面向手机直连的低轨卫星通信:关键技术、发展现状与未来展望

为满足全时、全域通信需求,低轨卫星通信将成为6G的重要组成部分。通过对地面移动通信协议体制进行适应性改进,低轨卫星可为地面移动手机终端提供直连服务。介绍了面向手机直连的低轨卫星通信关键技术和商业项目发展现状,探讨了未来需解决的关键问题和潜在技术途径。

简易手机光谱仪的设计及应用

基于光栅衍射原理和手机的图像采集、数据处理、显示功能,设计了一款简易手机光谱仪。光谱仪主体为一暗盒,其两端分别为狭缝和透射光栅,手机摄像头采集衍射光谱图像,经开发的手机APP计算、显示光谱和吸光度曲线。利用设计的手机光谱仪测量橄榄油的吸光度,发现优质橄榄油的吸光度曲线在波长600 nm处存在明显峰值,而伪劣橄榄油的吸光度在此波长处不存峰值,从而实现了真伪橄榄油的鉴别。此外,由于其结构简单易制、成本低、可视化效果好等特点,还可将其应用到设计性实验和演示实验教学中。

800万像素折衍混合式手机镜头设计

为满足市场对高像素手机镜头的需求,利用ZEMAX光学设计软件,设计了一款800万像素的折衍混合式手机镜头。镜头采用了正-负-正的三片式结构,光阑位于第一片透镜和第二片透镜之间,第二片透镜的前表面为二元衍射面。手机镜头的F数为2.85,全视场64,总长5.9mm,在Nyquist频率处所有视场MTF值均大于0.23,相对畸变小于1%,成像质量良好。公差计算结果表明镜头公差符合加工工艺要求。

1300万像素折衍混合式手机镜头设计

设计了两款高像素的折衍混合式手机镜头。两款镜头F数均为2.2,都将第一片透镜的后表面作为衍射面,第一种结构采用正-负-正的三片式,光阑位于第一片透镜和第二片透镜之间,全视场60°,焦距为5mm,系统总长5.8mm,优化后在223lp/mm处所有视场MTF值均大于0.4,在446lp/mm处所有视场MTF值均大于0.19,相对畸变小于2%,第二种结构为四片式,光阑前置,全视场70°,焦距4.2mm,系统总长6.7mm,优化后在223lp/mm处0.7视场内MTF值均大于0.36,在446lp/mm处0.7视场内MTF值接近于0.2,相对畸变小于1%,三片式镜头系统总长小,MTF曲线也更高,但四片式镜头有较大的视场角且场曲畸变更小,两者各有优势。

衍射光栅实验的拓展——光栅光谱仪解析手机显示屏的护眼功能

衍射光栅实验是大学物理实验的重要内容,但常规教学中欠缺从元件(光栅)到仪器(光谱仪)的重要环节,不利于'中国制造'人才的培养。适当调整常规衍射光栅实验内容,增加光谱仪的内容,可实现学生获得感的增强和能力的提升。增加内容为:通过光栅光谱仪测量手机显示屏默认模式和护眼模式下的光谱,分析手机设置中护眼功能的效果,有些手机(如HuaWei Honor 9、iPhone X)只要开启护眼模式,即便调至最冷色调,蓝光占比也比未开启护眼时低,真正起到护眼的效果,而iPhone 7P护眼功能只在暖色调时有效。

内置式高像素折衍混合式手机镜头的设计

研究折/衍混合式手机镜头光学系统设计,将衍射元件用于手机镜头可简化结构、减轻重量、提高性价比和成像质量.优化设计的镜头由三片光学塑料非球面透镜和一片红外滤光片组成,第一片透镜的后表面为二元衍射面.镜头的F数为2.85,总长为5.512 mm,全视场角为60°,其成像质量好,在奈奎斯特频率处(285 lp/mm)调制传递函数(MTF)值在0.7和0.5视场内分别高于0.3和0.5,相对畸变小于1%.

一种便捷的利用智能手机屏测量激光波长的方法

测量激光波长作为大学物理实验的重要内容,要求学生通过不同的方法测出波长,但高精尖光学设备难以获得,导致学生缺乏实践经验.利用实验法介绍了一种使用智能手机屏幕快速测量激光波长的方法,该方法需用设备简单,实验操作简便,具有测量结果精度较高的优点,能够激发学生的求知欲,提升学生整体素养.

基于光栅光谱仪的2个拓展实验

利用光栅光谱仪对几款具有护眼功能的手机开展实验,测得在不同模式下手机背光源的光谱,检验手机护眼模式的有效程度.此外利用光谱仪测量LED灯与一款已经停产的实验用太阳能灯的光谱图,评测用LED灯做为其替代光源的可行性.

基于光栅的手机多视点立体显示技术研究

研究了基于多视点立体视频处理系统的手机客户终端显示技术。针对现有的8视点光栅立体手机显示技术的缺陷,在原有8视点立体图像合成算法的基础上,研究视差原理及校正方法和视点配对原理,采用调整视点间视差和减少视点数两种解决方案,并提出将两种方案进行结合的方法。经实验验证,本文提出的两种方法在保证原有立体显示效果的基础上,大幅度提高了立体显示的舒适度。