新型彩色LCOS头盔微显示器光学系统

通过对实像显示技术和虚像显示技术的区别的简要介绍,阐述了头盔微显示器在未来战场上对数字化士兵的重要作用以及头盔微显示技术的研发意义。通过对LCOS头盔微显示器显示原理的阐述,着重介绍了一种新型彩色LCOS头盔微显示器整个光学系统设计方面的最新研究成果。     

LCD在机载环境下的应用研究

由于一般商用的液晶屏不能直接在航空环境下使用，因此，把商用的液晶屏在亮度、对比度、低温启动、振动、视角几个方面进行改造，使之适用于机载环境。     

基于灰阶熵的LCD动态背光调整

飞机中液晶显示屏上显示的一般是图形和数据,显示界面上有较大范围是暗场景。若采用传统液晶显示器恒定亮度的面光源,会造成不必要的电能消耗,且存在漏光现象导致图像的对比度下降,因此对液晶显示的背光源采用动态背光的控制。文章通过分析常见的平均值和最大值背光亮度提取方法,提出基于灰阶熵的LCD背光亮度调整方法。该方法既解决平均值法失真严重的问题,保证图像质量,同时相比于最大值法又减少功耗,达到降低功耗和保证图像质量的要求。     

穿透型航天员舱外头盔信息显示系统

简要分析了美国和俄罗斯舱外服信息显示系统的研制过程,指出了目前显示系统存在的缺陷,依据我国舱外服头盔的结构特点设计了一套头盔信息显示系统(HMD).该系统采用离轴折反光学结构,内嵌于舱外服头盔压力面罩内,固定在通风管下方,可满足航天员佩戴和观察的舒适度要求;同时采用FPGA内嵌Microblaze(MB)的显控板结构,有效减小了系统的体积和功耗.由此使系统产生了复杂畸变(弓形加梯形畸变)和双节点像散,利用胎面型非球面和倾斜偏心中继透镜进行校正,实现了系统畸变小于3%及分辨率满足SVGA要求.该系统可为航天员显示文字、图表和视频信息.模拟训练发现:系统具有提高航天员的工作效率,增强处理意外事件的能力.     

基于立体图像对的体视显示新算法研究与实现

研究了由带有视差的图像对恢复摄像机矩阵和空间物体的三维几何形状这一多视图三维重构问题,结合Hartley和Rorther等人提出的基于无穷远平面诱导的单应进行射影重构算法,提出了根据图像间的对应关系确定插补图像像素的位置和灰度的新算法,通过这种新算法输出符合双眼特性的体视图像,试验证明插补后体视图像效果较好,速度快。     

CO2激光打标机变焦f-theta透镜的设计

为CO2激光打标机设计了变焦距f-theta扫描聚焦系统,以使它适用于不同打标面积而不必更换镜头,该系统由三片透镜组成,材料为GaAs,工作波长为10.6μm,系统总长度为41.45mm.利用f-theta镜的负畸变效应和机械变焦原理,将三片透镜设计组合为具有三个可变档系统,该系统有效焦距分别为f-theta镜的三个常用焦距:305mm、360mm和410mm,相应扫描范围分别为:210×210mm2、250×250mm2和280×280mm2,扫描角均为±20°.像面上系统在零视场、0.7视场和全视场的光斑都落在相应的爱里斑以内,三种情况下,系统的MTF曲线分别接近相应的衍射极限曲线,系统的最大场曲和最大f-theta相对畸变都能满足国内激光打标机的精度要求.     

基于局部均值和标准差的LCD动态背光调整

为了在降低液晶显示器背光功耗的同时能够保持图像质量,提出了基于局部均值和标准差的LCD背光调制算法。该算法能有效降低低对比度和较暗区域的背光亮度,提高图像的对比度,并保证高对比度和较亮区域的图像质量。对背光信号进行了保值平滑处理,使每个区域与周围区域之间能够平滑过渡,整幅图像视觉上更加柔和。     

空间用液晶显示器关键技术研究

按照空间特殊环境的要求,重点设计了液晶显示器的多功能光学窗口、液晶屏加热器、白光LED背光源和光学膜组等关键部件,达到了空间用液晶显示器表面减反射、电磁屏蔽、低温下启动、背光亮度较高和均匀性好、显示效果理想、高可靠性等具体技术要求.     

用大功率白光LED实现高亮度背光源设计

本文以一个高亮度LED背光模块的设计为例,阐述了在用大功率白光LED实现高亮度背光设计中所要解决的若干问题,着重对背光模块中高亮度的实现、亮度的高精度调节以及背光板的散热问题进行了分析,并提出一些较为新颖且可靠的解决方案。     

机载护目镜型头盔显示器畸变校正

根据机载飞行头盔特点及人机工程要求,设计了护目镜型头盔显示器光学系统.分析了该光学系统的光学性能和畸变特点,研究了该光学系统畸变的算法软件校正方法,设计了预畸变校正算法软件,并对护目镜型头盔显示器光学系统进行了畸变校正.结果显示:校正后光学系统具有很高的成像质量,空间频率为50lp/mm时,全视场调制传递函数接近0.2;同时畸变小于0.5%,系统满足机载护目镜型头盔显示器性能指标要求.