形与灵敏度关系。实验结果表明: “十字”、“米字”、“雪花”电极分别比菱形电极的灵敏度增加了1.122%、4.149%、5.779%, 改进后效果最好的“新雪花”电极的灵敏度比菱形电极增加了12.481%, 且高灵敏度区域面积大大增加。研究得出的电极图形和触摸屏灵敏度之间的相互关系对高灵敏度触摸屏的设计具有重要的应用价值。

设计了一款多功能船用分显仪(简称分显仪)。该设备采用高分辨率液晶显示技术, 显示雷达回波信号, 对视频信号进行图像处理和切换控制, 具备记录回放等辅助交互功能。采用的多种视频和数据扩展接口均采用标准化、通用化设计。该设备具有很强的灵活性和广泛的适应性。

在军用机载环境下, 为了满足夜视兼容要求, 对AMOLED屏的光谱进行测试, 分析AMOLED屏的夜视辐亮度特性和色度特性。分析夜视兼容实现的若干手段, 选择关闭红、蓝信号通道, 显示画面为绿色信息, 可较为简便的实现显示器件的夜视兼容。试验证明, 采用夜视仪进行观察, 由于夜视仪视野的背景色为绿色, 响应波段为650～930 nm不可见光部分, 不会造成人眼误读、误判信息, 具有一定的应用意义。