【摘要】：隨著顯示技術(shù)的高速迅猛發(fā)展，大屏幕顯示技術(shù)日臻成熟和完善，液晶電視、等離子電視以及投影顯示已成為大屏幕顯示的主流。其中，投影顯示在成本和技術(shù)上都占據(jù)著絕對的優(yōu)勢，它在大屏幕顯示領(lǐng)域中有著舉足輕重的地位。顯示技術(shù)的市場發(fā)展促使投影顯示產(chǎn)品的需求向個性化、專門化、多樣化等方向轉(zhuǎn)變，傳統(tǒng)的投影顯示產(chǎn)品已經(jīng)無法徹底滿足人們提出的大屏幕、低成本、便攜式、超短焦距、大視場角、薄型化、大相對孔徑、高清晰度等一系列的苛刻要求，，非常有必要設(shè)計一種新型的大屏幕超薄投影顯示光學(xué)系統(tǒng)，拓寬幾近飽和的投影機(jī)應(yīng)用市場，開啟投影顯示應(yīng)用方式的新篇章。 大屏幕超薄投影顯示技術(shù)的難點：傳統(tǒng)的投影顯示設(shè)備要想實現(xiàn)100T左右大小的投射畫面，投影鏡頭往往需要3米以上的距離。在保證大屏幕顯示畫面的同時，若要進(jìn)一步縮短投影距離，在客觀上是難以實現(xiàn)的。本文提出的一種新型的僅用一片非球面反射鏡的折反射式設(shè)計方案能夠有效地解決投射比較大的難題，使投影機(jī)的應(yīng)用突破了任何空間的限制，具有無限的商機(jī)和發(fā)展?jié)摿Α?論文采用TI公司的數(shù)字微鏡陣列（DMD）作為空間光調(diào)制器，利用激光與LED混合的方式作為高亮度投影光源，通過照明光學(xué)系統(tǒng)將光源耦合并均勻投射在空間光調(diào)制器上，然后通過特殊的成像光學(xué)系統(tǒng)將圖像放大、投影�；诒痉桨�，需要充分了解投影顯示系統(tǒng)中的各個組件，以及討論投影物鏡設(shè)計的幾何光學(xué)理論基礎(chǔ)和用于評價投影畫面成像質(zhì)量的技術(shù)指標(biāo)。 在成像光學(xué)系統(tǒng)設(shè)計中，為了解決超短投影距離時實現(xiàn)大屏幕高亮度投影顯示的問題，分別討論了透射式系統(tǒng)、全反射式系統(tǒng)、折反射式系統(tǒng)在像差校正的難易程度、加工和檢測檢測等方面存在的困難以及應(yīng)用前景。最后本文采用折反射式結(jié)構(gòu)進(jìn)行投影成像光學(xué)系統(tǒng)超薄化設(shè)計，采用同軸設(shè)計而離軸成像的方式并利用非球面反射鏡大大簡化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的同時提高成像系統(tǒng)的性能。利用Light Tools光學(xué)仿真軟件對成像光學(xué)系統(tǒng)進(jìn)行光線追跡和像面照度均勻性分析，模擬效果顯示在焦平面上的照度均勻性非常好。 為了進(jìn)一步驗證折反射式超薄投影鏡頭的性能，論文還兼顧制造成本和非球面加工測試水平完成投影成像鏡頭的加工和裝調(diào)，并搭配現(xiàn)有的DLP照明光源搭建一臺原理樣機(jī)，在102mm的投影距離處顯示畫面尺寸為65.2″。同時利用測試設(shè)備對畸變、亮度對比度、照度均勻性等主要指標(biāo)進(jìn)行了測試，實際測量結(jié)果與仿真結(jié)果非常接近，均滿足設(shè)計指標(biāo)要求，為實現(xiàn)“零距離”大屏幕投影產(chǎn)品批量化發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。
【圖文】：

圖 1.1 投影顯示系統(tǒng)的工作原理投影顯示技術(shù)早在半個多世紀(jì)前就已經(jīng)開始出現(xiàn)并得到應(yīng)用。早在 1 Philips 公司就已成功研制出 20in（50.8cm）的背投式投影電視機(jī)。19又率先將投影型大畫面 CRT（Cathode Ray Tube）進(jìn)行商品化運作。幾們對投影顯示技術(shù)的研究已經(jīng)走過了漫長的探索、設(shè)計、加工、樣，并且逐步轉(zhuǎn)化為商品走向成熟應(yīng)用階段。一直以來，最初的 CRT 投為技術(shù)成熟、價格低廉等原因牢牢地占據(jù)著統(tǒng)治地位。但 CRT 投影顯辨率不高、亮度不夠、對比度不高、體積笨重，只適合較小屏幕的投影，投影顯示系統(tǒng)正是通過解決使用者最關(guān)心的圖像質(zhì)量來得到不斷發(fā)，要提高圖像質(zhì)量，人們開始研制不同的空間光調(diào)制器以提高其性能初，日本的索尼（SONY）和愛普生（EPSON）公司開始大力發(fā)展高密的液晶面板投影顯示，由于亮度、體積有了明顯改觀，迅速成為社會顯示技術(shù)之一。為了與日本的 LCD 投影技術(shù)相抗衡，美國德州儀器研制了一種數(shù)字微鏡陣列作為空間光調(diào)制器，由于其高對比度及亮度

不同光調(diào)制器時投影顯示的工作原理
【學(xué)位授予單位】：中國科學(xué)院研究生院(長春光學(xué)精密機(jī)械與物理研究所)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號】：TN873

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本文編號：2583025