【摘要】：激光顯示是繼數(shù)字顯示之后的第四代顯示技術(shù),它以紅綠藍三基色激光作為光源,具有大色域、高亮度和超高清等突出特點,具有廣闊的市場前景,也是近年來的研究熱點。本文基于激光顯示系統(tǒng),對散斑抑制技術(shù)、投影屏幕散斑特性、光源譜寬優(yōu)化等方面進行了深入的研究與創(chuàng)新的設(shè)計,獲得的成果對激光顯示整體設(shè)計有著重要的指導(dǎo)意義。本文的研究工作主要包括:1.針對單片式DLP激光投影系統(tǒng),提出了一套基于偏心球透鏡的新型散斑抑制系統(tǒng)。通過使用光學(xué)設(shè)計軟件對系統(tǒng)進行模擬仿真,發(fā)現(xiàn)整個消散斑和勻光系統(tǒng)具有很高的光學(xué)效率與照明均勻性�；谏鲜龅脑O(shè)計方案,搭建了基于偏心球鏡散斑抑制系統(tǒng)的激光投影樣機,并進行照度測試和散斑測試。測試結(jié)果表明,通過加入這套高度集成化的散斑抑制裝置,能夠得到照度均勻性90%以上,光光效率達到95 lm/W,散斑對比度低于3%的激光投影畫面,這說明我們設(shè)計的新型散斑抑制系統(tǒng)具有很高的實用價值。2.從理論入手,對漫散射屏幕的散斑特性進行了分析和測量,研究投影屏幕散斑對比度與表面形貌之間的關(guān)系。實驗中利用精密的探針式表面輪廓儀對17種投影屏幕的表面起伏高度與表面三維形貌進行測量,并對白塑幕、玻珠幕、金屬幕等三種不同類型的投影屏幕進行分析,發(fā)現(xiàn)所測量屏幕的表面起伏高度標(biāo)準(zhǔn)差均大于照明光波長尺度,且不同類型屏幕的表面形貌有著很大的差別。利用模擬人眼視覺的散斑測試平臺,對17種屏幕的散斑對比度進行測量,發(fā)現(xiàn)除了玻珠幕以外,其它13種屏幕的散斑對比度都與理論預(yù)測較為相符,因此對于普通的投影屏幕我們可以使用它的表面起伏高度對其散斑對比度進行估計。另外,對玻珠幕和金屬幕的增益及散斑對比度參數(shù)分析表明,玻珠幕更適合作為激光投影顯示中的屏幕使用。3.基于色度學(xué)及視覺心理物理學(xué)原理,針對高飽和度顏色設(shè)計了新的顏色閾值實驗,對激光顯示光源譜寬進行了優(yōu)化。實驗中利用激光顯示系統(tǒng)對兩個高飽和度顏色進行顯示和對比,并且根據(jù)閾值實驗中的界定法和恒定刺激法確定了人眼能分辨的顏色閾值。進一步地,利用激光顯示系統(tǒng),對中心波長為520nm,譜寬為0.1nm-50nm的一系列光源顏色進行了重現(xiàn),并測得當(dāng)中心波長為520nm時,顏色分辨閾值對應(yīng)的光譜寬度為10nm左右。因此,在激光顯示系統(tǒng)的設(shè)計中,使用10nm譜寬的520nm綠光光源能夠兼顧高顏色飽和度與低散斑對比度兩個方面,是更優(yōu)化的選擇。本論文的主要創(chuàng)新點包括:1.本文設(shè)計了一套基于偏心球透鏡的新型散斑抑制系統(tǒng),并基于這套系統(tǒng)搭建了單片式DLP激光投影顯示樣機,得到了照度均勻性90%以上,光光效率達到95 lm/W,散斑對比度低于3%的激光投影畫面,表面我們的設(shè)計方案具有很高的實用價值。2.本文對激光投影顯示屏幕的表面形貌和散斑特性進行了研究,通過測量和分析得到了屏幕散斑對比度與表面起伏高度標(biāo)準(zhǔn)差之間的量化關(guān)系,這有助于激光投影顯示屏幕的優(yōu)化選擇與設(shè)計。3.本文設(shè)計了針對高飽和度顏色的顏色閾值實驗,得到了特定波長下的最優(yōu)化光源光譜寬度,這對激光顯示的光源設(shè)計有著重要的指導(dǎo)意義。
【圖文】：

因此難以達到很大的色域覆蓋范圍。而激光光源天生具有極窄的光譜寬逡逑度，使用激光作為光源的顯示技術(shù)能夠令色域覆蓋范圍輕易達到普通顯示技術(shù)的逡逑兩倍以上，如圖１－１所示［３］。因此，，作為大色域顯示技術(shù)的代表，激光顯示技逡逑術(shù)將是未來顯示技術(shù)發(fā)展的重要方向。邐逡逑Ｉ逡逑ｍｌ逡逑圖１－１激光顯示——大色域顯示技術(shù)逡逑１逡逑

逡逑Ｉ逡逑圖１－２中科院研制的１４０寸大屏幕背投激光投影樣機逡逑ｆＳ＼Ｖ＼邋＇Ｖ，逡逑圖１－３中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)研制的三基色全半導(dǎo)體激光投影機逡逑§邋１．２激光顯示技術(shù)的優(yōu)點逡逑作為繼數(shù)字顯示之后第四代大色域顯示技術(shù)的代表，激光顯示技術(shù)具有幾個逡逑無可比擬的顯著優(yōu)點：窄光譜激光光源帶來的高飽和度、大色域顯示；光源良好逡逑３逡逑
【學(xué)位授予單位】：中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：TN27;TN24

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本文編號：2653261