光电子发光与显示技术-第七章-投影显示技术-课件.pptx

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1、光电子技术(2)(光电子发光与显示技术),7 投影显示技术,光电子技术精品课程,7.1 投影显示系统的基本组成与发展历程,1）投影显示系统的基本组成,投影显示是一种光、机、电一体化的综合性高科技技术，从原理结构上可以看成是有图像发生源；光学引擎系统；包括光学系统（照明、分色、合色系统或偏振系统、投影物镜、显示屏幕等）、精密机构；光源；电子系统以及整机机构等几部分组成。,投影显示系统的原理结构框图,光电子技术精品课程,投影显示系统各部分组成结构及研究内容,光电子技术精品课程,20世纪30年代出现CRT投影显示技术，成为最早出现并被大范围应用的具有动态视频图像的大屏幕显示技术。以三管式CRT投影机

2、为代表。90年代最成熟、生产批量最大、成本最低的投影电视主流技术；70年代到80年代，出现油膜光阀投影机，是利用薄的油膜在电子束驱动下形成油膜变形调制，进而调制入射光束形成投影图像，但是成本较高，机构复杂，系统庞大，80年代后期逐步为液晶光阀投影所代替；80年代中后期，由于CRT的色汇聚困难，图像分辨率不高、对比不足、亮度不高等缺点，基于液晶的空间光调制器技术得到了很大的发展，出现了液晶光阀投影技术，是利用光电导薄膜传感图像，并通过器件内部电压的分压在液晶薄膜上形成于图像相对应的电压潜像，改变液晶的折射率的各向异性分布，实现光束的空间调制，进而达到大屏幕投影显示。90年代中期，液晶光阀技术演变

3、成日本JVC公司的D-ILA投影显示技术，其核心是反射式有源矩阵硅基的液晶板，提高了光源的利用效率，实现更高亮度的提高；90年代初、中后期，液晶投影显示采用彩色LCD作为图像产生源，利用光学放大投影系统实现投影成像。特别是90年代后期的薄膜晶体管TFT技术的发展，大大提高了投影机的亮度，称为目前社会普遍使用的显示技术之一。,2）投影显示技术发展历程,光电子技术精品课程,液晶投影显示技术的发展过程中，EPSON和SONY公司起了极其重要的推动作用；为了与日本抗衡，20世纪80年代末到90年代初，美国TI公司研究了数字微镜器件（DMD）结构。在硅基片上采用微机械加工技术，制备可以左右转动120的1

4、6um铝反射镜，同时在硅基片上集成用于驱动小铝反射镜的CMOS，使得微小铝镜能在CMOS驱动下进行转动。80年代中后期应用DMD芯片制造的数码光处理器（DLP）投影机开始投放市场。,光电子技术精品课程,20世纪90年代中后期，美国硅谷的一些公司提出了应用成熟的硅基板上的CMOS技术代替复杂的玻璃基板上的TFT技术，发展了CMOS驱动的发射式液晶显示技术LCOS。LCOS结构式在硅单晶上利用半导体工艺制作驱动背板CMOS阵列，然后制备缓冲层，磨平后镀上铝做成反射镜，相乘CMOS背板，最后将CMOS基板与含有透明电极的玻璃基板贴合，组成液晶盒，构成一个完整的CMOS器件。,光电子技术精品课程,光电

5、子技术精品课程,按照显示器件分类：CRT投影显示LCD液晶投影显示LCOS硅基液晶投影显示DLP数字光处理显示激光显示3D全息投影技术,光电子技术精品课程,1）书写投影显示系统,7.2 经典投影显示系统,透射式,光电子技术精品课程,反射式,光电子技术精品课程,2）CRT投影显示技术,定义：CRT是阴极射线管的简称，又称为显像管。CRT投影显示技术是利用小面积高亮度的三种单色CRT产生高亮度红、绿、蓝图像，再应用光学放大系统实现放大投影成像的技术，是目前应用较为广泛的一种主动发光式投影显示技术。主要优点：颜色质量好、成本低，一般投影光能输出200-800lm左右。缺点：亮度较低，操作复杂，体积放

