淺談光機(jī)電一體化的三維顯示技術(shù)

1、<p>　　淺談光機(jī)電一體化的三維顯示技術(shù)</p><p>　　學(xué)生專業(yè)班級(jí) 電1152 </p><p>　　學(xué)生姓名（學(xué)號(hào)） 秦騰騰（03） </p><p>　　授 課 教 師 李敏

2、 </p><p>　　完 成 時(shí) 間 2015年 3月 12 日 </p><p>　　2015年 3 月 12 日</p><p><b>　　摘 要</b></p><p>　　光機(jī)電一體化儀器是光學(xué)、機(jī)械、電子三個(gè)

3、領(lǐng)域的結(jié)合，使儀器的性能更加提高。隨著激光、光纖、微電子、計(jì)算機(jī)、高分 子化學(xué)、軟件等技術(shù)的發(fā)展，光機(jī)電一體化儀器將層出不窮。制造光機(jī)電一體化儀器的企業(yè)，將擴(kuò)大到其他各行各業(yè)，不局限于原來(lái)的光學(xué)行業(yè)。</p><p>　　關(guān)鍵字：光機(jī)電一體化、儀器、發(fā)展方向</p><p><b>　　目 錄</b></p><p>　　一、前言——————

4、——————————————————1</p><p>　　二、概念————————————————————————2</p><p>　　三、光機(jī)電一體化的特點(diǎn)—————————————————3</p><p>　　3.1多層次，覆蓋面廣</p><p>　　3.2結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化，方便操作</p><p>　　3.3 精

5、度提高，功能增加</p><p>　　3.4 高可靠性，高穩(wěn)定性和高使用壽命</p><p>　　3.5 開(kāi)發(fā)上的知識(shí)密集性</p><p>　　3.6 綜合性與系統(tǒng)性</p><p>　　四、光機(jī)電一體化技術(shù)——————————————————6</p><p><b>　　4.1機(jī)械技術(shù)</b>

6、;</p><p>　　4.2計(jì)算機(jī)與信息技術(shù)</p><p><b>　　4.3 系統(tǒng)技術(shù)</b></p><p>　　4.4 自動(dòng)控制技術(shù)</p><p>　　4.5 傳感檢測(cè)技術(shù)</p><p>　　4.6 伺服傳動(dòng)技術(shù)</p><p>　　五、現(xiàn)代科學(xué)儀器和裝置——

7、———————————————8</p><p><b>　　5.1光電平印裝置</b></p><p><b>　　5.2三維顯示</b></p><p><b>　　5.3平視顯示器</b></p><p>　　六、計(jì)量?jī)x器和傳感器——————————————————9&l

8、t;/p><p>　　6.1 波導(dǎo)型傳感器</p><p>　　6.2 納米級(jí)計(jì)量及控制</p><p>　　6.3 半導(dǎo)體激光計(jì)量</p><p>　　6.4 在線加工計(jì)量</p><p>　　七、發(fā)展方向——————————————————————10</p><p><b>　　7.

9、1 數(shù)字化</b></p><p><b>　　7.2 智能化</b></p><p><b>　　7.3 網(wǎng)絡(luò)化</b></p><p><b>　　7.4 人性化</b></p><p><b>　　7.5 微型化</b></p>

10、;<p><b>　　7.6 模塊化</b></p><p>　　八、光電信息裝置在信息領(lǐng)域研究動(dòng)向———————————13</p><p><b>　　8.1 顯示</b></p><p><b>　　8.2 信息處理</b></p><p><b>

11、;　　8.3 光存儲(chǔ)</b></p><p><b>　　8.4 圖像處理</b></p><p>　　九、光電顯示技術(shù)————————————————————15</p><p><b>　　9.1 陰極射線管</b></p><p><b>　　9.2 液晶顯示</b

12、></p><p>　　9.3 等離子體顯示</p><p><b>　　9.4 電致發(fā)光</b></p><p>　　十、結(jié)言————————————————————————18</p><p><b>　　一、前言</b></p><p>　　光機(jī)電一體化技術(shù)是由機(jī)

13、械技術(shù)與激光－微電子等技術(shù)揉合融匯在一起的新興技術(shù)。它與傳統(tǒng)的機(jī)械產(chǎn)品比較，有很大的不同。光機(jī)電一體化是一門跨學(xué)科的邊緣科學(xué)，它是激光技術(shù)、微電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、信息技術(shù)與機(jī)械技術(shù)結(jié)合而成的綜合性高技術(shù)。 其各個(gè)組成部分如機(jī)械技術(shù)、微電子技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)、信息技術(shù)、傳感技術(shù)、電力電子技術(shù)、接口技術(shù)、模擬量與數(shù)字量交換技術(shù)以及軟件技術(shù)等在綜合成一個(gè)完整的系統(tǒng)中相互配合有嚴(yán)格的要求，這就需要取長(zhǎng)補(bǔ)短，不斷向理想化方向發(fā)展。</p&

