深圳大学 电子科学与技术学院, 深圳 518060
采用暖白、绿、蓝LED混光和PWM调光技术, 研究了光源的光谱、色温可调和显色指数特性。实验通过控制驱动电流的占空比, 调节暖白、绿、蓝LED之间的光通量配比, 实现了在3000~6500K范围内色温可调、Ra为85~95的高显色指数LED白光。混合光源的实验参数与理论计算值相一致。
可调色温 高显色指数 LED白光 PWM调光 tunable color temperature color rendering index white LED PWM dimming
深圳大学 电子科学与技术学院, 深圳市微纳光子信息技术重点实验室, 深圳 518060
BT.656格式数字视频流是一种广泛应用的视频流。然而, 显示设备(如LCD液晶显示器、大面阵LED显示屏以及部分微投影器件)仅能直接显示RGB色彩空间的视频信号。BT.656视频流转为RGB视频流要进行解交织、隔行到逐行、色空间转换等处理。文章介绍了BT.656数字视频格式协议, 着重阐述了在现场可编程门阵列平台上处理成24位RGB色空间逐行视频的实现方式。利用Verilog-HDL语言进行电路描述, 在单片多端口SDRAM时序控制器进行视频数据的储存, 并完成后续处理, 视频系统在自主研制的微投影系统上进行了验证, 实现了24位真彩色852×480、30帧每秒实时处理和传输。文章实现的方案稳定可靠、便于移植、开发周期短, 硬件开销小, 色空间转换中避免了繁琐的浮点运算, 仅占用1 783个逻辑单元。
视频处理 现场可编程门阵列 微投影 video processing field programmable gate array micro-projector ADV7181 ADV7181 verilog hardware hardware description language Verilog-HDL
1 东莞市环宇激光工程有限公司，广东 东莞 523000
2 深圳大学电子科学与技术学院，广东 深圳 518060
文章研究基于LED光源的DLP投影显示光学引擎系统，运用非成像光学理论计算了与所选用的DMD芯片相匹配的LED光源的发光面的尺寸及方棒的尺寸，利用光的折射定律和三角法则，设计了光学引擎系统中重要光学元件TIR棱镜的各项参数。采用Tracepro软件对整个光学引擎系统进行了建模、模拟和设计，并测得系统的照度图，计算了系统的光能利用率和观测光的均匀度，为建立基于LED光源的DLP投影显示光学引擎系统的实验装置奠定了良好的基础。
投影显示 TIR棱镜 projection display LED LED DLP DLP TIR prisma Tracepro Tracepro
深圳大学 电子科学与技术学院，广东 深圳 518060
设计并实现了一种基于USB2.0的微投影视频信号传输系统。系统利用上位机程序实时抓取播放器画面图像来获取视频数据，并通过USB接口进行数据传输，USB设备端数据的采集控制通过FPGA外部逻辑电路实现。系统在FLCOS微投影实验平台上进行了验证，结果表明系统传输速率达到18.75 Mbyte/s，能够实现16位高彩色、 640×480、30帧/s视频数据的实时传输。
微投影 视频传输 microprojection USB2.0 USB2.0 video transmission FPGA FPGA
1 东莞市环宇激光工程有限公司，广东 东莞 523000
2 深圳大学电子科学与技术学院，广东 深圳 518060
LED微型投影机是光电显示技术领域的最新发展，将引起移动数码显示设备的革命。FLCOS是一种硅基铁电液晶，比较常规的显示芯片技术，它具有色彩表现性好、响应速度快、耗能低、对比度高等优点。文章研究LED微型投影机的光学引擎系统，运用TRACEPRO设计和模拟它的光学系统，采用简单的透镜组系统代替复杂的TIR透镜，获得较高的光学效率。
微型投影机 光学引擎 micro-projector FLCOS FLCOS LED LED optical eigine
1 深圳职业技术学院 汽车与交通学院， 广东 深圳 518055
2 深圳大学 机电与控制工程学院， 广东 深圳 518060
3 深圳大学 微纳光子信息技术深圳市重点实验室， 广东 深圳 518060