6、大，对安装环境要求较高。,光电子技术精品课程,CRT投影显示系统可以分为单投影物镜系统与三投影物镜系统两类,光电子技术精品课程,光电子技术精品课程,CRT投影显示的输出光能量,一般7英寸的CRT光栅面积直径在130-140mm之间，9英寸的CRT光栅直径在170-180mm之间。从发射的光亮度情况看，7英寸发射流明值要比9英寸CRT管子低，分辨率方面9英寸占优势。如果应用7英寸的CRT管子作为图像源，可以构成54寸的背投显示系统，图像被放大10倍。,CRT投影显示管,光电子技术精品课程,光电子技术精品课程,CRT背投影显示视角与彩色偏移,光电子技术精品课程,7.3 LCD液晶投影显示技术,光电

7、子技术精品课程,平板显示采用低温多晶硅TFT-LCD技术；投影显示采用高温多晶硅TFT-LCD技术。,输入电路,天线,视频处理电路,视频格式变换电路,LCD驱动电路,光引擎,视频信号,光电子技术精品课程,系统构成：光学系统：液晶板，照明系统，投影系统和屏幕,光电子技术精品课程,TFT-LCD投影显示光学系统经历了彩色单片投影系统到三片式投影系统的转变，其中三片式投影系统又经历了合色镜三片式系统、L棱镜式系统以及X棱镜式系统等发展阶段。,光电子技术精品课程,单片式液晶投影显示系统,光学系统原理：光源发出的光线经聚光镜及反射镜投射到菲涅尔透镜上，形成准平行光；然后透过彩色液晶板后在通过菲涅尔透镜、

8、反射镜，经透射镜头透射于屏幕,缺点：液晶面积大，增大体积；透过率低；滤光片色彩变差。,光电子技术精品课程,光电子技术精品课程,提高彩单板液晶投影机的亮度方案,光电子技术精品课程,光电子技术精品课程,三片式液晶投影显示系统三片式液晶显示系统和单片式系统相比较，主要区别在于利用了三个单片的TFT-LCD芯片。光源发出的白光需要通过分色薄膜，先分解为红、绿、蓝三种颜色的光，并分别照射到三个液晶板上，然后通过合色镜，将三色图像合成一个彩色图像。三片式光学系统的发展分别经历了分立合色镜系统、L型棱镜系统和X棱镜系统三个阶段，其中由于X棱镜结构紧凑、体积小、可靠性好等特点，因而成为目前普遍采用的系统。,光

9、电子技术精品课程,光电子技术精品课程,A.分立合色镜系统,光电子技术精品课程,B.L型棱镜系统,光电子技术精品课程,C.X型棱镜系统,为了减小投影机的体积和重量，提高光学效率，人们提出了X型分色系统进行分色和合色的方法。其基本结构式图中光学系统分成上下两层，下层为分色，上层为合色。灯源的白光被X型相交的分色薄膜分解成红绿蓝三基色，射向三个方向，再通过三个反射镜反射后上升到合色层。三基色通过液晶后，再把三色图像通过一个较大的X型合色镜合成彩色图像。,光电子技术精品课程,光电子技术精品课程,液晶投影显示系统照明系统,光电子技术精品课程,光电子技术精品课程,LCOS投影显示技术,7.4,光电子技术精

10、品课程,工作原理及结构,光电子技术精品课程,三片式LCOS投影分色合色系统,LCOS光学系统主要由光源、照明系统、分色合色系统、投影物镜以及LCOS器件和驱动电路等几部分组成。,X棱镜系统,PBS（polarization beam splitter）偏振分光棱镜能把入射的非偏振光分成两束垂直的线偏光。其中P偏光完全通过，而S偏光以45度角被反射，出射方向与P光成90度角。此偏振分光棱镜由一对高精度直角棱镜胶合而成，其中一个棱镜的斜边上镀有偏振分光介质膜,光电子技术精品课程,Philips棱镜系统,Philips棱镜系统是一种常见的合色分色系统，早期用于彩色摄像系统中，后来被用于LCLV以及L