14、gt;<p>　　開(kāi)發(fā)光機(jī)電一體化產(chǎn)品有不同的層次和靈活的自由度。在機(jī)械技術(shù)中恰當(dāng)?shù)匾腚娮蛹夹g(shù)，產(chǎn)品的面貌和行業(yè)的面貌就可以迅速發(fā)生巨大變化。產(chǎn)品一旦實(shí)現(xiàn)光機(jī)電一體化，便具有很高的功能水平和附加價(jià)值，將給開(kāi)發(fā)生產(chǎn)者和用戶帶來(lái)巨大的社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益，從而造福于人民，有利于國(guó)家。</p><p><b>　　二、概念</b></p><p>　　光機(jī)電一體化技

15、術(shù)是微電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、 控制技術(shù)、光學(xué)技術(shù)與機(jī)械技術(shù)的相互交叉與融合，是諸多高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)和高新技術(shù)裝備的基礎(chǔ)。它包括產(chǎn)品和技術(shù)兩方面：光機(jī)電一體化產(chǎn)品是集光學(xué)、機(jī)械、微 電子、自動(dòng)控制和通信技術(shù)于一體的高科技產(chǎn)品，具有豐富的功能和很高附加值；光機(jī)電一體化技術(shù)是指其技術(shù)原理和使光機(jī)電一體化產(chǎn)品得以實(shí)現(xiàn)、使用和發(fā)展的 技術(shù)。</p><p>　　光機(jī)電一體化技術(shù)是由光學(xué)、光電子學(xué)、電子信息和機(jī)械制造及其他相關(guān)技

16、術(shù)交叉與融合構(gòu)成的綜合性高新技術(shù)，是諸多高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)和高新技術(shù)裝備的基礎(chǔ)。它豐富和拓寬了光機(jī)電一體化技術(shù)的內(nèi)涵和外延。</p><p>　　三、光機(jī)電一體化的特點(diǎn)</p><p>　　3.1 多層次，覆蓋面廣</p><p>　　光機(jī)電一體化是一個(gè)總的技術(shù)指導(dǎo)思想，它不僅體現(xiàn)在一些機(jī)電一體化的單機(jī)產(chǎn)品之中，而且貫穿于工程系統(tǒng)設(shè)計(jì)之中。從簡(jiǎn)單的單臺(tái)光機(jī)電一體化產(chǎn)品，到

17、現(xiàn)代工業(yè)中的柔性加工系統(tǒng)；從簡(jiǎn)單的單參數(shù)顯示，到復(fù)雜的多參數(shù)、多級(jí)控制；從機(jī)械零部件 連續(xù)自動(dòng)熱處理生產(chǎn)線，到各種現(xiàn)代高速重型機(jī)械自動(dòng)化生產(chǎn)線等，光機(jī)電一體化技術(shù)都有不同層次、覆蓋面很廣的應(yīng)用領(lǐng)域。對(duì)于工程系統(tǒng)，需成套地進(jìn)行開(kāi)發(fā)和 制造。對(duì)于光機(jī)電一體化單機(jī)產(chǎn)品(設(shè)備)，應(yīng)采用簡(jiǎn)繁并舉、高低級(jí)并存的多層次發(fā)展途徑。可發(fā)展功能附加型的低級(jí)產(chǎn)品；也可發(fā)展功能替代型的中級(jí)產(chǎn)品；還 可發(fā)展機(jī)電融合型的高級(jí)產(chǎn)品，成為前所未有的新一代產(chǎn)品。<

18、/p><p>　　3.2 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單方便操作</p><p>　　光機(jī)電一體化技術(shù)可為過(guò)去依靠機(jī)械傳動(dòng)鏈連接的各個(gè)相關(guān)動(dòng)作部分，改為多臺(tái)電機(jī)獨(dú)立驅(qū)動(dòng)，或使用電力電子器件，或使用電子電控裝置進(jìn)行相關(guān)動(dòng)作控制來(lái)實(shí)現(xiàn)。因此，機(jī)械結(jié)構(gòu)大大簡(jiǎn)化，甚至使有些機(jī)械結(jié)構(gòu)"脫胎換骨"，產(chǎn)生了質(zhì)的變化。光機(jī)電一體化技術(shù)使得操作人員擺脫了以往必須按規(guī)定操作程序或節(jié)拍頻繁緊張地進(jìn)行單調(diào)重復(fù)操作的工作

19、方 式，能以靈活方便地按需控制和改變生產(chǎn)操作程序。任何一臺(tái)光機(jī)電一體化裝置或系統(tǒng)各個(gè)相關(guān)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的動(dòng)作及功能協(xié)調(diào)關(guān)系，可由預(yù)設(shè)的程序一步一步地由電子 控制系統(tǒng)指揮，如數(shù)控機(jī)床、柔性加工系統(tǒng)(FMS)等。有些光機(jī)電一體化裝置，可實(shí)現(xiàn)操作全自動(dòng)化，如工業(yè)機(jī)器人、 印制電路板數(shù)控高速鉆床等。有些更高級(jí)的光機(jī)電一體化系統(tǒng)，還可通過(guò)被控對(duì)象的數(shù)學(xué)模型以及根據(jù)任何時(shí)刻外界各種參數(shù)的變化情況，隨機(jī)自尋最佳工作程序、 動(dòng)作程度和快慢以及協(xié)調(diào)關(guān)系，以實(shí)現(xiàn)

