阵列像素器件投影显示系统中自动对焦评价函数研究

数字投影显示已成为现代数字显示领域的主流,阵列像素器件投影成像的的精确会聚,直接决定了显示的效果。阵列像素器件的自动对焦,是实现生产自动化的关键技术。以CCD(电荷耦合器件)采集阵列像素器件的局部投影图像为基础,试验和分析了梯度算子、拉普拉斯算子、Sobel算子、Prewitt算子、方差函数和熵函数评价方法在阵列像素器件大屏幕投影显示系统中自动对焦的作用及性能。实验表明,方差算子具有良好的稳定性和对噪声的不敏感性,调节效果较好,可以作为这一特殊系统中的评价方法。     

GaN基微缩化发光二极管尺寸效应和阵列显示

设计制备了不同大小的单颗微缩化发光二极管(Micro-LED)和Micro-LED阵列.其中,单颗MicroLED尺寸为40—100μm,其电极结构为共N极, P极单独引出;阵列像素数量为8×8,被动驱动结构,像素大小为60μm.器件制备过程中使用厚光刻胶作掩膜,刻蚀N型GaN外延片至衬底,形成隔离槽.通过优化电极结构和厚度,提高了P电极在隔离槽爬坡处的可靠性;使用现场可编程门阵列(field-programmable gate array, FPGA)对Micro-LED被动阵列进行了驱动显示.对于不同尺寸的单颗Micro-LED进行了电学、光学、热学等方面的测试分析.结果表明:随着尺寸的减小, Micro-LED所能承受的电流密度越大; Micro-LED与普通蓝光LED相比具有较大的k系数,并且随着尺寸的减小, k系数的数值增大,热稳定性不如传统蓝光LED.FPGA可以实现对Micro-LED被动阵列的良好驱动.     

角膜曲率测量中自动识别的对焦评价

角膜曲率测量一般是采用视标成像的方法得到角膜的反射像后,通过对反射像的再成像间接得到角膜的曲率半径。为了实现对角膜曲率测量图像的对焦判断,在简化角膜曲率测量系统的基础上,对获取的图像对焦算法进行研究。对角膜曲率测量图像的六个测试光标分别进行像素统计,初步判别过度离焦的状态。对角膜曲率测量图像进行四方向Sobel算子的卷积运算,对得到的边缘增强图像进行对数灰度级像素统计,得到对焦评价值。将该算法与Tenengrad函数、方差函数和单一对数灰度级像素统计评价函数算法做对比实验,评价该算法的可行性。实验结果表明,该对焦评价函数具有良好的精确度、单峰性、灵敏度和无偏性,对细节信息较少、结构简单的图像的对焦评价方面有应用前景。     

体全息存储系统输入输出信号匹配关系研究

分析了体全息存储系统输入器件 (空间光调制器 )与输出器件 (电荷耦合器件 )空间相对位置对信号匹配效果的影响 ,总结了信号输入、输出器件调整机构灵敏度的验证方法。以此为基础 ,借助掩模板实现了 10 0 0× 10 0 0像素阵列输入输出的一对一匹配。研究了输入器件像素填充因子和输入图案组合对读出图像的影响 ,为实现低误码率大容量数据页存储提供理论和实验基础     

固态图像传感器的电离辐射响应均匀性

研究并对比了6类电荷耦合器件和互补金属氧化物半导体图像传感器的辐射响应均匀性。设计辐射实验,对像素阵列中响应信号在不同统计区域内的像素值增量平均值和非均匀度进行分析与讨论,重点研究了各类固态图像传感器像素阵列全局、区域和代表像元的辐射响应均匀性。实验结果表明:在稳态γ射线辐射场辐照条件下,帧图像中的响应信号增量并非固定值;像素阵列各区域内响应信号的均匀性不因辐照剂量率的变化而变化,对于相同的图像传感器,辐射在任意帧图像中产生辐射响应信号的分布与像素阵列中任意像素在多帧图像中出现辐射响应的分布相同,但由于传感器的本底噪声存在差异,单个像元、区域像素的统计结果与全局存在偏差。本研究为提高基于图像传感器的γ射线辐射探测技术,实现无遮光条件下在线辐射探测提供了理论依据和数据支持。     

基于岛-桥结构的可拉伸发光器件研究进展EI北大核心CSCD

基于岛-桥结构的可拉伸发光器件阵列是当前实现可拉伸显示器的重要方案之一,受到广泛关注。本文汇总了过去十几年中关于岛-桥结构可拉伸发光器件阵列的相关研究内容,对各个器件的性能和特点进行综述。围绕器件的拉伸性、机械稳定性和显示质量等核心问题,重点介绍了发光单元之间可拉伸导线(互连桥)的形状设计与材料选择方案,并对已报道的高像素密度集成策略、阵列拉伸应变分布优化策略和阵列像素密度因拉伸度增大而降低问题的解决方案进行了总结。目前,基于岛-桥结构的可拉伸发光显示阵列研究还处于初级阶段,器件的设计、制备和实现高性能还面临许多挑战,本综述旨在通过对当前研究的总结,为推动可拉伸显示器的发展做出一些贡献。     