11、COS系统中，其特点是分色和合色重合，因而系统结构紧凑。,光电子技术精品课程,单片式投影系统,光电子技术精品课程,光电子技术精品课程,全息彩色滤光片,光电子技术精品课程,光电子技术精品课程,光电子技术精品课程,液晶电可控颜色开关,光电子技术精品课程,卷帘式LCOS投影系统,光电子技术精品课程,光电子技术精品课程,光电子技术精品课程,7.5,最近几年，微电子技术特别是微电子机械技术的发展，出现了新的微细技术研究领域，即MEMS技术。数字式微镜器件（Digital Micro Mirror Device，DMD）便是MEMS技术在投影显示领域的应用。以DMD器件为核心的投影显示又称为DLP投影显示

12、技术（Digital Light Processing）,光电子技术精品课程,DMD器件的结构及其光电特性,光电子技术精品课程,16*16um,光电子技术精品课程,光电子技术精品课程,光电子技术精品课程,光电子技术精品课程,DLP投影显示系统,DLP投影系统通常采用具有椭球型反光碗的光源和方棒照明系统，方棒入射端位于椭球灯的一个焦点上，光源发出的光经过方棒内的多次反射后，在方棒出射端形成均匀的矩形分布，进而有照明透镜组将方棒出射端成像在DMD表面上，形成合适的照明区域，照明光经过DMD调制和反射后，经过投影物镜成像在屏幕上。,光电子技术精品课程,光电子技术精品课程,光电子技术精品课程,光电子技

13、术精品课程,7.6 激光显示技术,激光显示技术分为三种类型：（一）是激光阴极射线管LCRT（Laser Cathode Ray Tube），基本原理是用半导体激光器代替阴极射线显像管的荧光屏来实现的一种新型显示器件。（二）是激光光阀显示，基本原理是激光束仅用来改变某些材料（如液晶等）的光学参数（折射率或透过率），而再用另外的光源把这种光学参数变化而构成的像投射到屏幕上，从而实现图像显示。（三）是直观式（点扫描）电视激光显示，它是将经过信号调制了的RGB三色激光束直接通过机械扫描方法偏转扫描到显示屏上。,光电子技术精品课程,1、LCRT（Laser Cathode Ray Tube）,1964年

14、尼古拉G巴索夫博士（诺贝尔物理学奖获得者）提出用电子束激发半导体导致受激发射或得到激光的设想。60年代中列别捷夫物理研究所在液氦温度下实现了绿光的发射。直到近年来才研制出几种主要颜色的室温下工作半导体材料。1999年，Principia Optics Inc公司获得4.5万伏阳极电压下能在室温下工作的红、绿、蓝激光CRT样机，完成了商业化的第一步。,光电子技术精品课程,激光面板基本结构,光电子技术精品课程,LCRT结构图,光电子技术精品课程,LCRT的工作原理除了用半导体激光器代替荧光面板外，激光CRT实质上就是一个标准的投影用阴极射线管。（LCRT的基本结构如图6.1所示。）半导体材料的两面

15、与镜面相邻接从面形成一个激光器的谐振腔，并与一片衬底相结合从而形成一块激光面板。用电子束扫描激光面板时，在电子束轰击到的地方就产生出激光来。这种激发的物理机制和荧光CRT相似，只是产生的是激光而不是荧光。,光电子技术精品课程,单片半导体是由宽谱带间隙的II-VI族单晶化合物（如ZnS、ZnSe、CdS、CdSSe、ZnO等）构成的。通过选择合适的材料，完全可以获得可见光谱上的任何一个波长。为了减少损耗，激光腔只有几个微米厚。激光面板预计能承受长时间的高能电子束轰击，达到10000至20000小时的寿命。,光电子技术精品课程,激光功率与阳极电压关系,光电子技术精品课程,图6.2 激光输出功率与注