20、最優(yōu)化工作及最佳操作，例如微機(jī)控制的熱連軋機(jī)鋼板測(cè)厚自控系統(tǒng)、電梯群控系統(tǒng)、智能機(jī)器人等。</p><p>　　3.3 精度提高，功能增加</p><p>　　光機(jī)電一體化技術(shù)使機(jī)械傳動(dòng)部件減少，因而使機(jī)械磨損及配合間隙等所引起的動(dòng)作誤差大大減小，同時(shí)由于采用了電子技術(shù)，反饋控制水平的提高并能進(jìn)行高速處 理，可通過(guò)電子自動(dòng)控制系統(tǒng)精確地按預(yù)設(shè)量使相應(yīng)機(jī)構(gòu)動(dòng)作，因各種干擾因素造成的誤差，又可

21、通過(guò)自控系統(tǒng)自行診斷、校正、補(bǔ)償去達(dá)到靠單純機(jī)械方式所不能 實(shí)現(xiàn)的工作精度。因而光機(jī)電一體化產(chǎn)品應(yīng)用領(lǐng)域?qū)挘m用面廣，易于滿足各種需要。電子技術(shù)的引入，使產(chǎn)品面貌發(fā)生巨大變化，電子裝置能按照人的意圖進(jìn)行自 動(dòng)控制、自動(dòng)檢測(cè)、信息采集及處理、調(diào)節(jié)、修正、補(bǔ)償、自診斷、自動(dòng)保護(hù)直至自動(dòng)記錄、顯示、打印工作結(jié)果。通過(guò)改變程序、指令等軟件內(nèi)容而無(wú)需改動(dòng)硬件 部分就可變換產(chǎn)品的功能，使機(jī)械控制功能內(nèi)容的確定和變化趨“軟件比”和“智能化”。<

22、/p><p>　　3.4 高可靠性，高穩(wěn)定性和高使用壽命</p><p>　　傳統(tǒng)的機(jī)械裝置的運(yùn)動(dòng)部分，一般都伴隨著磨損及運(yùn)動(dòng)部件配合間隙所引起的動(dòng)作誤差，而發(fā)出由于可動(dòng)摩擦、撞擊、振動(dòng)等引起的聲響(噪聲)，這顯然影響裝置的壽命、穩(wěn)定性和可靠性。而光機(jī)電一體化技術(shù)的應(yīng)用，使裝置的可動(dòng)部件減少，磨損也大為減少，像集成化接近開(kāi)關(guān)甚至無(wú)可動(dòng)部件、無(wú)機(jī)械磨損。因此，裝置的壽命提高，故障率降低，從而提高

23、了產(chǎn)品的可靠性和穩(wěn)定性。有些光機(jī)電一體化產(chǎn)品甚至做到不需維修或者具有自診斷功能。</p><p>　　3.5 開(kāi)發(fā)上的知識(shí)密集性</p><p>　　研制開(kāi)發(fā)光機(jī)電一體化產(chǎn)品往往要涉及許多學(xué)-科和專業(yè)知識(shí)，如數(shù)學(xué)、物理學(xué)、化學(xué)、聲學(xué)、機(jī)械工程學(xué)、電力電子學(xué)、 電工學(xué)、系統(tǒng)工程學(xué)、光學(xué)、控制論、信息論和計(jì)算機(jī)科學(xué)等多門學(xué)科以及各門類的專業(yè)知識(shí)。比如，人們很熟悉的靜電復(fù)印機(jī)、彩色印像機(jī)等，就是

24、一種由機(jī)、 電、光、磁、化學(xué)等多種學(xué)科和技術(shù)復(fù)合創(chuàng)新的新型產(chǎn)品。設(shè)計(jì)這類產(chǎn)品的工程技術(shù)人員對(duì)自身的知識(shí)結(jié)構(gòu)提出更新更高的要求?，F(xiàn)代化的技術(shù)更需要現(xiàn)代化的人才 來(lái)掌握和開(kāi)發(fā)它。需要發(fā)揮多種功能的先進(jìn)設(shè)備、必然要賦予它多種知識(shí)和智慧。</p><p>　　開(kāi)發(fā)光機(jī)電一體化產(chǎn)品有不同的層次和靈活的自由度。在機(jī)械技術(shù)中恰當(dāng)?shù)匾腚娮蛹夹g(shù)，產(chǎn)品的面貌和行業(yè)的面貌就可以迅速發(fā)生巨大變化。產(chǎn)品一旦實(shí)現(xiàn)光機(jī)電一體化，便具有很高的

