固態(tài)體積式立體顯示器光學(xué)引擎照明系統(tǒng)設(shè)計.pdf

1、固態(tài)體積式真三維立體顯示通過高速投影光學(xué)引擎將圖像信息投影至具有物理深度的顯示體上，利用人眼的視覺暫留產(chǎn)生縱深感。顯示體一般由20層液晶光閥層疊構(gòu)成，為了避免閃爍投影頻率需要達(dá)到1200Hz;顯示體透光率較低，為了實(shí)現(xiàn)高亮圖像顯示需要照明系統(tǒng)亮度較高;液晶光閥對不同波長光的透過率不同，為了避免圖像顏色偏差需要照明系統(tǒng)色溫可調(diào)。因此固態(tài)體積式真三維立體顯示光學(xué)引擎照明系統(tǒng)必須滿足高投影速率、高亮度以及色溫可調(diào)。
　　本文分析了常見投

2、影光學(xué)引擎的特點(diǎn)，根據(jù)要求設(shè)計了基于三片數(shù)字微鏡器件的投影光學(xué)引擎照明系統(tǒng)。理論計算了光源的光通量，并結(jié)合液晶光閥的透過率曲線對計算值進(jìn)行修正?？紤]到亮度、散熱、壽命等因素，采用了大功率紅、綠、藍(lán)光LED加白光LED的光源方案。針對LED的發(fā)光特性，設(shè)計了混合集光方式準(zhǔn)直器對LED出射的光線進(jìn)行收集。為了縮小光源體積，采用X-Cube棱鏡將紅、綠、藍(lán)光合色?；诠鈱W(xué)擴(kuò)展量守恒原理，設(shè)計了實(shí)心方棒進(jìn)行勻光。利用TIR棱鏡組和Philips

3、棱鏡組構(gòu)成分色合色系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)空間分色合色。根據(jù)設(shè)計參數(shù)在光學(xué)軟件中建模仿真，驗證并優(yōu)化了照明系統(tǒng)設(shè)計。
　　基于理論設(shè)計和光學(xué)仿真，開發(fā)了真三維樣機(jī)并進(jìn)行了實(shí)際測試。測試結(jié)果表明:經(jīng)過準(zhǔn)直器出射的光線發(fā)散角度約為±20°，投影鏡頭出射的光通量為1388.61lm，屏前平均顯示亮度為123cd/m2，色彩飽和度達(dá)到78.43％NTSC標(biāo)準(zhǔn)色域，顯示圖像顏色豐富，立體感較強(qiáng)，無人限感知的閃爍。設(shè)計的照明系統(tǒng)滿足固態(tài)體積式真三維立體顯示