基于偏振光复用方法的微投影显示技术研究

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1、硕士学位论文基于偏振光复用方法的微投影显示技术研究RESEARCHONTHETECHNOLOGYOFMICROPROJECTIONDISPLAYBASEDONPOLARIZATIONMULTIPLEXINGMETHOD王安妮哈尔滨工业大学2016年6月国内图书分类号:TM301.2学校代码：10213国际图书分类号：62-5密级：公开工学硕士学位论文基于偏振光复用方法的微投影显示技术研究硕士研究生：王安妮导师：张树青申请学位：工学硕士学科：光学工程所在单位：航天学院答辩日期：2016年6月授予学位单位：哈尔滨工业大学Classifi

2、edIndex:TM301.2U.D.C:62-5DissertationfortheMasterDegreeinEngineeringRESEARCHONTHETECHNOLOGYOFMICROPROJECTIONDISPLAYBASEDONPOLARIZATIONMULTIPLEXINGMETHODCandidate：WangAn-niSupervisor：ZhangShu-qingAcademicDegreeAppliedfor：MasterofEngineeringSpeciality：OpticalEngineeringA

3、ffiliation：SchoolofAeronauticsDateofDefence：June,2016Degree-Conferring-Institution：HarbinInstituteofTechnology哈尔滨工业大学工学硕士学位论文摘要微投影显示技术已经广泛应用于商业化生产中，受到大众消费市场的青睐。目前，该技术正朝着高亮度、高均匀性、高分辨率、长寿命以及小体积的方向发展。LCoS（LiguidCrystalonSilicon）作为一种常用的空间光调制器，其只能被偏振光点亮，对于入射的自然光就会造成一半以上的能量损

4、失。为了提高照明系统的能量利用率，本文提出一种基于方棒的偏振光复用方法，并完成整体光学引擎的设计及性能分析工作。首先，对目前常用的几种偏振光复用方法进行原理性分析，总结利弊，针对其弊端提出一种基于方棒的偏振光复用方法。阐述其工作原理，并以虚光源阵列以及方棒的扩展量为理论基础，分析方棒的最佳尺寸，使得在方棒的出射端获得高效而均匀的光束。依据其工作原理，完成对偏振转化系统PCS（PolarizationConversionSystem）的结构设计。其次，将该偏振光复用方法应用于照明光学系统的设计中，主要完成分束系统和会聚系统的设计。其中

5、，分束系统的作用是将方棒所形成的虚光源阵列对应成像到PCS元件上；会聚系统的作用是将经偏振转化后的光束进行会聚，使之与LCoS照明面相匹配。最后，完成投影光学系统的设计和光学引擎的整体性能分析。首先确定了投影光学系统的的参数指标，选择初始结构，利用Zemax软件完成投影系统的光学设计。之后，对该系统的成像质量进行评价，设计结果满足系统要求，并完成光学系统的公差分析。最后在TracePro分析软件中对所设计的光学引擎进行建模，得到LCoS显示芯片以及投影屏幕上的照度分布图。分析结果表明，到达LCoS芯片以及投影屏幕上的能量利用率分别为

6、67%和63%，通过9点ANSI方法计算得到投影屏幕上的照度均匀性为95%。由此得知，这种基于方棒的偏振光复用方法能够在保证照度均匀性的同时，有效提高照明系统的能量利用率。关键词：微投影显示；硅基液晶；能量利用率；方棒；偏振光复用；LED-I-哈尔滨工业大学工学硕士学位论文AbstractThetechnologyofmicroprojectiondisplayhasbeenwidelyusedinthecommercialproduction,anditisgainingfavorinthemassmarket.Recently,

7、itisdevelopingtowardshighbrightnessanduniformity,fineresolution,longservicelifeandsmallvolume.Asakindoffrequently-usedspatiallightmodulator(SLM),LCoSrequirelinearlypolarizedlighttooperate,thiscausesatleasthalfoftheincidentnaturallightlost.Fortheimprovementofenergyeffic

8、iency,apolarizationmultiplexingmethodbasedonlightpipesisproposed.Andwiththismethod,thedesignofopticalengineandtheanal