25、功能水平和附加價(jià)值，將給開(kāi)發(fā)生產(chǎn)者和用戶帶來(lái)巨大的社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益，從而造福于人民，有利于國(guó)家。</p><p>　　3.6 綜合性與系統(tǒng)性</p><p>　　光機(jī)電一體化是一門跨學(xué)科的邊緣科學(xué)， 它是激光技術(shù)、微電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、信息技術(shù)與機(jī)械技術(shù)結(jié)合而成的綜合性高技術(shù)。這種多種技術(shù)的綜合及多個(gè)部分的組合，使得光機(jī)電一體化技術(shù)及產(chǎn)品更 具有系統(tǒng)性、完整性和科學(xué)性。其各個(gè)組成部分如機(jī)械技

26、術(shù)、微電子技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)、信息技術(shù)、傳感技術(shù)、電力電子技術(shù)、接口技術(shù)、模擬量與數(shù)字量交換技 術(shù)以及軟件技術(shù)等在綜合成一個(gè)完整的系統(tǒng)中相互配合有嚴(yán)格的要求，這就需要取長(zhǎng)補(bǔ)短，不斷向理想化方向發(fā)展。其結(jié)果使原來(lái)各種技術(shù)揚(yáng)長(zhǎng)避短，更趨于合理。</p><p>　　四、光機(jī)電一體化技術(shù)</p><p><b>　　4.1 機(jī)械技術(shù)</b></p><p

27、>　　機(jī)械技術(shù)是機(jī)電一體化的基礎(chǔ)，機(jī)械技術(shù)的著眼點(diǎn)在于如何與機(jī)電一體化技術(shù)相適應(yīng)，利用其它高、新技術(shù)來(lái)更新概念，實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)上、材料上、性能上的變更，滿足減小重量、縮小體積、提高精度、提高剛度及改善性能的要求。在機(jī)電一體化系統(tǒng)制造過(guò)程中，經(jīng)典的機(jī)械理論與工藝應(yīng)借助于計(jì)算機(jī)輔助技術(shù)，同時(shí)采用人工智能與專家系統(tǒng)等，形成新一代的機(jī)械制造技術(shù)。</p><p>　　4.2 計(jì)算機(jī)與信息技術(shù)</p><

28、;p>　　其中信息交換、存取、運(yùn)算、判斷與決策、人工智能技術(shù)、專家系統(tǒng)技術(shù)、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)均屬于計(jì)算機(jī)信息處理技術(shù)。</p><p><b>　　4.3 系統(tǒng)技術(shù)</b></p><p>　　系統(tǒng)技術(shù)即以整體的概念組織應(yīng)用各種相關(guān)技術(shù)，從全局角度和系統(tǒng)目標(biāo)出發(fā)，將總體分解成相互關(guān)聯(lián)的若干功能單元，接口技術(shù)是系統(tǒng)技術(shù)中一個(gè)重要方面，它是實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)各部分有機(jī)連接的保證。

29、</p><p>　　4.4 自動(dòng)控制技術(shù)</p><p>　　其范圍很廣，在控制理論指導(dǎo)下，進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)后的系統(tǒng)仿真，現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試，控制技術(shù)包括如高精度定位控制、速度控制、自適應(yīng)控制、自診斷校正、補(bǔ)償、再現(xiàn)、檢索等。</p><p>　　4.5 傳感檢測(cè)技術(shù)</p><p>　　傳感檢測(cè)技術(shù)是系統(tǒng)的感受器官，是實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制、自動(dòng)調(diào)節(jié)的關(guān)鍵

30、環(huán)節(jié)。其功能越強(qiáng)，系統(tǒng)的自動(dòng)化程序就越高。現(xiàn)代工程要求傳感器能快速、精確地獲取信息并能經(jīng)受嚴(yán)酷環(huán)境的考驗(yàn)，它是機(jī)電一體化系統(tǒng)達(dá)到高水平的保證。</p><p>　　4.6 伺服傳動(dòng)技術(shù)</p><p>　　包括電動(dòng)、氣動(dòng)、液壓等各種類型的傳動(dòng)裝置，伺服系統(tǒng)是實(shí)現(xiàn)電信號(hào)到機(jī)械動(dòng)作的轉(zhuǎn)換裝置與部件、對(duì)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能、控制質(zhì)量和功能有決定性的影響。</p><p>　　五

31、、現(xiàn)代科學(xué)儀器和裝置</p><p><b>　　5.1光電平印裝置</b></p><p>　　裝置集成電路圖樣曬舨時(shí)，作為光源采用受激準(zhǔn)分子激光器。在掩模基板上相位移動(dòng)180。后利用光振幅干涉?；ハ嗟窒a(chǎn)生零的部分，可以轉(zhuǎn)印出高對(duì) 比的圖案2.5 光化學(xué)氣相沉積（CVD）裝置這是用紫外線和激光照射時(shí)，在原料氣體中，產(chǎn)生游離。在低溫下形成薄膜的裝置?，F(xiàn)在是在研究中，

32、將會(huì)早期實(shí)用化。</p><p><b>　　5.2 三維顯示</b></p><p>　　三維顯示利用全息技術(shù)的動(dòng)態(tài)圖象的三維顯示，令人注目 特別是利甩這種技術(shù)的全息電影和全息電視的展開(kāi)有很大希望。</p><p><b>　　5.3 平視顯示器</b></p><p>　　平視顯示器飛機(jī)的領(lǐng)航員

