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第一篇 投影显示基本原理篇3

第1章 投影显示技术概论3

1.1显示概述3

引言3

显示技术的历史与分类概述3

投影显示技术的基本特性6

1.2现代投影显示系统的基本组成与发展历程9

现代投影显示系统的基本组成9

现代投影显示技术的发展历程10

现代投影显示技术之比较15

1.3投影显示的应用与市场前景17

投影显示的应用与性能需求17

投影显示市场的分类18

投影显示市场的区域分布与产业特点20

1.4本书的结构23

参考文献24

第2章 投影显示经典光学理论基础25

2.1视觉的基本特性25

人眼的视觉25

可见光谱与三基色原理28

2.2光学系统成像基本定律30

理想光学系统成像的成像理论30

光学系统的光阑31

光学系统的像差33

基本的投影成像原理37

2.3光学系统的基本光度理论37

光度学基础37

光学系统光能量计算40

投影显示光学系统光能损失分析43

理想光学系统的照明系统44

2.4色度学基本原理46

颜色的三刺激值46

CIE标准色度系统47

孟塞尔颜色系统53

均匀颜色容差空间54

色温与相关色温57

2.5薄膜光学基础59

光学薄膜的光学特性分析59

主要的光学薄膜器件61

光学薄膜的制备技术63

2.6偏振光学基础64

偏振光的形式与表示64

琼斯矩阵64

自然光到偏振光的转换66

参考文献66

第3章 投影显示中非成像光学理论基础67

3.1非成像光学简介67

非成像光学的两个分支：光能收集与照明非成像光学68

非成像光学与成像光学的不同点69

3.2非成像光学的主要基本概念——光学扩展量70

3.3非成像光学元件的主要类型73

投影显示中的传统照明光学元件73

非成像光学元件74

3.4总结80

参考文献81

第4章 非成像光学分析之一——剪裁型自由曲面匀光器件84

4.1剪裁型光学自由曲面的设计原理84

4.2边缘光线原理与复合抛物曲面反射器89

4.3自由曲面反射镜的设计方法96

偏微分方程的推导及数值求解96

曲面方程求解99

4.4自由曲面反射镜照明系统的设计101

实现旋转对称均匀照明的自由曲面反射镜101

实现矩形均匀照明的自由曲面反射镜103

4.5自由曲面透镜照明系统的设计106

实现旋转对称均匀照明的自由曲面透镜106

实现矩形均匀照明的自由曲面透镜109

4.6总结112

参考文献112

第5章 非成像光学分析之二——空域重叠型匀光器件114

5.1投影显示系统中气体放电光源的光学扩展量114

光源的光学扩展量115

光源的光学扩展量分析115

光源的光学扩展量与输出光通量118

5.2复眼照明系统的光学扩展量分析121

复眼照明系统及工作原理121

复眼照明系统的光学扩展量123

复眼照明系统的能量利用率分析125

5.3方棒照明系统的光学扩展量分析127

方棒照明系统的工作原理127

方棒照明系统的光学扩展量129

方棒照明系统的能量利用率分析131

复眼照明系统与方棒照明系统的比较135

参考文献136

第6章 投影显示中的光源138

6.1投影显示中的灯源种类138

卤素灯138

气体放电灯139

投影光源的反光碗144

反光碗玻璃材料的选择145

半导体发光管146

激光光源151

6.2灯源发光模型与计算机仿真154

照明光源模型的建立154

与成像相结合的发光数据光源模型156

6.3光源发光特性的测量157

UHP光源发光分布的测量157

UHP光源光学扩展量的测量158

参考文献160

第7章 投影显示系统的核心元器件162

7.1投影显示系统的积分器件162

方棒积分器件162

方棒形状以及照明均匀性和长度的关系164

7.2复眼照明系统167

复眼柯拉照明系统167

投影显示系统中双排复眼排布对照明均匀性的影响168

投影显示系统中的双排复眼排布对能量利用率的影响172

新型宽银幕液晶投影显示照明系统177

7.3偏振器件180

偏振片180

偏振分光棱镜182

金属栅偏振器185

7.4光学薄膜器件187

X-Cube合色棱镜187

渐变分色镜189

偏振转换器190

其他光学薄膜器件191

参考文献192

第8章 投影显示屏幕193

8.1屏幕的主要分类与参数193

8.2前投影屏幕198

前投影屏幕结构198

前投影屏幕的使用200

8.3背投影屏幕201

背投影软屏202

背投影散射硬屏202

光学微结构屏203

全息屏幕206

背投影屏幕的应用208

参考文献209

第二篇 投影显示技术篇213

第9章 经典投影显示系统213

9.1书写投影显示系统213