16、入功率的关系,光电子技术精品课程,对应5504K和6504K色温所需的红、绿、蓝发光功率,光电子技术精品课程,LCRT的分辨率能够做得很高，在CRT电流为2mA时，电子束直径为25m，其激光束直径略小于电子束斑直径为20m，目前激光面板的光栅尺寸为40mm30mm，它可以给出20001500个像素。目前正在向真正的影院放映质量的方向努力。,光电子技术精品课程,数字电影放映机预期参数,光电子技术精品课程,LCRT同时也是一种理想的影院放映光源，它不会产生损害胶片的红外和紫外强光。预期可以延长胶片的放映寿命，所以可以做为兼容的数字/胶片放映机。,光电子技术精品课程,光电子技术精品课程,这种新型FP

17、D技术的基本原理与CRT相同。区别只是用激光取代了电子束，用小型扫描仪取代了电子枪，只要在相当于荫罩（Shadow Mask）的屏幕上涂布可发出三原色光的荧光材料，使激光照射部分依次发光就能实现影像显示。这种技术具有获得与主动发光型CRT同等画质的技术潜力。但其结构却比CRT简单，因而更容易降低成本，还可使耗电量低于液晶电视。,光电子技术精品课程,2、激光光阀显示,所示为激光光阀显示。优点是清晰度极高。它是利用激光束对液晶进行热写入寻址，,激光光阀显示,光电子技术精品课程,激光束写入原理为：把介电各向异性为正的近晶相液晶夹于两片带有透明电极的玻璃基板之间（其中一片玻璃基板内涂有激光吸收层），构

18、成液晶光阀。把聚焦约为10m的YAG激光束照射到液晶光阀上，被吸收膜吸收后变成热能并传给液晶。于是照射部分的液晶随温度上升，从近晶相，经由向列相变成各向同性液体。当激光束移向他处，液晶温度急剧下降，出现由各相同性液体-向列液晶-近晶相的转变的相变过程。由于速冷作用，相变过程中形成一种具有光散射的焦锥结构，这种结构一直保持到图像擦除。别一方面没有照射部分的液晶仍为垂直于表面取向的透明结构。这样通过对激光束的调制和扫描，便可在整个画面上形成光散射结构和透明结构的稳定共存。,光电子技术精品课程,擦除过程是：用电擦除法，即在液晶层上施加高于条件阈值（约70kV/cm）的高电场E，使之反加到初始的透明结

19、构。这种擦除方式速度极快，已被广泛使用。,光电子技术精品课程,3、点扫描激光电视,光电子技术精品课程,光电子技术精品课程,激光显示原理,显示原理外部视频/PC信号被分解为三原色经颜色转换后调制三束激光的强度；被调制的光信号经过光缆传输到扫描系统，激光束被偏转（行扫描：转镜，帧扫描：振镜）投射到屏幕上，“写”出图像。基本结构RGB激光光源激光调制扫描投射系统图像变换光学系统光导传输电子控制和软件,图6.5 激光扫描系统示意图,光电子技术精品课程,直接激光扫描激光电视利用了激光器的色纯度高，色域比一般彩色电视大的特点。显示的图像色彩更加鲜艳、逼真。直接扫描方式与光学系统成像不同，无聚焦范围限制，可

20、以在任何反光物体上显示，所以可以在建筑物上，水幕上（水幕电视），烟雾上（空中显示）等特殊效果。,光电子技术精品课程,光电子技术精品课程,光电子技术精品课程,光电子技术精品课程,光电子技术精品课程,光电子技术精品课程,光电子技术精品课程,光电子技术精品课程,光电子技术精品课程,光电子技术精品课程,光电子技术精品课程,光电子技术精品课程,光电子技术精品课程,光电子技术精品课程,光电子技术精品课程,光电子技术精品课程,光电子技术精品课程,3.1、激光器选择,激光电视扫描的屏幕时，屏幕亮度可由人眼视觉暂留时间内平均输出亮度来计算。屏幕亮度用L，光通量用表示，可得：,（6.1）,光电子技术精品课程,光电

