基于LCOS拼接技术的动态星模拟器光学系统设计

为了满足动态星模拟器大视场、高精度的技术要求,针对传统星模拟器光学系统的技术特点,提出了一种基于硅基液晶(liquid crystal on silicon,LCOS)光学拼接技术的动态星模拟器光学系统设计方案。结合动态星模拟器的技术指标,使用LCOS作为星图显示的核心器件,通过LCOS光学拼接技术来实现星图显示覆盖全视场并满足拼接误差≤10″的拼接结果。根据动态星模拟器的工作原理,设计小畸变、平场复消色差的准直光学系统以实现动态星模拟器实时准确模拟星点,其设计结果表明:在10.2°视场角内准直光学系统相对畸变≤0.025%,调制传递函数(modulation transfer function,MTF)在60 lp/mm达到0.7。通过经纬仪实际测量,其星对角距误差≤25″,单像元等效张角误差≤6″,满足设计指标中的要求。

基于LCoS像素级图像亮度调整方法研究

在计算机视觉研究领域,采集到的图像通常由于被测物体局部高亮或局部镜面反射导致局部过饱和,从而影响测量系统的后续数据处理。针对此问题,根据反射式硅基液晶能够逐像素调节入射光的发射率的性质,采用高解析度硅基液晶(liquidcrystal on silicon,LCoS)和图像传感器(CCD或CMOS)相结合,设计了基于LCoS的图像亮度调节硬件系统。根据硅基液晶与图像传感器的光学性质,确立了摄像机模型像平面和LCoS掩膜平面之间的映射关系,提出了基于空间映射的像素对应算法,实验证明,该算法准确、可靠,可以实现图像亮度的像素级调整。

基于LCoS拼接技术的动态星模拟器光学引擎的优化设计

为了降低基于硅基液晶拼接的动态星模拟器背景杂散光,对传统的光学引擎进行优化,提出一种多偏振分光棱镜组合方式,并对其光机结构进行设计.阐述了光学引擎照明系统的设计方案,讨论了降低视场角、增强均匀性的方法.通过Tracepro对照明光学系统进行仿真,对照明光源设计方案的可行性进行了验证.实验结果表明:优化后的动态星模拟器杂散光辐照度降低了2.93倍.优化后的光学引擎有效地抑制了背景杂散光,并且增强了两片反射式硅基液晶对比度的一致性.

LCoS微型投影光引擎杂散光分析与抑制

为抑制LCoS光引擎的杂散光,在TracePro软件中建立了光引擎的光机模型,运用蒙特卡罗方法对该系统的杂散光进行了分析。通过仿真模拟及实验发现PBS棱边、成像透镜边缘、镜片隔圈以及镜筒内表面为产生杂散光的关键面。为此使用挡光片、表面发黑、镜片边缘及隔圈涂黑等方法对杂散光进行抑制。仿真及实验均表明上述方法可有效抑制杂散光。

液晶硅(LCOS)技术研究与应用

新型微显示技术——液晶硅显示技术LCOS是一种全新的数码成像技术,也称数字硅基反射液晶显示技术,具有大屏幕、高亮度、高分辨率、省电等诸多优势,用LCOS技术制作高分辨率光阀的方法逐渐在平板显示界占有一席之地。本文对LCOS的结构和原理以及发展趋势和市场走向以及应用作了较详细的分析。

LCOS显示器的复苏

技术进步和十年艰苦早就的制造专业技能正推进着LCOS显示器的复苏。

基于硅基液晶拼接的高对比度动态星模拟器光学系统

针对基于硅基液晶(LCOS)拼接技术的动态星模拟器对比度低,无法在星图识别过程中为星敏感器提供全部有效目标的问题,提出通过抑制光学系统杂散光来提高LCOS拼接动态星模拟器对比度的方法,讨论了偏振度对于杂散光的影响,并推导出入射角与偏振度的函数关系。设计了抑制杂散光的光学系统,该系统包括利用复合抛物面聚光器(CPC)结合望远系统组成照明光源,配合多棱镜的1/4波片和视场角不小于11°的准直光学系统。在截止频率为60lp/mm,视场角小于±5°的情况下,该准直系统的调制传递函数(MTF)大于0.7。实验显示:该高对比度LCOS拼接动态星模拟器的星间角距误差小于18″,相对于传统型的星模拟器杂散光降低了2.38倍,其在保证精度的条件下,降低了动态星模拟器的背景噪声,提高了动态星图的可识别率,基本可以满足星敏感器在多星等条件下的对精度和动态特性的需求。