9.2显像管（CRT）投影显示技术218

CRT投影显示的输出光能量219

CRT投影显示管220

CRT系统设计223

CRT背投影会聚性能228

CRT背投影显示视角与彩色偏移229

参考文献230

第10章 液晶投影显示技术231

10.1液晶的物理及电光调制特性231

液晶的物理特性及工作模式231

液晶的电光特性计算235

液晶的偏振位相补偿241

10.2 TFT-LCD结构及工作机理244

10.3液晶投影机光学系统概述248

单片式液晶投影显示系统248

三片式液晶投影显示系统250

10.4液晶投影机照明系统设计253

照明系统的总体设计要求253

投影系统输出能量估算254

照明系统中的物像关系255

照明系统中分色镜光学特性的确定257

分色镜对颜色梯度不均匀性的影响260

10.5液晶投影机投影物镜设计262

投影物镜的性能要求262

液晶投影物镜的结构265

照明系统对投影镜头传递函数的影响271

参考文献276

第11章LCOS投影显示技术278

11.1反射式液晶投影显示发展概况278

11.2 LCOS的结构与工作原理283

LCOS的电寻址技术283

LCOS的液晶工作模式286

LCOS芯片的总体性能290

11.3三片式LCOS投影分色合色系统291

X棱镜系统292

Philips棱镜系统293

偏振干涉滤光片系统296

11.4单片式投影系统300

彩色单片式LCOS投影系统300

颜色时序调制301

卷帘式LCOS投影系统305

11.5 LCOS投影显示照明系统308

复眼和方棒照明系统308

LCOS照明系统中的偏振合成308

11.6影响LCOS光学显示系统对比度的因素311

PBS对投影显示系统对比度的影响311

玻璃内应力对投影显示系统对比度的影响316

参考文献317

第12章 微机械光阀型显示技术320

12.1 DMD器件的结构及光电特性320

12.2 DLP投影显示系统322

单片式DMD芯片式的DLP投影显示系统323

双片DMD芯片式的DLP投影显示系统326

三片DMD芯片式的DLP投影显示系统327

12.3 DLP时序彩色技术的色轮系统及光效率328

常规扇区型色轮328

SCR色轮331

12.4色轮器件的分析和设计333

12.5微光栅光阀器件337

微光栅光阀器件的结构337

微光栅光阀器件的工作机理与电光特性338

微光栅光阀投影显示系统340

参考文献343

第13章 背投影显示系统及拼接显示技术344

13.1背投影显示系统的构成344

背投影光学系统的设置345

背投影光学引擎的要求346

背投影机箱与屏幕346

13.2超薄背投影显示技术347

微显背投影显示器的厚度348

超薄背投影显示的屏幕351

超薄背投影的光学引擎系统352

13.3背投影拼接显示器359

背投影拼接屏的基本构造359

拼接屏单元显示器的结构特点360

拼接光学引擎的双灯系统362

拼接单元的机箱结构363

拼接屏的控制与调整364

参考文献367

第14章 特种投影显示技术368

14.1数字影院系统的投影显示368

数字影院系统的基本架构368

数字影院投影机的种类370

数字影院投影机的基本结构原理373

14.2激光投影显示技术375

激光束扫描型投影显示技术375

激光显示中的光调制器377

激光显示中的光偏转器378

微型激光扫描投影显示系统382

基于空间光调制器的激光投影显示技术383

14.3立体投影显示系统386

体视显示的基本原理386

基于体视投影的立体显示技术387

真三维投影显示技术390

参考文献391

第三篇 检测、生产与应用技术篇395

第15章 投影机性能及测试方法395

15.1投影机的光度参数及测量方法395

测量环境与条件395

输出光通量396

对比度398

照度均匀性401

可视角及亮度均匀性与视角的关系402

15.2投影机的色度参数及测量方法403

色度坐标及相关色温403

色度误差404

色度不均匀性405

色域覆盖率406

15.3投影机图像清晰度参数及测量方法407

固有分辨力407

投影图像的清晰度408

彩色会聚误差409

15.4投影机的其他参数及测量方法410

像素缺陷410

畸变和梯形失真412

参考文献413

第16章 投影显示器的关键生产技术415

16.1投影显示的基本生产流程415

光学引擎生产415

整机生产416

16.2三片式投影系统的三色会聚417

16.3自动Gamma校正422

16.4三片式投影系统的色均匀性校正425

投影显示系统426

CCD图像采集系统426

校正点和校正区域的定义426

测量系统的工作流程427

参考文献429

结语430