固態(tài)體積式立體顯示器光學引擎照明系統(tǒng)設計.pdf

1、固態(tài)體積式真三維立體顯示通過高速投影光學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到1200Hz;顯示體透光率較低，為了實現(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、影光學引擎的特點，根據(jù)要求設計了基于三片數(shù)字微鏡器件的投影光學引擎照明系統(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行修正?？紤]到亮度、散熱、壽命等因素，采用了大功率紅、綠、藍光LED加白光LED的光源方案。針對LED的發(fā)光特性，設計了混合集光方式準直器對LED出射的光線進行收集。為了縮小光源體積，采用X-Cube棱鏡將紅、綠、藍光合色?；诠鈱W擴展量守恒原理，設計了實心方棒進行勻光。利用TIR棱鏡組和Philips

3、棱鏡組構(gòu)成分色合色系統(tǒng)，實現(xiàn)空間分色合色。根據(jù)設計參數(shù)在光學軟件中建模仿真，驗證并優(yōu)化了照明系統(tǒng)設計。
　　基于理論設計和光學仿真，開發(fā)了真三維樣機并進行了實際測試。測試結(jié)果表明:經(jīng)過準直器出射的光線發(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，色彩飽和度達到78.43％NTSC標準色域，顯示圖像顏色豐富，立體感較強，無人限感知的閃爍。設計的照明系統(tǒng)滿足固態(tài)體積式真三維立體顯示