21、子技术精品课程,光电子技术精品课程,采用氩离子激光器可以得到上述大多数蓝、绿光谱线。下面以美国相干公司Innova激光产品为例，它所包括的谱线及功率如下表所示。氪离子激光器可以得到红光谱线，以及混合气体激光器可以得到全彩色谱线。,光电子技术精品课程,表6.5 氩氪混合气体激光器输出谱线,表6.4 Innova氩离子激光器谱线及功率分布,光电子技术精品课程,固体激光器以及半导体激光泵浦的全固态激光器是当今发展最快的激光器，可以产生连续输出的谱线主要为YAG的1064nm，1319nm及946nm。如果用这些谱线倍频，可以得到532nm绿光，660nm红光及473nm蓝光。它们也可以做为RGB全色

22、激光显示的光源。用固体激光器泵浦的非线性光学参量激光器也可以得到RGB全色激光输出。,光电子技术精品课程,蓝光446nm：4.8W绿光532nm：6.5W红光628nm：7.0W脉宽：80MHz光束质量M2：100:1（线性）振幅噪声：2%rms寿命：1000小时/5年,光电子技术精品课程,该系统采用半导体激光泵浦的钒酸钇SESAM高重负率锁模激光输出的1064nm功率为42W的基频光，倍频后得到532nm绿光，部分透过的基频光泵浦KTA晶体的参量振荡产生1535nm的参量振荡光，628nm的红光是由1535nm的参量光与1064nm基频光在KTA晶体中和频产生，446nm的蓝光是由1535n

23、m的参量光与前级产生的628nm红光在LBO晶体中和频产生。采用锁模激光器可以得到高重负率，同时也可以由锁模激光短的相干长度减少屏幕视觉的散斑效应。,光电子技术精品课程,3.2、光调制器,激光器输出光强的调制可以由二种途径来实现：由激光器驱动电源直接调制，在激光器内部外部放置光电晶体。外部调制法又分为：电光调制和声光调制两种。前者适合10100MHz范围内的宽频带调制，但所需驱动功率大；后者适用于10MHz以下的窄频带光调制，所需驱动功率小，可获得高对比度。,光电子技术精品课程,（1）电光调制,晶体的折射率随外加电场E的改变而变化，称为电光效应。一般可以将晶体的折射率展开为电场的级数,场中a和

24、 b是常数，电场一次项代表线性电光效应，即普克尔（Pockels）效应；电场二次项代表克（Kerr）效应，电光调制利用的是普克尔效应。,图6.8 电光晶体Z截面，实线为无外场时，虚线为加Z向电场时,光电子技术精品课程,折射率方程为,新折射率椭球绕旧坐标系Z轴旋转了45,即在X方向上折射率变小，在Y方向上折射率变大,这就是电致双折射,光电子技术精品课程,图6.9 轴向偏压方式,光电子技术精品课程,1）纵向运用,外加电场垂直于光轴的方式工作称轴向偏压方式。由于入射光被分解成为平行于X和Y两个方向的互为垂直分量。在经历了两个方向不同的折射率之后，通过晶体后两个偏振方向的相位差变为,光电子技术精品课程

25、,光电子技术精品课程,2）横向运用,光电子技术精品课程,光电子技术精品课程,横向运用电光效应与d/h有关，可以通过改变横/纵比降低半波电压；横向运用中含有自然双折射的影响，这一项易受外界温度和湿度的影响。,横向运用与纵向运用相比有两个优点：,光电子技术精品课程,为消除这种因素的影响，可采用两块准确相交的晶体互相串联，或用两块尺寸完全相同的晶体中间用半波片隔开，两块晶体Z和Y轴应反向平行排列。,光电子技术精品课程,（2）声光调制,声光调制如图6.11所示。调整入射光束使其与声波光栅成布喇角，输出的调制光束侧出现在相对于入射光的两倍布喇格角2处。视频信号电压经驱动电路加到超声波换能器上，换能器将电