激光为光源的液晶自适应眼底成像系统

建立了一套基于液晶波前校正器的模拟人眼眼底自适应成像系统,该系统采用Shark-Hartman波前探测器进行波面探测,将探测所得波前畸变经过计算处理转化为灰度图,通过电脑施加到LCOS上进行波面校正,通过校正人眼像差的方式来提高系统成像质量。经过校正后,系统波前误差从1.92μm降低到0.048μm,系统分辨率接近70 lp/mm,已经达到该光学系统衍射极限分辨。研究表明,该系统可以满足低阶大像差情况下的模拟人眼视网膜成像要求。

纯相位菲涅尔全息图的反馈迭代算法及其硅基液晶显示

研究了纯相位菲涅尔计算全息图的制作方法,给出了一种生成纯相位菲涅尔计算全息图的算法.首先研究了菲涅尔衍射的数值模拟算法,分析了两种数值模拟算法的计算速度.将计算速度较快的菲涅尔衍射数值模拟算法和迭代算法相结合,并引入比例反馈,得到纯相位菲涅尔计算全息图的反馈迭代算法.其次,对比例反馈系数的选取进行了实验研究,得到其最优经验值范围,然后进行了仿真实验.仿真结果表明,该算法降低了重构误差,提高了全息图重构质量.最后基于新型空间光调制器反射型硅基液晶,建立了全息显示光电实验系统,对该算法进行了验证.

现代显示技术的进展

介绍了几种现代显示技术的发展概况.如:阴极射线管(CRT)、数字光处理技术(DLP)、等离子显示板(PDP)、场发射显示器(FED)、有机发光二极管(OLED)、光栅光阀(GLV)投影显示器、液晶显示系统(LCD)、全色发光二极管(LED)、数字打印全息图(DPH)及视频全息(holovideo)、全息背投屏(holoscreen)、液晶硅(LCOS).对上述几种现代显示技术在结构、原理和技术特点等方面作了比较.特别是对液晶硅显示(LCOS)的结构和原理以及发展趋势和市场走向作了较详细的分析.

一种三维全息图的数字化实现方法

提出一种实现三维显示的新方法,从两步法彩虹全息基本原理出发,通过分区域分幅的方式对多视角图形的波前进行数字化编码,获得夫琅和费光场分布,在位相型硅基液晶空间光调制器上按视角顺序输入该信息,利用透镜的傅里叶变换特性再现多视角子图像,干涉法逐区域拼接获得完整三维图像.最后通过实验获得了三维图像样品,验证了该方法.本方法可成为三维显示的重要技术手段.

高度屈光不正人眼的视网膜自适应成像系统

为了更好的利用液晶自适应成像系统进行具有较大屈光不正人眼像差校正及视网膜的成像,建立了一套基于低阶像差自补偿的眼底自适应成像系统。该系统采用基于人眼调节特性的光学系统进行屈光补偿,用夏克哈特曼波前传感器进行实时的波面探测,将探测所得波前畸变进行波前重构,通过LCOS波前校正器进行高阶像差的波面校正提高系统成像质量。经过校正后系统波前误差得到有效控制。光学系统的分辨率接近70 lp/mm,已经到达该光学系统的衍射极限分辨。可以得出:液晶自适应视网膜成像系统可以满足高度屈光不正情况下的人眼视网膜成像要求。