33、和汽車駕駛員前進(jìn)中，如實(shí)觀察前方時(shí)。還要能讀取各種儀器的顯示 這是利用全息圖的特殊分束裝置 今后也許會(huì)在汽車上得到應(yīng)用。</p><p>　　六、計(jì)量?jī)x器和傳感器</p><p><b>　　6.1 波導(dǎo)傳感器</b></p><p>　　波導(dǎo)型傳感器目前國(guó)際上光纖傳感器在溫度、壓力、振動(dòng)、變位等許多計(jì)量傳感器中已經(jīng)進(jìn)行了實(shí)用化研究 作為將來(lái)的

34、技術(shù)，在基底上形成的波導(dǎo)元件的研究弓f人注且。波導(dǎo)元件分成兩類，一類是在基板的厚度方向上封人光的平板型波導(dǎo)，另一類是在基板的橫向封人光的淘漕型波導(dǎo) 在平板型波導(dǎo)元件中。可以內(nèi)含有光柵、透鏡、可以應(yīng)用于集成型拾光器、光譜儀和檢偏鏡。淘漕型波導(dǎo)中由于光在縱、橫兩個(gè)方向封人，波面信息消失。這種溝漕型波導(dǎo)可用于不需要波面信息的多普勒速度計(jì)、激光掃描微分干涉顯微鏡等。</p><p>　　6.2 納米級(jí)計(jì)量及控制</

35、p><p>　　納米級(jí)計(jì)在納米級(jí)計(jì)量中，有平印線寬測(cè)定中位置重合精度為4rim的光外差檢出系統(tǒng)以及用原子R度為基準(zhǔn)的晶格（即硅的完美的晶體）切出的三塊平行晶板制成的x線干涉儀。可以進(jìn)行^級(jí)（1^=0.1納米或=10 。米）的超高精度的橫向變位測(cè)定。</p><p>　　6.3 半導(dǎo)體激光計(jì)量</p><p>　　半導(dǎo)體激光計(jì)量在半導(dǎo)體激光計(jì)量中，有相位移干涉儀和頻率調(diào)制

36、干涉儀等=所謂相位移干涉儀是在雙光束干涉的2個(gè)光束之間?？?切換成3個(gè)等級(jí)，產(chǎn)生柑位差來(lái)測(cè)定光的強(qiáng)度，通過(guò)計(jì)算求出相位，達(dá)到高精度化。所謂頻率誦制干涉儀，就是調(diào)制半導(dǎo)體激光器的頻率，達(dá)到高精度測(cè)量的干涉儀。還有，把干涉條紋的光強(qiáng)度反饋給半導(dǎo)體激光器的注入電流，使相位差鎖定的相位鎖定干涉儀可以用于光纖溫度傳感器。此外，半導(dǎo)體激光器的共振腔與外部的反射鏡和散射體構(gòu)造復(fù)合共振器后，半導(dǎo)體激光器的輸出會(huì)發(fā)生變化。這是眾所周知的。利用這種現(xiàn)象的自

37、耦合干涉儀，可以成為簡(jiǎn)便的變位傳感器。</p><p>　　6.4 在線加工計(jì)量</p><p>　　在線加工計(jì)量在線加工計(jì)量中，是在加工中測(cè)定各種誤差。為了控制工作臺(tái)。達(dá)到高精度。為此。光觸針式微小變位計(jì)，用于機(jī)上形狀計(jì)量的嫂帶板干涉儀，利用散射光的表面粗糙度在線加工計(jì)量?jī)x等令人注目。</p><p><b>　　七、發(fā)展方向</b><

38、/p><p><b>　　7.1 數(shù)字化</b></p><p>　　微處理器和微控制器的發(fā)展奠定了單機(jī)數(shù)字化的基礎(chǔ)，如不斷發(fā)展的數(shù)控機(jī)床和機(jī)器人；而計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的迅速崛起，為數(shù)字化制造鋪平了道路，如計(jì)算機(jī)集成制造。數(shù)字化要求光機(jī)電一體化產(chǎn)品的軟件具有高可靠性和可維護(hù)性以及自診斷能力，其人機(jī)界面對(duì)用戶更加友好，易于操作，且用戶能根據(jù)需要參與改進(jìn)。數(shù)字化的實(shí)現(xiàn)便于遠(yuǎn)程操作、診

39、斷和修復(fù)，產(chǎn)品的虛擬設(shè)計(jì)與制造將大大提高設(shè)計(jì)制造的效率，節(jié)省開(kāi)發(fā)費(fèi)用。</p><p><b>　　7.2 智能化</b></p><p>　　賦予光機(jī)電產(chǎn)品一定的智能，使它具有人的判斷推理、邏輯思考、自主決策能力。例如在CNC數(shù)控機(jī)床上增加了人機(jī)對(duì)話功能，設(shè)置了智能I／O通道和智能工藝數(shù)據(jù)庫(kù)，給使用、操作和維護(hù)帶來(lái)了極大的方便。人工智能技術(shù)、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)及光纖技術(shù)等

