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LCOS振幅型空間光調制器成像光路設計

發(fā)布時間:2020-12-24 10:02:20 瀏覽量:6352 作者:Grin

摘要

LCOS是一種2000年后發(fā)展起來的新型顯示技術康聂,相較于傳統(tǒng)的LCD顯示贰健。LCOS可以將像元做得很小,具有光能利用率高恬汁,圖像解析

度高等優(yōu)點伶椿。曾因制造工藝限制屢受挫折,卻因其出色的表現(xiàn)氓侧,尤其在高清顯示和智能近眼顯示行業(yè)已經(jīng)占有一席之地脊另。 可以被做成

體積小、重量輕的投影模塊约巷,在汽車抬頭顯示偎痛、VR眼鏡、智能檢測等領域有著很好的應用前景独郎。

正文


LCOS成像特性:

1看彼、改變入射到LCOS上的光的偏振方向改變:LCOS的成像原理,是改變入射光的偏振方向囚聚。理想情況下關狀態(tài)下的像素,不改變入

射光的偏振狀態(tài)标锄,入射光和反射光的偏振方向都平行于顯示器短邊顽铸。開狀態(tài)下的像素將入射光的偏振方向偏轉90度,即S光入射后料皇,反

射光為P光谓松。LCOS上的每個像素在上電后只有打開和關閉兩種狀態(tài)星压。

2、正反畫面交替顯示:為防止圖像殘影和液晶惰化鬼譬,LCOS每一幀的顯示時間不能過長(通常不超過50ms)娜膘,且顯示的圖片需要在正

向和反向兩種模式間快速轉換,正向顯示的時間與反向顯示的時間相同优质,這能保證在一幀圖像顯示結束后竣贪,液晶分子處于平衡狀態(tài),穿

過該像素液晶層的電場強度積分為0巩螃。

 

3演怎、LCOS上輸出的同步信號:LCOS驅動板可以輸出LED使能(Enable)信號用于控制LCOS光源照明,同時三個未定義的SPO口輸出

高低電平的狀態(tài)可以在MetroCon軟件的Repertoire界面編輯避乏,輸出幀同步信號爷耀,可用作外部設備的同步觸發(fā)信號。


同步成像的方法:

1拍皮、光源同步

光路中使用可調諧光源歹叮,通常為單色、RGB三色LED光源或可被外部信號控制的激光器铆帽。連接光源與LCOS驅動板上的LED使能

(Enable)信號輸出端口咆耿,可以非常方便的實現(xiàn)照明同步。對于一些需要使用大功率LED作為光源的情锄贼,F(xiàn)DD公司也提供了配套的

LED驅動板票灰。


2、光路中同步

對于一些光源發(fā)出的光為恒定光強的光宅荤,例如不可被外觸發(fā)的連續(xù)激光器屑迂,可在光路中加入光開關,如AOTF冯键,使用LCOS電路板上的

幀同步信號或LED使能信號作為控制信號惹盼,在顯示正向圖像時光開關打開,在顯示反向圖像時關閉惫确,同樣也能實現(xiàn)同步成像手报,但這樣能

會降低成像質量。


3改化、傳感器同步

例如在環(huán)境光情景下使用時掩蛤,通常使用SPO口輸出的幀同步信號,使傳感器只在LCOS顯示正向圖像時曝光陈肛,顯示反向圖像時不響應揍鸟,

這樣的光路雖然肉眼無法觀察到清晰的成像,但是相機拍到的圖像效果與方法1一致句旱。


偏振光分離器件:

偏振片

LCOS改變了入射光的偏振方向阳藻,可以在入射和反射光路使用一組光軸正交的偏振片晰奖,分離未被調制的光(處于關狀態(tài)的像素反射的s

光)。這樣的光路簡單腥泥,光效率相對較高匾南,但缺點是入射光與反射光不能共線,而是存在一個角度蛔外,這導致光線不能垂直入射LCOS蛆楞,

這可能會導致投影出的圖像存在畸變像差或離焦冒萄,增大光路體積臊岸。


使用PBS晶體

PBS可以讓特定偏振方向的光穿過晶體,如圖所示尊流,PBS可以使S光在PBS晶體中發(fā)生全反射到達LCOS帅戒,而P光穿過PBS晶體。反射光

中S光發(fā)生反射離開光路崖技,p光進入成像光路逻住。添加PBS晶體在光路中,可以實現(xiàn)光線垂直LCOS入射和出射迎献,這樣方便了后面光路的搭

建瞎访。但PBS晶體往往不能將p光和s光完全分離,這會降低系統(tǒng)對比度吁恍。

 

偏振片加PBS

這可能是目前使用最多扒秸,且成像效果較好的光路。幾乎沒有哪一個偏振片能實現(xiàn)輸出光的偏振方向完全平行于光軸冀瓦,出射光往往還有一

些垂直于偏振片光軸的光強分量伴奥。要實現(xiàn)出射光更好的線偏振性,偏振片透射效率往往會降低翼闽。根據(jù)需要拾徙,選擇合適的偏振片和PBS,

有助于構建對比度和光效率合適的光路感局。

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