基于互信息的高动态范围成像系统成像质量分析

为了优化高动态范围成像系统的设计,完善地评价系统性能,将信息论应用于高动态范围成像系统中,把高动态范围成像系统看作通信系统,采用端到端的互信息量来评价高动态范围成像系统的成像质量.在COMS采样成像模型的基础上引入空间光调制器反射式硅基液晶的影响,建立了基于互信息的高动态范围成像系统数学模型.利用该模型分析了反射式硅基液晶与CMOS阵列像素数比、像素开口率、相对平移、相对旋转对系统互信息量的影响及造成系统成像质量下降的原因.通过仿真计算,分别得到了像素数比例、像素开口率大小、相对平移量、相对旋转角度与互信息量的相互关系曲线,并定量分析了这些因素变化对系统互信息量的影响程度.仿真结果表明反射式硅基液晶和COMS阵列的最佳匹配条件是:反射式硅基液晶和CMOS像素的占空比尽可能大,CMOS像素尺寸尽可能小,避免相对平移和相对旋转,反射式硅基液晶像素数和CMOS像素数之比为1∶1.

Fourier hologram method using Gerchberg-Saxton algorithm for parallel femtosecond laser processing

In order to improve femtosecond laser throughput,a parallel processing system consisting of liquid crystal on silicon(LCOS)device as spatial light modulator is put forward.A method is described for displaying Fourier hologram on LCOS,and a high uniformity of several diffraction peaks in the computer reconstruction is achieved.Application of this method to the parallel femtosecond laser processing is also demonstrated,and two intersecting rings and three tangent rings are fabricated respectively by one time in the photoresist.

双氟二苯乙炔类液晶的高对比度垂面取向

通过在SiO2无机层上蒸镀长链醇的取向方法以及摩擦聚酰亚胺层的取向方法,证明了高双折射率、负介电各向异性双氟二苯乙炔液晶具有优良的垂面取向特性。添加5～10%的异硫氰基二苯乙炔不但改善了对比度,而且提高了质量因数。缺点是使阈值电压升高。

显示器检测中光学器件、照明和图像处理三者间的权衡

如果合理选择显示器检测系统的光学器件,那么只要正确选择照明及图像处理方式,就能得到接近理想的系统性能,而与光学器件的相关特性无关。

LCOS一周岁啦!——Hitachi商用LCOS背投产品访谈

2004年10月14日,分辨率高达1400×1050(SXGA+)的日立LCOS背投新产品首次亮相北 京,会上,日立制作所UB集团系统集成统括本部本部长新见博英先生对我们豪迈地宣称“2004年将 会是LCOS(Liquid Crystalon Silicon,单晶硅反射式液晶)背投的发展元年!”。2005年11月18 日,日立联手其在中国的合作伙伴鸿合美歌再次举行“LCOS技术背投显示系统解决方案研讨会”,并 在会上发布面向中国主流市场需求的XGA分辨率LCOS背投产品——50英寸的EX50-116CMW和70 英寸的EX70-116CMW。

LCoS真的能复苏吗

当前LCD和DLP两大技术阵营占据了投影机市场绝大多数份额，我们似乎已经忽视了LCoS技术的存在。我看还是先普及一下什么是LCoS技术吧，因为它毕竟不是人们视线中的主流技术。LCoS于2000年研发出来，全称是Liquid Crystal on Silicon，中文直译为硅基液晶，也有人称之为反射式液晶，LCoS的成像方式类似于LCD技术，两者之间最主要的区别在于LCoS技术是让光线经过反射而不是透射形成彩色图像，目前LCoS技术主要应用在投影机及背投显示设备中。

硅基液晶显示器与虚拟成像技术的融合途径研究

文章阐述了硅基液晶显示器的原理及优势,并明确了虚拟成像技术的特点及优势,指出了虚拟成像在设备方面的局限性,并对硅基液晶显示器与虚拟成像技术的融合途径进行了探讨。

菲涅耳全息投影中零级光的消除

采用菲涅耳相位全息图进行全息投影显示时,再现像的视觉效果受到空间光调制器(SLM)像素结构引起零级光的影响。为消除零级光的影响,本文基于原有的菲涅耳全息投影系统,在SLM后面引入成像透镜,并在透镜的后焦面设置高通滤波器以滤除零级光。为抵消成像透镜引起的相位变化,通过引入发散球面,实现调节全息再现像成像位置的目的。实验结果表明,在不改变菲涅耳相位全息图重构距离的情况下,可以有效消除零级光对全息再现像的影响。