26、信号转变成声光介质中的超声波信号，由声光介质的弹性应变产生的折射率变化，形成布喇格光栅。衍射光做为输出光，其强度受到了视频信号的调制。,光电子技术精品课程,光电子技术精品课程,3.3、行扫描机构,光电子技术精品课程,扫描转镜工作原理,对于点直接扫描系统，其行扫描是由多面体转鼓来完成的。当转鼓旋转时，在屏幕上形成一条线。因此具有n个小镜面的多面体如以角速度旋转，则在屏幕上形成 条扫描线。每条扫描线a-b对应转鼓上的一个面转过的角度。再由振镜完成a-b向a1-b1的移动，依此类推，光点按a-b，a1-b1，a2-b2，的顺序完成一幅完整光栅的扫描。多面体扫描的极限速度由转鼓材料的极限强度来决定。按

27、照PAL制逐行扫描来说，要完成一帧图像需要两场的扫描，每一场转鼓要旋转过312.5个面，两场完成625条线的扫描。,光电子技术精品课程,光电子技术精品课程,光电子技术精品课程,3.4典型激光扫描投影显示系统,微型激光扫描投影显示系统,光电子技术精品课程,基于空间光调制器的激光投影显示技术,基于空间光调制器的激光投影显示技术采用了微显示器件作为图像引擎，应用激光作为光源，形成投影显示。这类投影显示技术在近几年有了很大的发展，成为激光电视的主要候选技术。空间光调制器的激光投影显示技术，可以根据投影系统使用微显示空间光调制器的不同，分为 LCD 激光投影、LCOS 激光投影以及 DLP 激光投影三种

28、。但是由于采用激光作为微显投影显示的光源，激光的特性决定了该类投影显示系统与常规光源的投影显示系统有很大的不同。最大的不同就表现在激光的相干性与方向性、单色性与偏振性方面。,光电子技术精品课程,基于空间光调制器的激光投影显示，首先必须解决的一个问题是：如何将细小光束的激光扩束到空间光调制器的面积大小（一般对角尺寸为 0.5 到 0.7 英寸甚至 1.2英寸）。方法:一种是用激光扩束系统，采用高斯光束准直扩束技术实现激光光束的扩束。这种方法简单，但没有实现去相干的功能，而且一般扩束后激光的光斑不是正好与空间光调制器面积匹配的长方形，而是某种外形的椭圆形，因此有一定的能量损耗。,光电子技术精品课程

29、,另外一种是采用激光扫描的方法：即采用扫描方式，产生激光显示的面光源照明方法。将细激光光束照射到一个高速旋转的多面反射镜上，由于转镜的各个反射面彼此沿转轴方向有固定倾角，这使得扫描光束在被扫面上形成了两维的面扫描。采用扫描的原理实现光显示中面阵空间的光调制器，可获得一种光能利用率高、照度均匀、消除干涉的光扫描面光源。其扫描特点是每个扫描点可以覆盖很多的像素，且每条扫描线均有较大部分的重叠，以确保扫描面的亮度均匀。,光电子技术精品课程,采用其他方法来实现均匀照明的，中国科学院光技术研究所研制了一种激光投影电视照明系统中的光束均匀化装置。扩束后的激光光束人射到起均匀化作用的衍射光学元件上，形成所需

30、形状的均匀照明区域，它使扩束后的圆形或环形或椭圆形激光光束，转换为矩形照明光束，且光能利用率高，被照明光调制器上照明区域均匀性良好，适合于采用激光作为照明光源的激光投影电视系统。,光电子技术精品课程,在激光投影显示系统中，消相干的设计由于激光的单色性好，有较长的相干长度。因此如果不采取消相干措施，投影系统各光学表面将产生各种干涉效应，形成大量的背景杂散干涉条纹与散斑噪声。为了提高激光投影显示的图像质量，去除相干噪声，应设计合适的消相干器件。一般消相干器件的基本原理是产生动态的空间随机分布的位相，这样散斑与干涉条纹是随时间随机变化的，而且变化的频率必须与视频有差异，使得在人眼视觉中不存在条纹与散