40、領(lǐng)域取得的巨大進(jìn)步，為光機(jī)電一體化技術(shù)開(kāi)辟了發(fā)展的廣闊天地。大量的智能化光機(jī)電一體化產(chǎn)品不斷涌現(xiàn)。現(xiàn)在，“模糊控制”技術(shù)已經(jīng)相當(dāng)普遍，甚至還出現(xiàn)了“混沌”控制的產(chǎn)品。</p><p><b>　　7.3 網(wǎng)絡(luò)化</b></p><p>　　由于網(wǎng)絡(luò)的普及，基于網(wǎng)絡(luò)的各種遠(yuǎn)程控制和監(jiān)視技術(shù)方興未艾，而遠(yuǎn)程控制的終端設(shè)備本身就是光機(jī)電一體化產(chǎn)品，現(xiàn)場(chǎng)總線和局域網(wǎng)技術(shù)使家用

41、電器網(wǎng)絡(luò)化成為可能。利用家庭網(wǎng)絡(luò)連接各種家用電器，行成以計(jì)算機(jī)為中心的計(jì)算機(jī)集成家用電器系統(tǒng)，使人們?cè)诩依锍浞窒硎芨鞣N高技術(shù)帶來(lái)的好處。因此，光機(jī)電一體化產(chǎn)品無(wú)疑應(yīng)朝網(wǎng)絡(luò)化方向發(fā)展。</p><p><b>　　7.4 人性化</b></p><p>　　光機(jī)電一體化產(chǎn)品的最終使用對(duì)象是人，如何在其中賦予人的智能、情感和人性顯得愈來(lái)愈重要。光機(jī)電一體化產(chǎn)品除了完善的性

42、能外，還要求在色彩、造型等方面與環(huán)境相協(xié)調(diào)，柔和一體，小巧玲瓏。使用這些產(chǎn)品，對(duì)人來(lái)說(shuō)是一種藝術(shù)享受，如家用機(jī)器人的最高境界就是人機(jī)一體化。</p><p><b>　　7.5 微型化</b></p><p>　　微型化是精細(xì)加工技術(shù)發(fā)展的必然，也是提高效率的需要。微機(jī)電系統(tǒng)(MEMS)指可批量制作的，集微型機(jī)構(gòu)、微型傳感器、微型執(zhí)行器以及信號(hào)處理和控制電路，乃至接口

43、、通信和電源等于一體的微型器件或系統(tǒng)。自1986年斯坦福大學(xué)研制出第一個(gè)醫(yī)用微探針，1988年美國(guó)加州大學(xué)Betkeley分校研制出第一個(gè)直徑為200μm的微電機(jī)以來(lái)，國(guó)內(nèi)外在MEMS工藝、材料以及微觀機(jī)理研究方面取得了巨大的進(jìn)展。開(kāi)發(fā)出各種MEMS器件和系統(tǒng)，如各種微型傳感器：微壓力傳感器、微加速度計(jì)、微觸覺(jué)傳感器；各種微構(gòu)件：微膜、微梁、微探針、微連桿、微齒輪、微軸承、微泵、微彈簧以及微機(jī)器人等。最近幾年來(lái)，MEMS正在向光學(xué)方面滲

44、透，形成了微光機(jī)電系統(tǒng)。</p><p><b>　　7.6 模塊化</b></p><p>　　由于光機(jī)電一體化產(chǎn)品種類和生產(chǎn)廠家繁多，研制和開(kāi)發(fā)具有標(biāo)準(zhǔn)機(jī)械接口、動(dòng)力接口、環(huán)境接口的光機(jī)電一體化產(chǎn)品單元是一項(xiàng)復(fù)雜和有前途的事情。如研制具有集減速、智能調(diào)速、電機(jī)于一體的動(dòng)力裝置單元，具有視覺(jué)、圖像處理、識(shí)別和測(cè)距等功能的控制單元，以及能完成典型操作的裝置。利用標(biāo)準(zhǔn)單

45、元迅速開(kāi)發(fā)出新的產(chǎn)品，也可擴(kuò)大生產(chǎn)規(guī)模。這需要制定各項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)，以便各部件、單元的匹配和鏈接。光機(jī)電一體化產(chǎn)品模塊化的發(fā)展促進(jìn)了新產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)，品種不斷增多，花樣不斷翻新，縮短了開(kāi)發(fā)周期。以驅(qū)動(dòng)為核心的驅(qū)動(dòng)模塊單元，以伺服為核心的運(yùn)動(dòng)控制模塊單元，以兩根導(dǎo)線把各功能單元連接起來(lái)的總線或現(xiàn)場(chǎng)總線等，已形成了標(biāo)準(zhǔn)化的產(chǎn)品。</p><p>　　八、光電信息裝置在信息領(lǐng)域研究動(dòng)向</p><p>&l

