用于LCOS显示系统的偏振分光器件仿真.docVIP

目 录 1.绪论 1 1.1课题研究背景 1 1.2 LCOS激光显示现状与发展 1 1.3本设计的主要内容 2 2 投影显示系统的分类和工作原理 3 2.1投影显示系统的分类 3 2.2投影显示的实现方式 3 2.2.1 CRT投影技术 3 2.2.2 LCD投影技术 4 2.2.3 DLP数字投影技术 4 3 LCOS投影显示技术 6 3.1 LCOS投影显示技术的发展历史 7 3.2 LCOS投影显示技术的成像原理 8 3.3 LCOS投影技术的优势 9 3.4 LCOS面临的问题 9 4偏振转换系统 11 4.1光的偏振特性 11 4.2偏振分光器 11 4.3 PBS的加工要求 12 4.4 PBS应用 13 4.5偏振光转换器 14 5软件仿真 16 5.1 ZEMAX软件 16 5.2 系统设计 17 5.3 仿真结果分析 23 6 总结 26 6.1系统的不足 26 6.2对未来的展望 26 参考文献 27 致 谢 28 1.绪论 1.1研究背景 同液晶、等离子等新型显示技术相比，LCOS(硅基液晶显示)技术有其自身的突出优势，也早已被业界普遍认为是最适合我国发展的新型大屏幕数字显示技术。近10年来，从LCOS技术在中国的萌芽，到中国电子视像行业协会大屏幕投影显示设备分会牵头组建我国第一条产业联盟，直至今天国内LCOS产业链的初步形成，LCOS在我国的发展经历了一个艰难的历程。 目前，LCOS技术(包括DLP、LCD技术在内)的照明系统普遍采用UHP灯源(超高压汞灯)，由于其固有的结构和物理特性，使得 LCOS背投电视存在光源寿命不足的问题，也无法与液晶、等离子技术的轻、薄优势相抗衡，这与国内外家用电视市场普遍认可的消费特点和趋势产生难以化解的矛盾，生存环境不容乐观。 近年来，以激光作为光源的新型显示技术崭露头角，被业界称为第四代显示技术。在国家863计划、中科院知识创新工程等的大力支持下，我国在激光显示核心技术上正稳步走向成熟，整体处于世界先进水平。2008年，作为我国最重要的激光显示技术研究和产业化单位，北京中视中科光电技术有限公司首次在国内推出拥有我国自有知识产权的激光光源数字电影设备，标志着激光显示技术的应用在我国取得重大突破，激光光源应用于LCOS技术的梦想也不再遥远。此举可有力地改变LCOS技术产品光源寿命短、光学引擎照明系统体积偏大的缺陷，有效提升LCOS技术的竞争力。 1.2 LCOS激光显示现状与发展 1）从事研发与生产LCOS投影显示设备与配套件的地区与企业逐渐增多。 2）研发与生产LCOS成像器件的生产线已经建立起来或正在建设，有的企业已经过国家发改委项目验收。 3）LCOS投影设备气体光源超高压汞灯自主研发成功，并投入生产，已有一定数量合格，产品供应整机企业与维修单位。 4）LED光源正越来越多的用于MD投影机、背投影机、微型投影机、大屏幕拼接显示屏。特别是大家对提高LED光源发光效率采取很多创新措施，有的还采取LED与激光器件组成混合光源，既发挥各自优势，如色彩、寿命同时又降低成本。 5）LCOS投影式激光显示设备的主要部件光学引擎已有数家企业生产出合格产品，并组装成整机供应市场。 6）一些光学器件企业都能生产出合格产品，供应光学引擎企业与整机企业生产光学引擎和整机。 7）几家背投屏幕企业已经建立起来，现在正在改进产品质量，努力满足整机企业需求。 8）整机企业研发与生产出多种型号整机供应市场，并在开辟市场工作中取得了一些经验。 9）一支产学研相结合的科研、生产的工程技术人才队伍已经形成。 MD投影式激光显示产业从发展前景来看前途是光明的。随着激光光源技术发展，MD投影产业将发生巨大变化，甚至是革命性的。由于投影式激光显示可以覆盖90%的色域空间，它“将视频显示的高保真推向最高阶段，是二维显示的完善终结技术”，“是一场视觉革命”。特别是“天作之合”的激光光源与LCOS投影相结合的LCOS投影激光显示产业既符合循环经济原则，又是“加快培育和发展战略性新兴产业”，为我国显示产业实现跨越式发展的带来机遇，是我国显示产业发展的方向。 1.3本设计的主要内容 激光显示系统主要由三基色激光光源、光学引擎和屏幕三部分组成。光学引擎则主要由红绿蓝三色光阀、合束X棱镜、投影镜头和驱动光阀组成，光阀驱动使光阀上分别生成红、绿、蓝三色对应的小画面，然后分别引入三色激光照明投影到屏幕上，即产生全色显示图像。LCOS投影机图像调制原理是以光调制来控制投影显示图像。入射光线在分光后，经过入射偏光板(PBS)，将入射光变成S偏光，经LCOS板反射调制。如果液晶经外部信号调制，处于显示亮态时，S光会变成P光，经棱镜透射后，有最多的光投射到会聚透镜会聚成像。处于显示暗电平时，S光经调制，依然还是S光输出，经棱镜