31、斑噪声。,光电子技术精品课程,消相干器有三类：第一类是用高速运动的相位器件实现消相干功能，如采用一个高速旋转的随机分布的相位板。第二类是采用常规光缆，使激光在光缆中多次反射混合，经过一定长度之后就可以消相干，这是大部分激光投影显示系统中常采用的技术。第三类是靠随机高速电寻址产生随机相位的空间光调制器。第一类结构简单，但有运动器件。后两类则器件复杂，但无需运动器件，使用可靠。,光电子技术精品课程,在激光投影显示系统中的散斑问题 系统各光学元件表面杂散光干涉会产生散斑，应该尽可能地将干涉条纹减到对比度最低的状态，同时尽可能地消除干涉条纹。如果投影成像的图像上有较明显的干涉条纹，即便用消相干器可以消

32、除这些条纹，但这还是有代价的，图像的对比度还是会受到影响。另外一种去除散斑的方法是设法将不同的散斑重叠起来，这样散斑就会被平均进而得到消除,光电子技术精品课程,1）激光 LCD 投影显示系统,激光 LCD 投影显示系统中，充分利用激光束方向性好、可偏振等特点，可实现高品质图像的激光视频投影显示。从前面分析常规光源的 LCD 投影显示中我们已经知道，如果能够在很小的孔径角之内获得高亮度的具有高偏振度的光源，将是 LCD 投影显示的理想光源。因为这样的光源光学扩展量较小，即使使用较小的空间光调制器，其光学扩展量也大于激光源的光学扩展量，因此光学投影系统对激光光能的利用效率可以很高。激光投影显示的

33、LCD 系统的原理结构如图所示。,该系统中，激光光束首先进行准直扩束，将小激光光束扩大到与 LCD 的大小相匹配，然后用消相干器件将激光的相于散斑噪声加以消除，克服由于激光相干性好而产生的屏幕图像散斑噪声。然后可以根据激光束的均匀情况，决定是否采用匀束器件，使得在 LCD芯片面积内的光束强度均匀。同时在偏振方面，红、蓝激光采用 s 偏振光模式，绿激光采用 p 偏振光模式，三色分别照明红、绿、蓝液晶板，透射出的三色光束由 X 型合色正方棱镜合色，经过投影物镜实现放大投影成像,光电子技术精品课程,2）激光 LCOS 投影显示系统,激光 LCOS 投影显示系统与常规灯源 LCOS 投影显示系统最大的

34、差别有二。第一，是在偏振器件使用方面。LCOS 工作在反射偏振模式，它需要高偏振度的偏振光源，这是采用激光光源后极具优势的地方。第二，激光 LCOS 系统的光学扩展量的孔径角比常规光源 LCD 的要小，因此对应于具有极小孔径角的激光束而言，这样的系统更具优势。,光电子技术精品课程,3）激光 DLP 投影显示系统 激光光源也可以运用在 DMD 空间光调制器上，以构成 DLP 激光投影显示系统。,光电子技术精品课程,光电子技术精品课程,光电子技术精品课程,光电子技术精品课程,光电子技术精品课程,光电子技术精品课程,光电子技术精品课程,光电子技术精品课程,光电子技术精品课程,7.7、3D全息投影,光

35、电子技术精品课程,光电子技术精品课程,1.在美国麻省一位叫Chad Dyne的29岁理工研究生发明了一种空气投影和交互技术这是显示技术上的一个里程碑，它可以在气流形成的墙上投影出具有交互功能的图像。此技术来源海市蜃楼的原理，将图像投射在水蒸气上，由于分子震动不均衡，可以形成层次和立体感很强的图像。,光电子技术精品课程,2.日本公司Science and Technology发明了一种可以用激光束来投射实体的3D影像，这种技术是利用氮气和氧气在空气中散开时，混合成的气体变成灼热的浆状物质，并在空气中形成一个短暂的3D图像。这种方法主要是不断在空气中进行小型爆破来实现的。,光电子技术精品课程,3.