46、t;b>　　8.1 顯示</b></p><p>　　雙眼立體視覺(jué)，是利用左右雙眼分別觀察有視差，觀察圖象時(shí)有立體感的方法 而在微透鏡頓方式中。利用多個(gè)半園錐狀的園柱小透鏡排列在板上。在各自的焦面上，有左右稅差的圖象呈條狀排列 這種立體觀察方法，已被了解。對(duì)這種原理，用于顯示的研究意義深遠(yuǎn)；這種裝置有排列微透鏡板的8眼式{維電視裝置和在CRT投影電視中，用110英寸反射型微透鏡屏的9眼式三維電視

47、等。</p><p><b>　　8.2 信息處理</b></p><p>　　信息處理光計(jì)算機(jī)中，同電氣布線相比較，由于光的頻率高。所以可以高速傳遞信息。而且利用多重波長(zhǎng)。信息二維并列傳送等，有太的信息傳遞能力。作為計(jì)算機(jī)的前處理技術(shù)還有模擬光演算-并列數(shù)字光演算 但是與這些研究相比，還不如研究有并列信息處理、學(xué)習(xí)、自組織化機(jī)能的光神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)。但是。光神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)現(xiàn)在還處

48、于初期試驗(yàn)系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)階段，離開(kāi)實(shí)用系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)還有相當(dāng)距離。作為光布線技術(shù)-有光問(wèn)聯(lián)接的研究。對(duì)于光間聯(lián)接。有透過(guò)型器件多層組合的光傳播方法和在平板中反射的光傳播方法分別有幾種連接方法 由于光可以并列處理，并且沒(méi)有必要阻抗匹配-和投有必要布線回路，所以可以進(jìn)行高速信號(hào)調(diào)制等這些優(yōu)秀的特點(diǎn)，超過(guò)了以前的電氣布線的極限，可以實(shí)現(xiàn)高速處理系統(tǒng)，還有，隨著老齡化社會(huì)的到來(lái) 健康診斷技術(shù)日益重要。從生理學(xué)、生化學(xué)角度出發(fā)，可以進(jìn)行體內(nèi)測(cè)量的正電子C

49、T技術(shù)，高分辨率、高對(duì)比的掃描激光顯微鏡，面發(fā)光激光器（VCSEL）等引人注目。</p><p><b>　　8.3 光存儲(chǔ)</b></p><p>　　光存儲(chǔ)過(guò)去一向是以磁盤起著中心作用，但是后來(lái)光盤的出現(xiàn)，而且最近，可擦可錄的光磁盤已實(shí)用?，F(xiàn)在正進(jìn)行高密度化，高速存取，高速數(shù)據(jù)傳送等研究。</p><p><b>　　8.4 圖像

50、處理</b></p><p>　　圖象形成和理解隨著超精密加工和微細(xì)加工技術(shù)的進(jìn)展。正在進(jìn)行軟x線領(lǐng)域使用的新光學(xué)器件的研究=重元素（釩、鈦）與輕元素（鈹、炭等）交替重疊得到高反射率多層膜反射鏡的研究，實(shí)現(xiàn)校正大氣起伏的高分辨率天體望遠(yuǎn)鏡的適應(yīng)光學(xué)和有臨場(chǎng)感的人工現(xiàn)實(shí)感技術(shù)的研究，機(jī)器人視覺(jué)的研究等等。</p><p>　　九、光機(jī)電一體化顯示技術(shù)</p><

51、;p><b>　　9.1 陰極射線管</b></p><p>　　陰極射線管的關(guān)鍵部件是連在熒光屏后部成為一體的電子槍。電子槍發(fā)射出一束經(jīng)過(guò)圖像信號(hào)調(diào)制的窄電子流，經(jīng)過(guò)加速、聚焦、偏轉(zhuǎn)后打在熒光屏的熒光粉上使之發(fā)光。電子槍以一個(gè)相當(dāng)快的速度發(fā)射電子流，同時(shí)偏轉(zhuǎn)線圈控制電子束方向，逐行在屏幕上掃過(guò)，達(dá)到顯示圖像的目的。CRT顯示圖像是是不斷連續(xù)刷新著的，因此此類顯示器看上去給眼睛一種“閃

52、爍”的感覺(jué)。容易引起眼睛疲勞損壞視力。</p><p>　　CRT有黑白和彩色兩種，黑白的顯像管構(gòu)造相對(duì)簡(jiǎn)單。圖1.為黑白顯像管的構(gòu)造示意圖。</p><p><b>　　圖1.陰極射線管</b></p><p>　　彩色顯像管與黑白顯像管的區(qū)別是前者有三個(gè)電子槍，前端多一個(gè)布滿微小孔洞的“蔭罩”，以及熒光粉是紅綠藍(lán)三種原色排列的。彩色顯像管顯

53、示圖像時(shí)，三個(gè)電子槍發(fā)射出三束電子，在同一個(gè)蔭罩小孔上通過(guò)，分別打在三種顏色的熒光粉上，人眼看到的效果會(huì)自動(dòng)把三種色光混合，組成一幅圖像。如圖2. </p><p>　　圖2. 彩色顯像原理</p><p>　　蔭罩的作用就是保證三個(gè)電子共同穿過(guò)同一個(gè)蔭罩小孔，以激發(fā)熒光粉，使之發(fā)出紅、綠、藍(lán)三色光。不同形狀的蔭罩有不同的透光率、對(duì)比度、分辨率等參數(shù)。制造成本也不同。有一種柵條狀的蔭罩其透