基于InP/ZnS核壳结构量子点的色转换层设计及制作

提出了采用环境友好型InP/ZnS核壳结构量子点材料制备匹配蓝光Micro-LED阵列的量子点色转换层以实现Micro-LED阵列器件全彩化的技术方案。通过采用倒置式量子点色转换层方案,实现了InP/ZnS量子点材料和Micro-LED阵列的非直接接触,从而可以缓解LED中热量聚集导致的量子点材料发光主波长偏移、半峰宽展宽以及发光效率衰减等问题。量子点色转换层中内嵌PDMS聚合物柔性膜层,可以消除咖啡环效应,同时,色转换层中内嵌飞秒激光图案化处理的500 nm长波通滤光膜层,可以抑制蓝光从非蓝色像素单元出射。最后,实验制备了像素单元中心间距90μm的16×16 InP/ZnS量子点色转换层。该设计可以实现基于蓝光Micro-LED阵列的全彩色Micro-LED显示器件的制备,并且该制备方法可以降低全彩色Micro-LED阵列显示器件的制备成本。     

一种新型发光二极管平面薄型彩色图像显示器件

介绍了发光二极管阵列扫描平面薄型显示器件的基本原理,并说明了该显示器件所具备的各种优异性能。     

微型曲面发光二极管阵列照度一致性研究

为提高微型曲面发光二极管(LED)阵列在显示及照明使用方面的舒适度,针对微型曲面LED阵列照度分布的均匀性问题进行研究.采用TracePro光线追迹法分别计算了柱面显示阵列及球面照明阵列的照度分布.计算结果表明,曲面弯曲半径R和光源辐射参数m是影响柱面阵列照度分布的主要因素.通过合理排布阵列像素单元位置,可以增强器件显示均匀度,提高能量利用效率.10×10柱面LED阵列最大平坦化照度均匀度为90.5%.对球面环形阵列照度分布计算结果表明,单环形LED阵列照度均匀性与像素数量无关.影响球面多环LED阵列照度分布的参数主要包括环线分布系数K、环法线与第一环阵列光源法线夹角(?)_0及各环线像素光通量之比φ.以双环LED阵列为模型进行计算,获得最大平坦化照度均匀度为94.8%.调整球面多环阵列位置参数可实现不同照度分布模式.实验对比了微型LED像素单元夹角θ分别为13°,15°和17°时的照度分布,实验结果与理论计算较为一致.本文取得的理论与实验结果可以为微型曲面LED显示及多模式智能照明设计提供参考.     

液晶人工神经元阵列的研制

研制了一种液晶灵巧像素光学神经元阵列器件，它利用光电混合集成技术，以非晶硅作光敏材料，以液晶实现光调制，通过特殊设计的器件结构，能实现对两束光的相减和非线性取阈等人工神经元功能。该器件具有８×８个神经元，以全并行方式工作     

一种抗噪声的图像自动对焦算法

传统的图像自动对焦算法易受环境噪声影响,导致焦距评价函数的单峰性、无偏性和灵敏度降低.提出了一种基于噪声抑制的图像自动对焦算法,采用Sobel算子加权滤波抑制噪声,再利用全局门限分割边缘像素,最后用四种算子作为对焦评价函数,得出对焦曲线.实验表明,该算法具有较好的抗噪声性能.     

空间矩和Zernike矩亚像素边缘算子分析

讨论了空间矩、Zernike矩两个亚像素边缘算子的运行时间和定位精度。分析结果表明,Zernike具有更快的运行速度,当计算3个用于边缘定位的参数时,其运行时间较空间矩算子节约了50%。理论分析了空间矩和Zernike矩算子的关系,并推导出了两个算子边缘距离为l的差值公式。测试结果表明,当两个算子的l都限制在中心像素内时,空间矩算子的边缘厚度多达3个像素,而Zernike矩算子的边缘厚度小于1个像素,可见Zernike矩算子的定位精度为真正的亚像素级。经比较,Zernike矩算子的运行时间和定位精度均好于空间矩算子。     

微扫描对空间分辨率的影响

在详细分析使用微扫描技术减少混淆效应的基础上，给出一种利用微扫描技术进行空间分辨率影响分析的像素传递函数（PTF）方法，并基于2×2和4×4两种微扫描形式对该函数进行分析计算和讨论。计算结果表明，在焦平面阵列给定的情况下，微扫描技术能适当提高焦平面空间的分辨率，有效减小图像混淆，明显改善成像质量。指出在没有高空间分辨率成像器件的情况下，利用微扫描技术和低分辨率成像器件来获得较高空间分辨率的图像是完全可能的。     

余弦二值编码纯相位全息图的数字微镜器件显示

分析了采用错误减算法的迭代过程,在已知物波函数傅里叶谱的振幅和物波函数振幅的情况下恢复出纯相位的物波函数,最大限度地保留物波的振幅及相位信息.提出采用余弦二值编码生成二值全息图,即全息图的透射率函数取0或1.二值全息图通过数字微镜器件全息显示系统进行了重构显示,重构效果很好.理论分析了数字微镜器件的衍射效率,表明其最大衍射效率仅和微镜之间的间隔尺寸与微镜边长之比有关.余弦二值编码方法从理论上消除了零级衍射,可以制作像素较多的全息图.     

