微型激光投影仪色度匹配的研究

论文摘要

激光投影仪与CRT投影仪、LCD投影仪、DLP投影仪和LCOS投影仪相比,具有色域更宽,饱和度更强,色彩更鲜艳、分辨率较高、功耗较低、易于微型化等优点,它将会成为未来几年来投影仪发展的主流方向。本文主要针对我们课题组制作的微型投影仪中所遇到的两个问题进行针对性的解决:一是要解决红光光谱波段、绿光光谱波段、蓝光光谱波段的各种三原色光合成白光时的功率配比比例这一问题。二是微型激光投影仪所用的绿光激光光源的偏振度低,导致激光投影仪投影图像上出现很多横向的绿色条纹,使投影图像的质量下降,所以必须要提高微型绿光激光器的偏振度。微型投影仪所用的绿光激光光源产生基于四能级系统,蓝光光源产生基于准三能级系统。本论文首先从基本能级结构出发推导出四能级系统和准三能级系统的稳定性方程和阈值表达式、从倍频波耦合方程出发得出二次谐波和基波的相互转化规律并研究了晶体的相位匹配理论,对微型激光投影仪所用固体激光光源的各个组成部分泵浦源、工作物质、激光晶体和倍频晶体的特性进行了详尽的分析和选用。之后运用色度学理论中的颜色匹配原理和颜色三刺激值理论讨论了固定波长的三原色组合红光650nm,绿光532nm,蓝光473nm它们之间的光功率之比为3.008:0.8524:1,然后理论模拟固定三原色中的两种色光的波长,改变另一种色光的波长,它们各自之间的功率配比规律变化,从中可以得出,只要是在光谱范围内的三原色光进行光束合成,都可以在图中直接读出它们之间的功率配比,这一理论模拟对我们实验具有很好的指导意义,第一个问题就得以解决。针对第二个问题绿光偏振度较低情况,首先分析了绿光偏振度低的原因,提出了两种解决方案:一是在倍频晶体和输出镜之间加入λ4波片(对基频光1064nm)来进行偏振损耗补偿,最后得出6.6:1的偏振比。二是利用两个反射棱镜的组合把水平偏振光绿光变成竖直偏振绿光,这样得到偏振度极高的绿光输出。之后又研究了蓝光激光器和红光激光器输出功率随输入电流的变化情况。把这三种激光光源按照特定比例进行色度匹配合成等能白光用于激光投影仪的光源,最终使投影仪投影的图像质量有很大提高。

论文目录

• 内容提要
• 第一章 绪论
• 1.1 投影仪的发展历史
• 1.1.1 CRT 投影仪
• 1.1.2 LCD 投影仪
• 1.1.3 DLP 投影仪
• 1.1.4 LCOS 投影仪
• 1.2 投影仪的发展趋势和现状
• 1.3 激光投影仪的原理
• 1.4 课题的研究意义
• 1.5 本论文研究的主要内容
• 第二章 LD 泵浦全固体激光器的理论研究
• 2.1 四能级理论
• 2.1.1 四能级系统模型
• 2.1.2 四能级系统速率方程理论
• 2.2 准三能级系统
• 2.2.1 准三能级系统模型
• 2.2.2 准三能级系统的速率方程
• 2.3 倍频理论
• 2.4 非线性相互作用中相位匹配理论
• 2.5 固体激光器组成部分概述
• 2.5.1 泵浦源
• 2.5.2 绿光激光器工作物质和倍频晶体以及偏振态的研究
• 2.5.3 蓝光激光器工作物质和倍频晶体的选用
• 2.6 谐振腔
• 2.7 本章小结
• 第三章 色度匹配
• 3.1 颜色混合
• 3.2 颜色匹配
• 3.3 CIE 标准色度系统
• 3.3.1 1931CIE-RGB 系统
• 3.3.2 1931CIE-XYZ 系统
• 3.4 三刺激值与色品坐标
• 3.5 标准照明体和标准光源
• 3.6 本论文所做理论工作---色度匹配数值模拟
• 3.7 本章小结
• 第四章 LD 泵浦微型全固态激光器的实验研究
• 4.1 微型绿光激光器
• 4.1.1 微型绿光激光器系统组成
• 4.1.2 实验原理图
• 4.1.3 实验结果与分析
• 4.1.4 小结
• 4.2 微型蓝光、红光激光器系统
• 4.2.1 微型蓝光激光器系统
• 4.2.2 微型红光激光器系统
• 4.2.3 小结
• 4.3 激光投影图像
• 4.4 本章小结
• 第五章 总结与展望
• 参考文献
• 致谢
• 摘要
• Abstract