54、過(guò)率達(dá)到95%。</p><p><b>　　9.2 液晶顯示器</b></p><p>　　液晶顯示器的關(guān)鍵物質(zhì)是液晶材料，此類顯示器也因此而得名。液晶材料具有一個(gè)特別的特性：當(dāng)它被加上適當(dāng)電壓時(shí)，液晶材料的分子會(huì)發(fā)生偏轉(zhuǎn)，引起其透射率變化，從而由“遮光”狀態(tài)變換到“通光”狀態(tài)，達(dá)到顯示的目的。如圖：</p><p><b>　　圖

55、1</b></p><p>　　按照不同的分類方式，液晶顯示有多種類型，根據(jù)所采用的液晶材料不同而異：分別有扭曲向列型（TN）等多種，并不一一列舉。根據(jù)顯示像素構(gòu)成不同，液晶顯示器分為無(wú)源矩陣液晶顯示器（PM-LCD）與有源矩陣液晶顯示器（AM-LCD）。較早期的扭曲向列型（TN）液晶顯示器與超扭曲向列型（STN）液晶顯示器均同屬于無(wú)源矩陣液晶顯示器。新一代的薄膜晶體管液晶顯示器（TFT-LCD）等屬

56、于有源矩陣液晶顯示器。作為STN的換代產(chǎn)品具有響應(yīng)速度快、不產(chǎn)生閃爍等優(yōu)點(diǎn)。 AM-LCD與PM-LCD的差別在于前者每象素加有開(kāi)關(guān)器件，可克服交叉干擾，可得到高對(duì)比度和高分辨率顯示。</p><p>　　9.3 等離子顯示器</p><p>　　等離子顯示器是利用兩塊玻璃基板之間的惰性氣體電子放電，產(chǎn)生紫外線激發(fā)所涂布的紅、綠、藍(lán)熒光粉，呈現(xiàn)各種彩色光點(diǎn)的畫面。PDP適合應(yīng)用于中大型尺寸

57、（約40-70寸）顯示器。等離子體顯示器具有陰極射線管的優(yōu)點(diǎn)，但其超薄體積與重量遠(yuǎn)優(yōu)越于傳統(tǒng)大尺寸CRT電視，在高解析度、不受磁場(chǎng)影響、視角廣及主動(dòng)發(fā)光等勝于TFT-LCD的特點(diǎn)，圖像具有豐富的層次。缺點(diǎn)是功率大，比較耗電。</p><p>　　1.4其他光電顯示產(chǎn)品</p><p>　　除了LCD、PDP外，還有應(yīng)用于各種智能家電、汽車儀表、數(shù)碼電子產(chǎn)品顯示屏、投影設(shè)備以及電子紙等等多種

58、顯示技術(shù)。</p><p><b>　　十、結(jié)言：</b></p><p>　　以上簡(jiǎn)單介紹了一些未來(lái)的光機(jī)電一體化科學(xué)儀器的裝置。這僅僅是一部分 它們盡管初露苗頭，但有著無(wú)限的生命力 這些儀器裝置，將在21世紀(jì)廣泛使用。我們應(yīng)跟蹤世界先進(jìn)水平，為縮短與國(guó)外差距作出積極的努力。最近，美國(guó)的OIDA（光電產(chǎn)業(yè)開(kāi)發(fā)協(xié)會(huì)）報(bào)導(dǎo)，美國(guó)在光電產(chǎn)業(yè)上明顯落后于日本。為了加強(qiáng)競(jìng)爭(zhēng)力

59、，建議政府在四大領(lǐng)域加以支持 那就是：光顯示、光通信、光記錄、光輸入輸出設(shè)備 我們是發(fā)展中國(guó)家，底子較薄，但是我們應(yīng)該利用改革開(kāi)放的大好機(jī)會(huì)，貫徹 科教興國(guó)。 科學(xué)技術(shù)是第一生產(chǎn)力 的方針，將我們的光電事業(yè)更上一個(gè)臺(tái)階。</p><p>　　開(kāi)發(fā)光機(jī)電一體化產(chǎn)品有不同的層次和靈活的自由度。在機(jī)械技術(shù)中恰當(dāng)?shù)匾腚娮蛹夹g(shù)，產(chǎn)品的面貌和行業(yè)的面貌就可以迅速發(fā)生巨大變化。產(chǎn)品一旦實(shí)現(xiàn)光機(jī)電一體化，便具有很高的功能水平和

60、附加價(jià)值，將給開(kāi)發(fā)生產(chǎn)者和用戶帶來(lái)巨大的社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益，從而造福于人民，有利于國(guó)家。</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)：</b></p><p>　　《平板顯示技術(shù)》 應(yīng)根裕等 北京人民郵電出版社，2002</p><p>　　《光電顯示技術(shù)》 李文鋒 趙亞輝