投影顯示中的離軸反射式成像系統研究.pdf

1、隨著近幾年投影顯示技術的飛速發(fā)展，顯示技術的市場需求促使投影顯示向高亮度、高清晰度、超薄化、大屏幕化等方向發(fā)展。而成像系統是投影顯示系統的重要組成部分，并且直接影響到系統的結構和最終成像性能，因此成像系統的設計是整個投影顯示系統中的關鍵。
　　本文首先對目前的投影顯示技術進行了分類，對占據投影顯示市場主導地位的幾種技術：CRT投影、LCD投影、DLP投影和LCOS投影顯示系統的結構和性能進行了比較，并對目前投影顯示技術的發(fā)展現狀作

2、了闡述。通過透射投影鏡頭和離軸反射成像物鏡的對比分析，提出離軸反射成像物鏡設計方法可以有效地簡化成像系統結構，避免透射產生的色差影響，能夠實現更好的成像質量。
　　第二章分析了非球面離軸成像系統和折反結合式離軸成像系統兩種設計方案，在四片非球面組成的離軸式反射成像系統中，僅采用非球面設計系統結構不夠精簡，性能也有待進一步提高，且非球面面形較大時加工和檢測都存在一定的困難；在折反結合式離軸成像系統中，該方法因兼具折射和反射的優(yōu)點，在

3、投顯示系統的設計中廣為應用，缺點是會產生難以校正的色差，且結構復雜。通過分析得出兩種設計方法各有自己的優(yōu)缺點，而且在成像系統結構和性能方面都有進一步提高的可能。隨著近幾年加工與檢測技術的飛速發(fā)展，自由曲面在光學中的應用逐漸受到研究者重視，自由曲面較傳統的非球面在設計上有更多的自由度，因而在很多領域有著廣泛的應用前景，從而本文提出應用自由曲面設計離軸反射成像系統。
　　第三章對利用Zernike多項式擬合自由曲面及校正系統像差的方案

4、進行了具體的理論分析。首先介紹了光學自由曲面的背景，以及在光學系統中的應用，引出Zernike多項式的特性：具有良好的數學性能，在單位圓上正交；及 Zernike多項式與光學系統的初級像差有著一定的對應關系，并且很容易與Seidel像差函數建立聯系。應用Zernike多項式表征自由曲面，來設計離軸成像系統中的反射面，該設計方法更有利于校正成像系統的像差，提高系統的成像質量，并對該離軸反射系統的像差做了理論推導。
　　第四章研究了應

5、用Zernike多項式自由曲面設計投影成像系統，采用三種設計方法：一片Zernike自由曲面和兩片非球面設計投影成像系統；兩片Zernike自由曲面和一片非球面設計投影成像系統；三片Zernike自由曲面設計投影成像系統。三種設計方法均應用 Zernike多項式擬合自由曲面的初始結構面形；然后利用ZEMAX軟件模擬和優(yōu)化成像系統，優(yōu)化后通過比較三種設計方法的性能曲線可知，應用三片Zernike自由曲面設計投影成像系統的MTF和畸變性能曲