函数拟合红外焦平面阵列非均匀性校正FPGA实现研究

结合红外焦平面阵列（Infrared Focal Plane Array,IRFPA）非均匀性校正的工程实际,设计了基于函数拟合的校正算法,采用大容量高速现场可编程门阵列（Field Programmable Gate Array,FPGA）器件,实现了该非均匀性校正系统,它能有效适应红外焦平面阵列器件响应特性的大动态范围和非线性,具有体积小、运算速度快和校正准确度高等优点.     

控制液晶器件产生的程控透镜和微透镜阵列

研究了计算机程控光学器件的性能。通过对液晶空间光调制器进行电寻址控制,得到了振幅模式、二进制相位模式和连续相位模式的计算机程控透镜和程控微透镜阵列。实验结果和计算分析都表明,连续相位模式的程控透镜具有较好的聚焦性能和光效率。程控微透镜阵列的优点是阵列中的每一个微透镜都可以单独控制,可以得到所需要的阵列形式。实验给出了一个由这样的微透镜阵列产生的去掉了中心4×4阵列的8×8光斑阵列样式。还给出了利用程控透镜来方便有效地演示和研究透镜的像差方法。由计算机控制空间光调制器得到的光学器件虽然具有极大的灵活性,但是由于空间光调制器的像素的尺寸影响了它的精细程度,限制了它的应用。     

CMOS阵列响应过程中的电串扰特性研究

在利用CMOS阵列探测器成像时,探测阵列单元间的串扰将直接影响器件成像质量。为了更好地了解串扰对器件响应过程的影响,针对CMOS图像传感器的电串扰特性进行了分析,建立了电串扰数学分析模型,对电串扰的大小进行了定量计算。具体分析了不同扩散长度、感光面积、耗尽层宽度、像素尺寸和温度对电串扰的影响。分析结果表明,感光面积、耗尽层宽度与像素尺寸对电串扰的影响最大,扩散长度和温度对电串扰的影响相对较小。感光面积由3.8μm2增加到12.8μm2后,归一化的电串扰减小了约13%;像素尺寸由7μm×7μm增加为15μm×15μm时,电串扰增加了约95.4%;温度由100K增加到180K后,电串扰下降了约0.6%。     

高负偏光照稳定性的溶液法像素级IZTO TFT

采用溶液法制备了铟锌锡氧化物(indium-zinc-tin-oxide, IZTO)有源层薄膜和铪铝氧化物(hafnium-aluminum oxide, HAO)绝缘层薄膜,并成功应用于背沟道刻蚀结构(back-channel etched, BCE)IZTO薄膜晶体管(thinfilm transistor, TFT)像素阵列.利用N2O等离子体表面处理钝化IZTO缺陷态,提升溶液法像素级IZTO TFT器件性能,特别是光照负偏压稳定性.结果表明,经N2O等离子体处理后,器件饱和迁移率提升了接近80%,达到51.52 cm~2·V^–1·s^–1.特别是3600 s光照负偏压稳定性从–0.3 V提升到–0.1 V,满足显示驱动的要求.这进一步说明经N₂O等离子体处理后能够得到良好的溶液法像素级IZTO TFT阵列.     

各向异性SUSAN滤波红外弱小目标检测

为了解决SUSAN滤波算子不能自适应调整滤波系数的问题,采用Geusebroek提出的各向异性高斯滤波器替代SUSAN滤波算子中的高斯滤波部分。由局部图像的方差和像素的邻域平滑度决定长短轴的方差,由该点的梯度方向决定滤波器的长轴方向,由局部图像的灰度值与均值差的一阶范数确定SUSAN滤波器的阈值,从而构造出各向异性SUSAN滤波器。将其用于红外弱小目标检测中,实验结果表明:各向异性SUSAN滤波器能够很好地保留图像中的边缘信息,使残差图像中弱小目标的信噪比增益和信杂比增益极大地提高,目标大小得到较好的保留,虚警率下降。     

面阵列成像器

法国Thomson公司提供的TH7885M是一种光谱学应用中使用的新型CCD面阵列成像器。其像素为1024×256(19×19μm),具有19.45×4.86mm的成像区。在-40℃时暗电流可达到0.3电子/像素/秒。此器件含有低噪声输出放大器,其动态范围达16bit。该公司声称,用紫外镀层或减簿技术可使该器件的400～1100nm的标准光谱范围扩展到紫外波段。