微型投影机自由曲面LED聚光器的设计

为提高LED微型投影机中光学引擎的效率和结构紧凑性,研究了自由曲面LED聚光器结构和工作原理,设计了含有折射和反射自由曲面的LED聚光器。采用非成像理论和同时多表面设计方法,计算并获得了聚光器折射和反射两个自由曲面在子午截面内的各点坐标,利用聚光器的旋转对称性得到了其在三维空间内的面形数据。设计结果的光学建模仿真分析表明:所得聚光器能够有效地收集大功率LED光源的能量,并将光束发散角控制在12°内,其光能收集率达到71%。与采用反射式聚光器的设计方案相比,光能收集率提高了20%,而体积则下降了70%,有效地提高了光学引擎的效率和紧凑性。本项设计对LED微型投影仪的小型化具有指导和借鉴作用。

单片式LCOS微型投影仪照明系统设计

照明系统作为投影仪的重要组成部分,对于整个系统的亮度和均匀度起着决定性作用。本文提出了一种特殊的复合抛物面聚光器(Compound Parabolic Concentrator,CPC)作为回复反射器微型投影仪照明系统,目的在于利用CPC特殊的几何结构对UHP(Ultra High Performance)光源发出的部分光线进行收集循环利用,以提高整个系统的光能利用率。通过在Tracpro软件中建立整个单片式LCOS微型投影仪照明系统进行光线模拟,结果表明:使用特殊CPC回复反射器以后,投影到屏幕上的能量提高约为单纯利用椭球形反光碗收集光线时的两倍。

微型激光光学引擎中光学噪音的抑制

分析了微型激光投影引擎的两种主要光学噪音:干涉网格和激光散斑产生的基理;提出采用振动的随机位相板同时实现干涉网格和激光散斑抑制的方法并进行了理论分析;自行设计了微型激光投影引擎,利用微型电控马达带动随机位相板振动,用CCD相机在不同的F#及曝光时间下对投影图像进行了采集,并对图像的散斑对比度行了测试.结果表明,通过静止的随机位相板可以很好地抑制干涉网格噪音;通过使随机位相板以大于视觉暂留效应形成的融合频率进行振动,可以同时抑制干涉网格和激光散斑,使得散斑对比度小于5%,达到投影观察的要求.

BT.656数字视频流的处理及其硬件实现

BT.656格式数字视频流是一种广泛应用的视频流。然而,显示设备(如LCD液晶显示器、大面阵LED显示屏以及部分微投影器件)仅能直接显示RGB色彩空间的视频信号。BT.656视频流转为RGB视频流要进行解交织、隔行到逐行、色空间转换等处理。文章介绍了BT.656数字视频格式协议,着重阐述了在现场可编程门阵列平台上处理成24位RGB色空间逐行视频的实现方式。利用Verilog-HDL语言进行电路描述,在单片多端口SDRAM时序控制器进行视频数据的储存,并完成后续处理,视频系统在自主研制的微投影系统上进行了验证,实现了24位真彩色852×480、30帧每秒实时处理和传输。文章实现的方案稳定可靠、便于移植、开发周期短,硬件开销小,色空间转换中避免了繁琐的浮点运算,仅占用1 783个逻辑单元。

基于多球面封装透镜的LED微型投影仪的光源设计

提高光能利用率是现阶段LED微型投影仪的技术难题,而提高光源的取光效率则是提高整机光效的前提和根本途径。对于以LED为代表的朗伯源,其光学元件的结构是制约光能利用率的最大因素。我们提出了一种基于多球面单透镜的LED光源设计方案并进行了光学仿真,将LED的一次封装和二次光学设计整合为一体,简化了光源系统结构,取光效率提高到94.9%,同时压缩了出光角度和光学扩展量。

LCOS微显示技术

硅上液晶(LCOS)显示技术是一种反射式液晶显示技术,其周边驱动器和有源像素矩阵使用CMOS技术制作在单晶硅上,并以该晶片为基底封装液晶盒,因而拥有了小尺寸和高显示分辨率的双重特性。文章介绍了LCOS显示器的原理、制造技术和应用领域,对其发展前景进行了展望。

基于ARM和固态硬盘的微型投影嵌入式平台设计

为实现微型投影仪功能的多样化,设计了一种基于ARM11主控的嵌入式控制平台。该平台搭载WinCE 6.0嵌入式操作系统,能实现高清播放、配置大容量固态硬盘、扩展主要应用接口等功能,使微型投影具有掌上电脑的主要功能,更便于其应用和商业化。

电阻阵列红外景物产生器微桥结构的研制及仿真

为了进一步提高电阻阵列红外景物产生器的性能,设计并制作了该器件的微桥结构.利用SiOx与TiWN分别作为微桥结构的介电材料与电阻材料;利用表面工艺技术制作160×120阵列微桥结构;并对微桥结构进行了热学性能的仿真分析.研究结果表明:所设计的工艺流程可行,成功制作了微桥结构阵列;制作的微桥桥面具有良好的温度分布均匀性;在相同电功率下,采用低热导率的SiOx薄膜取代SiNx薄膜能够显著提高桥面温度.

