lcos光引擎成像测试实验方法及结果分析

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1、LCoS光引擎成像测试实验方法及结果分析摘要：为了掌握LCoS光引擎各组件的实际工作情况，了解实际装配过程中的误差对成像质量的影响，文章介绍了一种通过在光学平台上搭建系统光路来进行LCoS光引擎成像测试的实验方法，并对测试实验的结果做出了详细的分析。关键词：硅基液晶；光引擎；成像测试；实验中图分类号：TN141.8文献标识码：BTestingExperimentandAnalysisoftheResultforImagingofLCoSLightEngineLIUHao(NanjingCollegeofInfor

2、mationTechnology,NanjingJiangsu210046,China)Abstract:InordertomastertheactualworksituationofLCoSlightengine,andunderstandtheinfluenceoftheimagequalitybypracticalassembleerror.ThispaperintroducedamethodfortestimagemadebyLCoSlightengineusinganopticalpathsystemb

3、asedonopticalexperimentalflatformandanalysedtheresultoftheexperiment.Keywords:LCoS;lightengine;imagingtest;experiment引言LCoS投影显示实际上是背投显示的一种，投影机固定安装在箱体的后部，它发出的图像经过高品质反光镜的反射（可能是多次反射），投影在半透明的背投屏上，观众看到的便是部分透射的图像（如图1所示）［1］。可以看到，在这个系统中，投影机（光引擎）是其中最核心的部件。总的说来，LCoS光引擎

4、所起的作用是把电学图像信号转化成为可供观看的光学图像信号，并同时把它放大、发送出去。这其中，液晶板承担了电信号转换为光学图像信号的具体任务，但是由于液晶本身并不能发光，因此在实际应用中还必须为它提供合适的照明光，这样图像信号和经过光学器件处理后的照明光一起作用于液晶板，最终产生所需要的光学图像（如图2所示）［2］。为了掌握实际环境下LCoS光引擎组件的工作情况，了解装配过程中的误差对最终成像结果的影响，我们可以在光学平台上搭建系统光路以进行LCoS光引擎的成像测试实验。1实验原理本实验采用了ColorCorner

5、结构的LCoS光引擎，它具有结构简单、便于安装的特点。光源发出的光先经过紫外、红外截止滤镜，除掉红外光、紫外光。进入矩形抛光玻璃棒后，在其内表面发生多次反射，得到能量均匀分布的矩形照明光束。进入偏振转换系统，转化为单一偏振态的光。在会聚透镜的作用下，光束被准直、压缩，进入ColorCorner结构。在那里，白光被分为三基色光，进入LCoS液晶片中调制，最后再合成为彩色图像，通过投影镜头向外发送（如图3所示）。2实验方法为了减少背景光对结果的影响，本实验安排在暗室中进行。实验方法为先在光学平台上初步搭建光路，然后根

6、据具体成像分析各器件的工作情况，从而相应地调整和修改光路，使之成优质的图像，实际搭建的光路如图4所示。3实验中出现的问题及其分析在正常状况下，ColorCorner结构的LCoS光引擎所成的图像应该呈现亮度均匀分布、对比度较高、画面清晰的特点，但在该实验中却出现了一些异常状况。总的来说，这与系统光路的搭建有关。3.1投影画面亮度分布不均匀在实验中发现，投影屏幕上的图像呈现中心亮、四周暗的趋势。经过分析，根本原因是照明光场亮度分布不均匀。对于UHP弧光灯，它通过位于祁有反射器焦点处的微小电极对来发光。因此，在出射光

7、场中心位置光场强，边缘的位置光场弱。如果对此不加处理，直接用作液晶板的照明光源，上述情况就会发生。但在这里，导致这一现象的直接原因却是光束与抛光玻璃棒的耦合位置不准确。该实验采用的是反射式光场均匀系统。在耦合区域，上面的每一点都可视为一个点光源，发射的光线进入抛光玻璃，多次发生全反射。具体来说，入射点、入射方向不同，经过的光程、路径也就会不同，从而便在后端面上发生均匀化作用，最终变成均匀光向外出射（如图5所示）。经分析可知，非均匀光场与抛光玻璃棒耦合的位置不同，出射光场的均匀性就会不同，这其中必然存在一个最佳位置

8、。所以通过调整抛光玻璃棒与光源的相对位置，便可以解决投影画面亮度分布不均匀的问题。3.2投影画面对比度不高在实验中发现，投影画面的对比度不高，经分析其根本原因是LCoS液晶片在对照明光进行调制时受到杂散光的干扰。LCoS液晶片的工作方式是反射式，它本身并不能发光，当要显示一幅图像时，基板上的CMOS电路部分会通过控制ITO薄膜上集成二极管的充电、放电，产生、消除电场，从而