用于lcos顯示系統(tǒng)的偏振分光器件仿真設(shè)計

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1、清華大學(xué)2012屆畢業(yè)設(shè)計說明書目錄1.緒論11.1課題研究背景11.2LCOS激光顯示現(xiàn)狀與發(fā)展11.3本設(shè)計的主要內(nèi)容22投影顯示系統(tǒng)的分類和工作原理32.1投影顯示系統(tǒng)的分類32.2投影顯示的實現(xiàn)方式32.2.1CRT投影技術(shù)32.2.2LCD投影技術(shù)42.2.3DLP數(shù)字投影技術(shù)43LCOS投影顯示技術(shù)63.1LCOS投影顯示技術(shù)的發(fā)展歷史73.2LCOS投影顯示技術(shù)的成像原理83.3LCOS投影技術(shù)的優(yōu)勢93.4LCOS面臨的問題94偏振轉(zhuǎn)換系統(tǒng)114.1光的偏振特性114.2偏振分光器114.3PBS的加工要求124.4PBS應(yīng)用134.5偏振光轉(zhuǎn)換器145軟件仿真165.1ZEM

2、AX軟件165.2系統(tǒng)設(shè)計175.3仿真結(jié)果分析23第28頁共28頁清華大學(xué)2012屆畢業(yè)設(shè)計說明書6總結(jié)266.1系統(tǒng)的不足266.2對未來的展望26參考文獻27致謝28第28頁共28頁清華大學(xué)2012屆畢業(yè)設(shè)計說明書1.緒論1.1課題研究背景同液晶、等離子等新型顯示技術(shù)相比，LCOS(硅基液晶顯示)技術(shù)有其自身的突出優(yōu)勢，也早已被業(yè)界普遍認為是最適合我國發(fā)展的新型大屏幕數(shù)字顯示技術(shù)。近10年來，從LCOS技術(shù)在中國的萌芽，到中國電子視像行業(yè)協(xié)會大屏幕投影顯示設(shè)備分會牽頭組建我國第一條產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟，直至今天國內(nèi)LCOS產(chǎn)業(yè)鏈的初步形成，LCOS在我國的發(fā)展經(jīng)歷了一個艱難的歷程。目前，LCOS技術(shù)

3、(包括DLP、LCD技術(shù)在內(nèi))的照明系統(tǒng)普遍采用UHP燈源(超高壓汞燈)，由于其固有的結(jié)構(gòu)和物理特性，使得LCOS背投電視存在光源壽命不足的問題，也無法與液晶、等離子技術(shù)的輕、薄優(yōu)勢相抗衡，這與國內(nèi)外家用電視市場普遍認可的消費特點和趨勢產(chǎn)生難以化解的矛盾，生存環(huán)境不容樂觀。近年來，以激光作為光源的新型顯示技術(shù)嶄露頭角，被業(yè)界稱為第四代顯示技術(shù)。在國家863計劃、中科院知識創(chuàng)新工程等的大力支持下，我國在激光顯示核心技術(shù)上正穩(wěn)步走向成熟，整體處于世界先進水平。2008年，作為我國最重要的激光顯示技術(shù)研究和產(chǎn)業(yè)化單位，北京中視中科光電技術(shù)有限公司首次在國內(nèi)推出擁有我國自有知識產(chǎn)權(quán)的激光光源數(shù)字電影設(shè)