对超高速摄影仪转镜进行了谐响应数值分析，得到转镜在正弦周期激励下的幅频响应曲线、应力等值线图。转镜的幅频响应曲线在354 Hz处出现峰值，一阶扭转和二阶弯曲共振带出现了叠加，在1 600 Hz处曲线有细微的波动，转镜在一阶弯曲共振点处的幅频曲线幅值远大于其在1 600 Hz处的幅值，共振点处的等效应力是其匀速运转时的358倍。在转镜试验测试系统上测得的转镜幅频曲线在297 Hz 和355 Hz处均出现了峰值，数值解和实验结果能够很好地吻合。这说明转镜的一阶弯曲固有频率共振带是转镜的危险速度带，一阶弯曲是转镜出现动力学破坏的主要原因。仿真结果与实验结果的一致性表明，利用数值方法预测转镜的设计能否成功克服受迫振动引起的破坏是有效的。
超高摄影仪 转镜 谐响应分析 数值与试验分析 在线测试系统 ultra-high speed camera rotating mirror harmonic analysis numerical and experimental analysis online testing system
深圳大学 深圳市微纳光子信息技术重点实验室, 广东 深圳 518060
提出了一种光学亚纳秒分幅时间多幅数字图像记录系统, 能够满足激光飞片和爆磁箍缩等极端条件下, 对频率在108～1010 Hz的高速摄影需求。介绍了系统的设计方案和工作原理, 提出了制约系统指标的关键技术如精密同步、高速高压脉冲源及解决方案。利用后台集中控制加上高精度的延迟单元提供各子系统的精密同步, 利用雪崩三极管阵列构造纳秒和亚纳秒级的高压脉冲源驱动电光晶体偏转, 利用8位可编程模拟延迟器件DS1023-25和FPGA器件结合获得ps精度的时间延迟。实验获得了幅度4 000 V、前沿小于5 ns的脉冲, 任意时长、ps级精度的同步单元, 对各子系统的同步协同工作也进行了调试。
光学分幅 精密同步 高压脉冲 时间延迟 optical image framing precise synchronization high voltage pulse time delay
1 深圳大学,机电与控制工程学院,广东,深圳,518060
2 深圳大学,电子科学与技术学院,广东,深圳,518060
3 中国科学院西安光学精密机械研究所,西安,710119
利用三维有限元计算技术,分析了从三面体到八面体铝合金转镜镜面变形规律.发现以四面体为界,三面体转镜镜面变形为向内凹进,五面体及以上转镜镜面则向外凸出.在对镜面变形定量分析基础上,提出了镜面变形的几何补偿方法,即采用柱面代替平直镜面,使镜面变形后的位置趋近于平直.结果表明,对镜面尺寸17.32 mm,轴向长度32.5 mm的三面体铝合金转镜,在5×104 rpm下,镜面最高点偏离平直镜面的最大值为0.468 μm,是平直镜面的1/9,与相同结构尺寸的铍转镜镜面变形量处于相同量级.说明铝合金转镜采用几何补偿方法,可以在扫描式摄影系统中代替铍转镜.
扫描式超高速摄影 转镜镜面 几何补偿 有限元方法
1 深圳大学,机电与控制工程学院,广东,深圳,518060
2 深圳大学,微纳光子信息技术深圳市重点实验室,广东,深圳,518060
3 深圳大学,电子科学与技术学院,广东,深圳,518060
4 中国科学院,西安光学精密机械研究所,西安,710068
提出了蜂窝结构的三面体转镜,对这种新型转镜做了结构设计,并利用3维有限元计算技术,分析了蜂窝结构的三面体铝合金转镜的力学性能.结果表明:对镜面尺寸17.325 mm、轴向长度32.5 mm的三面体铝合金转镜,在5×104 r/min转速下,镜面最大变形量为0.547 靘,约为原结构铝合金转镜镜面的16%,与相同结构尺寸的铍转镜镜面变形量处于相同量级;内部最大应力小于原结构铝合金转镜.
超高速摄影 转镜 蜂窝结构 镜面变形
转镜相机像面设计中,基于传统代替圆理论的设计存在原理性误差,而通过综合考虑几种代替圆理论衍生出来的最佳设计理论会出现圆心不重合、转镜中心点偏离坐标中心等问题,对加工和装配的要求高.在数字像面设计中,把转镜旋转中心点设为坐标中心,推导出每个传感器成像像面坐标和像面边缘离焦量方程,从模拟结果可以看出,转镜扫描时形成了Pascal蜗线,且每个像面又单独为一条直线,符合高速转镜原理和本文计算理论的结论.可为像面定位、工作角、倾斜角选取提供依据.
转镜相机 像面计算 成像方程 CCD传感器
