激光显示照明光路中复眼透镜的设计

设计激光投影机光学系统需要从如何减小光学系统的体积和提高激光光源的光效两个方面考虑。研究了激光显示照明系统中的复眼透镜,并对设计的复眼小透镜矩形单元进行了优化,发现在复眼透镜整体尺寸和单颗复眼小透镜焦距一定的情况下,整个复眼透镜上的阵列越多,即复眼透镜上蜂窝的数量越多,其匀光效果就越好,且此时投影机系统的体积也较小。为了提高激光光源的光效,设计中对复眼透镜在不同数值孔径照明光束下的匀光效果进行了讨论。并对优化设计后的复眼透镜进行40 000条光线追迹,实验显示其光线透过率可以达到92.5%,且几乎无杂散光。     

激光显示照明光路中复眼透镜的设计

设计激光投影机光学系统需要从如何减小光学系统的体积和提高激光光源的光效两个方面考虑。研究了激光显示照明系统中的复眼透镜,并对设计的复眼小透镜矩形单元进行了优化,发现在复眼透镜整体尺寸和单颗复眼小透镜焦距一定的情况下,整个复眼透镜上的阵列越多,即复眼透镜上蜂窝的数量越多,其匀光效果就越好,且此时投影机系统的体积也较小。为了提高激光光源的光效,设计中对复眼透镜在不同数值孔径照明光束下的匀光效果进行了讨论。并对优化设计后的复眼透镜进行40 000条光线追迹,实验显示其光线透过率可以达到92.5%,且几乎无杂散光。     

激光投影显示中光棒匀光的照明光路设计

在方棒照明系统的基础上,根据激光光源的发光特性和准直性,设计了一款用于激光投影显示的,基于光棒匀光的照明光路系统。此系统具有结构简单、开发周期短、加工成本低的优点。仿真结果表明：设计的激光投影机光能量利用率达到78%,均匀度达到85%,满足激光投影显示中对集光和照明的设计要求。     

激光投影显示中光棒匀光的照明光路设计

在方棒照明系统的基础上,根据激光光源的发光特性和准直性,设计了一款用于激光投影显示的,基于光棒匀光的照明光路系统。此系统具有结构简单、开发周期短、加工成本低的优点。仿真结果表明:设计的激光投影机光能量利用率达到78%,均匀度达到85%,满足激光投影显示中对集光和照明的设计要求。     

基于视网膜投影显示的头盔显示器设计

传统的透射型头盔显示器虽然可以显示虚拟图像,但当眼睛调节焦距时无法清晰显示虚拟图像,研究一种新型的透射型头盔显示技术,其特点是既可以看到外部景物,也可以同时看到微型显示芯片上所显示的虚拟图像,并且虚拟图像独立于人眼的调节。介绍显示技术的原理,用光学设计软件Zemax完成整体光学系统设计,优化后系统达到衍射极限,滤波投影系统中MTF在60 lp/mm处达到了0.7;用Autocad软件设计了头盔显示器结构。光路成像实验结果表明:设计的系统可以看到外界图像和虚拟图像,当眼睛对外界景物聚焦时,外界景物与虚拟图像都保持清晰,眼睛对外界景物离焦时,外界景物变得模糊而虚拟图像仍然保持清晰。     

复眼透镜提高液晶投影照明系统的能量利用率

照明系统是液晶投影仪的重要组成部分．它将直接影响到投影仪的光能利用率以及色彩等系统性能。对于复眼照明系统,复眼透镜的良好设计可以大人提高系统的能量利用率。在对液晶投影照明系统的原理进行分析的基础上,提出了两种复眼透镜的设计方案。两种方案均采用矩形子复眼,便于设计和加工。通过对复眼透镜中每个子复眼进行偏心以及改变其形状大小来提高系统能量利用率。计算机模拟结果表明,两种设计方案与传统设汁相比,在光能利用率上分别提高了16．5％和26．3%,并且具有较高的均匀性。最后,还对两种复眼透镜的设计方案进行了分析和比较。     

基于硅基液晶微显示立体投影光学引擎的设计

从平衡两路图像对比度的角度,采用双硅基液晶(LCoS)芯片设计了一种实用的微型立体投影光学引擎。光学引擎中双LCoS芯片分别用于调制左右眼的图像,一个白光LED作为投影光源,两个标准的MacNeille偏振分光棱镜(PBS)用于产生两路偏振方向相互垂直的高偏振度光束。整个引擎设计简单,结构紧凑,其尺寸约为105mm×28mm×25mm。测量了本设计中光学引擎的各部件的实际参数值,根据所测量的数据通过理论计算得到:左右两光路的对比度完全平衡且均为64…1,光效率均为3.61%,整机的光通量为20lm。     

应用于投影显示系统的偏振分光镜的设计和制备

讨论了应用于投影显示系统的满足宽光谱范围、大的入射角、高的消光比的偏振分光镜的设计和制备。提出了一种偏振分光镜的新的设计方法 :采用多对迈克尼尔对组合来满足宽入射角范围的要求 ,采用多个中心波长不同的λ 4膜堆来满足宽光谱范围。设计的偏振分光镜在 42 0nm～ 6 70nm的波段范围内 ,在 41.34°～ 48.6 6°的入射角范围内 ,达到p偏振光的平均透过率大于 85 % ,p偏振光的平均透过率与s光的平均透过率之比大于 10 0 0。并给出了设计实例和样品的实测结果     

用于LED照明的反射型复眼设计方法

设计了一个高亮度LED光源照明的反射型复眼照明系统.通过软件模拟,整个复眼系统长度小于20 mm,物面的光照均匀度达到80％以上,光源照明输出光能利用率为75％.应用高亮度LED的反射型复眼具有体积小,光强分布均匀,像差小等特点.在小型便携式投影仪中有广阔的应用前景.     