36、南加利福尼亚大学创新科技研究院的研究人员宣布他们成功研制一种360度全息显示屏，这种技术是将图像投影在一种高速旋转的镜子上从而实现三维图像，只不过好像有点危险。可以说这些技术很多国家都在研制，毫不夸张的说这项技术它包含了未来，谁最先使用这项技术，谁就最先走入未来的先进技术行列，因为它会爆发出新时代的变革之力。,光电子技术精品课程,全息投影技术是利用干涉和衍射原理记录并再现物体真实的三维图像的记录和再现的技术。其第一步是利用干涉原理记录物体光波信息，此即拍摄过程：被摄物体在激光辐照下形成漫射式的物光束；另一部分激光作为参考光束射到全息底片上，和物光束叠加产生干涉，把物体光波上各点的位相和振幅转换

37、成在空间上变化的强度，从而利用干涉条纹间的反差和间隔将物体光波的全部信息记录下来。记录着干涉条纹的底片经过显影、定影等处理程序后，便成为一张诺利德全息图，或称全息照片；,光电子技术精品课程,光电子技术精品课程,其第二步是利用衍射原理再现物体光波信息，这是成象过程：全息图犹如一个复杂的光栅，在相干激光照射下，一张线性记录的正弦型全息图的衍射光波一般可给出两个象，即原始象（又称初始象）和共轭象。再现的图像立体感强，具有真实的视觉效应。全息图的每一部分都记录了物体上各点的光信息，故原则上它的每一部分都能再现原物的整个图像，通过多次曝光还可以在同一张底片上记录多个不同的图像，而且能互不干扰地分别显示出

38、来。2,光电子技术精品课程,3D全息投影系统是一种利用干涉和衍射原理记录并再现物体真实的三维图像。全新的事物改变着人们对那些传统舞台的声光电技术的审美态度。适用范围产品展览、汽车服装发布会、舞台节目、互动、酒吧娱乐、场所互动投影等。,光电子技术精品课程,3D全息透明屏幕是一种采用了全息技术的透明投影屏幕，这种投影屏幕具有全息图像的特点，只显示来自某一特定角度的图像，而忽略其他角度的光线。即使是在环境光线很亮的地方，也能显示非常明亮、清晰的影像。,光电子技术精品课程,目前在商用领域可用的全息技术手段主要有两种：1.采用竖屏透明介质幕的背投或直投方式，成像在透明介质幕上，利用膜的物理光学特性过滤掉

39、无用光，呈现影像。2.就是这次李宇春演出中使用的45度斜拉膜方式，在地面有一块LED屏幕，预先制作好的视频在LED上播放，通过45度的膜把可见光折射到观众眼中，由于观众是看不到屏幕的，看起来人就是凌空出现在舞台空间中了，至于春春和冬冬、夏夏、秋秋的互动就只能靠排练了，就是人对着视频的节奏去演。,光电子技术精品课程,再次请出这张图。再看看蜀绣视频，可以看出，由于影像本身分辨率的限制和视频压缩造成的色斑，以及转播设备与视频之间无法避免的频闪，使真实度受到影响，其他都妥妥的还是，而且这些对于98%的观众都不是什么问题，不能带着专业剖析的眼光去看，这是病，得治。,光电子技术精品课程,光电子技术精品课程,作业1.投影显示系统的基本组成有哪些？投影显示器件有哪几类？3.Philips棱镜系统是一种常见的合色分色系统，早期用于彩色摄像系统中，后来被用于LCLV以及LCOS系统中，其特点是分色和合色重合，因而系统结构紧凑，如图所示，简述其工作原理。,4.比较LCOS投影显示与LCD微显投影技术的相同点和不同点？5.激光3D全息显示的基本原理。,