4、備，標志著激光顯示技術(shù)的應(yīng)用在我國取得重大突破，激光光源應(yīng)用于LCOS技術(shù)的夢想也不再遙遠。此舉可有力地改變LCOS技術(shù)產(chǎn)品光源壽命短、光學(xué)引擎照明系統(tǒng)體積偏大的缺陷，有效提升LCOS技術(shù)的競爭力。1.2LCOS激光顯示現(xiàn)狀與發(fā)展（1）從事研發(fā)與生產(chǎn)LCOS投影顯示設(shè)備與配套件的地區(qū)與企業(yè)逐漸增多。（2）研發(fā)與生產(chǎn)LCOS成像器件的生產(chǎn)線已經(jīng)建立起來或正在建設(shè)，有的企業(yè)已經(jīng)過國家發(fā)改委項目驗收。（3）LCOS投影設(shè)備氣體光源超高壓汞燈自主研發(fā)成功，并投入生產(chǎn)，已有一定數(shù)量合格，產(chǎn)品供應(yīng)整機企業(yè)與維修單位。（4）LED光源正越來越多的用于MD投影機、背投影機、微型投影機、大屏幕拼接顯示屏。特別是

5、大家對提高LED光源發(fā)光效率采取很多創(chuàng)新措施[1]，有的還采取LED與激光器件組成混合光源，既發(fā)揮各自優(yōu)勢，如色彩、壽命同時又降低成本。（5）LCOS投影式激光顯示設(shè)備的主要部件光學(xué)引擎已有數(shù)家企業(yè)生產(chǎn)出合格產(chǎn)品，并組裝成整機供應(yīng)市場。第28頁共28頁清華大學(xué)2012屆畢業(yè)設(shè)計說明書（6）一些光學(xué)器件企業(yè)都能生產(chǎn)出合格產(chǎn)品，供應(yīng)光學(xué)引擎企業(yè)與整機企業(yè)生產(chǎn)光學(xué)引擎和整機。（7）幾家背投屏幕企業(yè)已經(jīng)建立起來，現(xiàn)在正在改進產(chǎn)品質(zhì)量，努力滿足整機企業(yè)需求。（8）整機企業(yè)研發(fā)與生產(chǎn)出多種型號整機供應(yīng)市場，并在開辟市場工作中取得了一些經(jīng)驗。（9）一支產(chǎn)學(xué)研相結(jié)合的科研、生產(chǎn)的工程技術(shù)人才隊伍已經(jīng)形成。MD

6、投影式激光顯示產(chǎn)業(yè)從發(fā)展前景來看前途是光明的[2]。隨著激光光源技術(shù)發(fā)展，MD投影產(chǎn)業(yè)將發(fā)生巨大變化，甚至是革命性的。由于投影式激光顯示可以覆蓋90%的色域空間，它“將視頻顯示的高保真推向最高階段，是二維顯示的完善終結(jié)技術(shù)”，“是一場視覺革命”。特別是“天作之合”的激光光源與LCOS投影相結(jié)合的LCOS投影激光顯示產(chǎn)業(yè)既符合循環(huán)經(jīng)濟原則，又是“加快培育和發(fā)展戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)”，為我國顯示產(chǎn)業(yè)實現(xiàn)跨越式發(fā)展的帶來機遇，是我國顯示產(chǎn)業(yè)發(fā)展的方向。1.3本設(shè)計的主要內(nèi)容激光顯示系統(tǒng)主要由三基色激光光源、光學(xué)引擎和屏幕三部分組成。光學(xué)引擎則主要由紅綠藍三色光閥、合束X棱鏡、投影鏡頭和驅(qū)動光閥組成，光閥驅(qū)

7、動使光閥上分別生成紅、綠、藍三色對應(yīng)的小畫面，然后分別引入三色激光照明投影到屏幕上，即產(chǎn)生全色顯示圖像。LCOS投影機圖像調(diào)制原理是以光調(diào)制來控制投影顯示圖像。入射光線在分光后，經(jīng)過入射偏光板(PBS)，將入射光變成S偏光，經(jīng)LCOS板反射調(diào)制。如果液晶經(jīng)外部信號調(diào)制，處于顯示亮態(tài)時，S光會變成P光，經(jīng)棱鏡透射后，有最多的光投射到會聚透鏡會聚成像。處于顯示暗電平時，S光經(jīng)調(diào)制，依然還是S光輸出，經(jīng)