红外动态目标模拟器驱动及控制系统设计

红外动态目标模拟器系统是红外制导武器半实物仿真系统中的关键设备。以某型空地导弹导引头半实物仿真系统为应用对象,以微反射镜阵列(DMD)为核心器件,针对DMD型红外目标模拟器的对比度、灰度等级和分辨率等关键技术指标,设计开发了基于DMD的动态红外目标模拟器系统。首先介绍了DMD芯片的工作原理和灰度成像原理,其次对同步驱动、数据加载和脉宽调制等关键电路进行详细设计,开发完成了DMD驱动及控制系统电路,设计完成了基于DMD的红外动外目标模拟系统。该模拟器目前已经成功应用于某型红外成像导引头半实物仿真测试系统中,逼真度和实时性高,涉及的关键指标得到了改进和提高。

微型投影仪的照明系统设计

随着LCOS技术的发展,投影仪趋于微型化,而投影系统的分辨力也不断提高,因此对投影仪的光源系统的要求就越来越高,希望得到高强度以及光学扩展量小的光束。对普通的光源系统进行分析和模拟,并且对投影仪系统中经常用到的光学器件例如光管、复眼透镜等进行分析,探讨了在微型投影仪的光源设计中如何选择光源,以及根据选择的光源进行设计。

LCOS微型投影机的LED照明系统设计

随着LCOS技术的发展,投影仪趋于微型化,传统的UHP光源已经不适合作为微投系统的光源。本文使用欧斯朗的两个LEATBA2ALED作为光源,设计了包括光棒、偏振光转换系统的0.47英寸F1.7的LCOS微型投影仪照明系统,使光源发出的光实现均匀照明,并尽量地会聚在LCOS上。

薄膜转移工艺制备的128×128规模高架桥式电阻阵

采用新的薄膜转移工艺,成功制备了128×128规模的高架桥式电阻阵。电阻阵的单元尺寸为50μm×50μm,占空比50%。初步测试了该高架桥电阻阵的两个基本指标,微桥的热时间常数和最高等效黑体温度,并对该电阻阵进行了成像实验。采用电学法测试单个微桥的时间常数τ约为4.5 ms,可在100Hz下工作。将整个面阵点亮,在8~12μm波段最高等效黑体温度达到250℃,推测在3~5μm波段最高等效黑体温度超过300±20℃。将整个器件全部点亮并驱动到最高温度时,器件的最大功率为30 W。该电阻阵可成功实现驱动显示成像。测试结果表明该高架桥式电阻阵初步满足红外景象产生器的要求。

MD投影机中的光学元器件(四)——微透镜阵列与光积分棒

MD投影机光学引擎中照明系统的作用有两个:一是实现均匀照明;二是将圆形截面光束调制成矩形截面光束。均匀化照明可以提高投影图像亮度的一致性,调制光束截面形状可以提高光的利用率,微透镜阵列或光积分棒则可以很好地解决这两个问题。

单片式微型滤色膜LCoS的照明系统设计

为了使微型投影系统既保持结构紧凑又能获得良好光学性能,本文根据柯拉照明原理提出一种基于LCoS和LED光源的照明方案。该方案修改了基本的柯拉照明结构,通过合理设置孔阑,能在LCoS面上得到均匀光斑,而且照明部分光学元件非常简单,整体尺寸大大减小。本文分别使用球面和非球面两种照明系统进行仿真对比,球面系统空间均匀性86%,非球面系统空间均匀性95%。基于非球面方案的整机系统能量效率达到9.94%,屏幕均匀性大于90%,光学模组的厚度在9mm以内,非常适合于内嵌式投影系统。

基于三维缺陷检测的DMD数字条纹投影光学系统设计

基于半导体行业中PCB焊膏印刷检测的实际应用,采用0.45 WXGA DMD芯片设计了数字条纹投影光学系统.以LED作为光源,结合透镜阵列照明DMD芯片;同时,为了减小投影三角关系造成的条纹周期不均匀性对检测结果的影响,采用双远心光路结构将DMD生成的条纹成像到待测表面,且适用的最小检测面积为1mm2.光学模拟结果表明,该数字投影系统在被投影表面上的照明均匀性为91%,投射条纹的对比度高于0.8,且条纹周期均匀,为实际应用与后续条纹分析提供了良好保障.

基于数字光处理的短焦微型投影光学系统设计

由于投影仪逐渐走向大众化,产品从原来的专业应用向个人或家庭应用迅速转变;为满足短焦微型投影小型化、高照度、低功耗等需求,设计了一款适用于0.3″单片数字光处理器的短焦微型投影光学系统;文章基于复眼透镜的匀光特性,利用复眼透镜匀化整形光源,结合棱镜转向的照明技术方案,完成了照明系统设计,分析了照明系统的光照度分布;其次,基于反远距结构的成像原理,结合非球面和像方远心技术,在缩短光路的基础上增大了成像系统的景深;最后,建立成像系统的仿真模型,分析成像系统的像质和公差;结果表明:照明系统在数字微镜器件上的照度均匀性为90.91%,整个系统的光效率达到了88.45%;成像系统长度为53.9 mm,全视场达到67°,在93 lp/mm处调制传递函数大于0.52,畸变小于1.0%;该系统具有结构简单紧凑、体积小、照度高等优点,满足要求。

基于FLCOS技术的微型投影机光学系统设计

LED微型投影机是光电显示技术领域的最新发展,将引起移动数码显示设备的革命。FLCOS是一种硅基铁电液晶,比较常规的显示芯片技术,它具有色彩表现性好、响应速度快、耗能低、对比度高等优点。文章研究LED微型投影机的光学引擎系统,运用TRACEPRO设计和模拟它的光学系统,采用简单的透镜组系统代替复杂的TIR透镜,获得较高的光学效率。