视网膜投影显示系统设计

 针对传统透射型头盔显示器在眼睛调节焦距时,二维虚拟信息在视网膜上无法清晰成像问题,提出一种新型的透射型头盔显示器。采用麦克斯韦观察法原理,用微型LCD结合激光直接将图像成像到视网膜上,成像面独立于眼睛的调节,其目的是眼睛在调节过程中,图像总是清晰的。讨论了透射型头盔显示器显示原理,根据系统参数选择合适的初始结构,设计了光学系统,根据系统整体结构对混合现实的需要,加入半透半反结构,通过ZEMAX软件对系统进行优化。最后对系统功能做了验证,结果表明系统轴上视场MTF达到了衍射极限。     

用于投影显示的匀光杆照明系统设计

基于DMD和LCoS空间光调制器的投影显示对照明系统提出了更高的要求,有必要对原有的匀光杆照明系统进行分析和改进。着重于建立一个精确的匀光杆照明系统模型,对各个参数进行了细致的分析和总体的优化。同时提出了一种高效率的组合反射镜模型,通过LightTools软件模拟仿真,实现了ANSI照明均匀性为( 4．2％,-4．6％),光能利用率为82％的照明输出。能够满足投影显示对照明系统的指标要求。     

改善液晶光阀投影光学系统偏振特性的理论设计方法

定量分析了液晶光阀投影光学系统中影响系统对比度的主要因素，利用矢量方法建立三维空间数学模型对光线进行追迹，并利用琼斯矩阵和矢量光学的原理分析了偏振器件--主要是波片--和各种光学薄膜对光学系统性能的影响。给出了在一定假设条件下的对没有波片的光学系统和插入波征后的光学系统的仿真计算结果。两组数据比较表明在光路中插入合适相位差的波片可以显著提高系统对比度等性能。     

LCOS大屏幕薄型背投电视广角投影物镜的设计

为了满足67英寸大屏幕LCOS背投电视的需要,设计了一款广角投影物镜.此广角投影镜头采用远心反远距结构,通过合理选用非球面和光学材料,设计的镜头具有视场大、投影距离短、工作距离长、相对孔径大、无渐晕、辐照度均匀等优点.在LCOS芯片奈奎斯特空间频率处的调制传递函数值高于0.5,色差仅约1/4像元,畸变低于5‰.     

复眼透镜阵列应用于均匀照明系统的特性研究

研究了复眼透镜阵列实现均匀照明的原理,模拟分析了复眼透镜的列数、入射光发散角、光源尺寸对照明效果的影响。仿真表明,入射光的发散角越小,光源尺寸越小,照明效果越好,而且适当地选取复眼透镜的列数能提高照明效果。     

投影光刻物镜倍率的公差分析与补偿

为满足严格的套刻需求,双远心结构的投影光刻物镜需要选择恰当的元件移动来进行倍率的补偿和调节。提出了一种简单而实用的方法来进行倍率的公差分析。该方法利用商业优化设计软件和有限差分算法计算了多项公差对物镜倍率的敏感程度,同时结合公差对系统波像差的敏感度选择最佳的倍率补偿元件。利用以上方法,对一台双远心、工作波长193nm以及数值孔径0.75的投影光刻物镜进行了倍率的公差分析和补偿器优选。结果显示,系统较好地实现了±50×10-6的倍率调节功能,而系统波像差劣化程度均方根值小于1.5nm。     

液晶显示器广色域技术的研究

针对当前液晶显示器存在色彩表现不佳的缺点, 从原理上研究了影响液晶显示器色域的主要因素。通过实验, 分别验证了彩色滤光片厚度、LED光源光谱以及量子点材料对液晶显示器色域的影响。通过增加液晶面板的彩色滤光片厚度, 将色域增加了8%;通过更改LED光源光谱, 将色域提升到85%NTSC以上;通过采用量子点材料, 实现了100%NTSC以上色域。     

应用于投影光刻离轴照明的自由曲面设计

离轴照明是现代投影光刻中的一种重要的分辨率增强技术.针对不同的照明模式要求,提出了一种利用自由曲面来实现离轴照明的方法.根据入射面和目标面之间的坐标拓扑和能量守恒关系,利用数值求解法得出自相应的折射式自由曲面并对结果进行模拟,分别设计了环形、二极和四极照明,照明效率均达到90%以上,照明均匀性均优于93%.结果表明,可...